他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

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04-03 18:20

自从 50 多年前初次登场以来,宇航服跟随着人类空间探索的雄心一起进化。从第一次太空行走时险些要了宇航员命的笨重宇航服,到功能强大的现役宇航服,再到贴合修身的下一代生态宇航服,不断进步的宇航服为每一次太空任务保驾护航;但一旦宇航服出了问题,就有可能在一瞬间威胁宇航员的生命。

他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

首先我们要知道,宇航员为什么要穿着宇航服。宇航服主要有两大作用:首先是在宇航员执行舱外任务时,帮助他们应对几乎真空、没有氧气而且极为寒冷的太空环境。如果没有宇航服的保护,人类在太空中连两分钟都活不下来。此外,在飞船发射和返回大气层时,宇航员也需要在舱内穿上宇航服,这样万一出现失压等突发事件,也能保护自己。

因此不难理解,宇航服分为两大类:舱外活动(EVA)宇航服和舱内活动(IVA)宇航服。

接下来这 7 款经典的宇航服,将让我们了解这些「个人宇宙飞船」的历史和未来。

他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

这张图片是第一位进入太空的宇航员——尤里·加加林身着的 SK-1 宇航服。SK-1 是苏联航天局专为加加林量身打造的宇航服,它配备了辅助生命维持系统。显然,SK-1 也是第一款进入太空的宇航服。在加加林的东方 1 号绕地飞行任务成功后,这款宇航员经过改造,也被用于后继航天任务。

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1965 年 3 月 18 日,苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫完成人类首次太空行走时,身穿的就是 Berkut 宇航服。在俄语中,Berkut 意为「鹫」(一种大型猛禽),因此这款宇航服也被称作鹫式宇航服。

这套宇航服虽然看似笨重(实际上也确实很笨重),但作为一种舱内舱外混合型宇航服,它在整个任务过程中起到至关重要的作用。宇航服包含了一个 21 千克重的氧气包,能为列昂诺夫供应 45 分钟的氧气。

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在早期的太空探索竞赛中,美国似乎总是比苏联慢一步:美国人的第一次载人航天飞行比苏联晚了一个月,而第一次太空行走也落后了 3 个月。

1965 年 6 月,埃德·怀特身穿双子座宇航服,完成了美国第一次太空行走。进行太空行走时,怀特通过一根 7.6 米长的「脐带」与飞船上的生命维持系统相连,所以他能行动的半径也只有这么长。怀特携带了一台手持推进设备,利用这台液氧喷射枪他可以推动自己在太空中移动。在那之后的宇航服都采用了背包式生命维持系统,让宇航员更自由地活动。

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▲ EVA 宇航服进入「无线」时代:1984 年,布鲁斯·麦克坎德雷斯成为首位在太空行走时无系绳飞行的人,他使用喷气背包来进行移动。

他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

当人类的活动范围延伸至月球表面,宇航服也实现了一次重要的升级。这张照片,可能是很多人最眼熟的一款宇航服了。宇航员在月球行走时穿的阿波罗 A7L 是第一套具有独立生命维持系统的宇航服。为了隔绝月尘,它外面还罩了一套隔热及微流星防护层。为了携带一系列生命保障装置,阿波罗宇航服的质量达到 90 千克,是早期宇航服的两倍还要多。不过,由于在关节处设计了很多褶皱,阿姆斯特朗们蹲下来捡石头还是比较方便的。

他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

这是一款从未真正派上过用场的宇航服。早期航天飞机设计有弹射座椅,万一发射失败,航天飞机可以在 24 千米内将宇航员弹射出去。这套宇航服,就是为了在弹射时保护宇航员。它没有生命维持系统,只能指望宇航员在弹射后落到低空来维持气压和供氧。当然,用不上它也不是什么坏事。

他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

终于,我们看到现役的宇航服了。NASA 的舱外机动套装相当于一艘自给自足的小型飞船。它主要由一个硬质防护壳和内置冷却服构成,通常能提供 8.5 个小时的生命支持。现在的国际空间站中,所有宇航员穿着的 EVA 宇航服包括两类:舱外机动套装,以及俄罗斯的海鹰宇航服。

他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

如果让你用一个词形容 EVA 宇航服,「笨重」一定是一个频繁用到的词汇。为了填塞加压气体,这些宇航服总是让宇航员臃肿得像个球。而麻省理工学院教授达瓦·纽曼设计的生态宇航服(Biosuit),彻底改变了我们对宇航服的印象。

Biosuit 就像人的第二层皮肤,通过激活编织进纤维的镍-钛记忆合金,它可以贴合地包裹在身体周围。只要卷曲的合金纤维被拉直,宇航服就能产生机械压力,直接作用于宇航员的皮肤,从而维持必需的压强,而不用通过气体来增压。如果真的用上此类宇航服,宇航员就能更轻松自如地运动了。

险些要人命的宇航服

到目前为止,各式各样的宇航服已经为 500 多人的太空之旅、200 多人的太空行走任务保驾护航。不过,一旦宇航服在太空行走中出现了问题,哪怕只是一点小问题,后果可就严重了。下面这 3 位宇航员就在太空行走时,险些被出错的宇航服要了命。

他可能是唯一一位险些在太空淹死的宇航员……

这张高糊照片,就是正在执行太空行走任务的列昂诺夫。

还记得前面介绍的人类首次太空行走任务吗?阿列克谢·列昂诺夫的行动很成功,除了差点挤不进飞船。

进入太空仅仅 1 分钟,列昂诺夫的宇航服就因为压力变化膨胀起来。在完成 12 分钟的舱外任务后,他已经鼓得没法挤进飞船。这时,他不得不冒着缺氧和低压症的风险,通过阀门放掉宇航服内的部分氧气。幸运的是,赶在氧气耗尽前,列昂诺夫回到了飞船里。

顺便一提,由于宇航服膨胀,他没法按到大腿上的快门开关,因此安装在宇航服上的摄像头没能派上用场。当然,与活着完成任务相比,少拍几张照片已经是小问题了。

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▲卢卡·帕米塔诺

与列昂诺夫相比,意大利宇航员卢卡·帕米塔诺的经历更为离奇。

2013 年 8 月,帕米塔诺正在国际空间站外执行一次例行舱外任务。突然,帕米塔诺觉得后脖颈有水。很快他意识到,这不是错觉,超过 1 升的水逐渐灌满头盔,进了他的耳朵,没过他的鼻子和嘴。帕米塔诺必须迅速回到气密舱脱下头盔,否则他将被满头盔的水淹死。雪上加霜的是,由于耳朵进水、头盔的镜片也被水雾糊上,他几乎听不见声音,也看不到东西。好在,帕米塔诺最终靠记忆闭眼摸回了气密舱。事后检查发现,宇航服的水分离器阻塞导致了漏水。

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▲克里斯·哈德菲尔德

加拿大宇航员克里斯·哈德菲尔德也曾在太空行走时突然看不到东西。遮住他视线的不是别的,而是他的眼泪。

哈德菲尔德在第一次太空行走时,抗结雾溶剂刺激了他的左眼,导致他泪流不已。失重状态的泪珠又糊住了他的右眼,让他一时间完全看不见东西。好在他自己的眼泪缓释了左眼受到的刺激,视野恢复之后,他有惊无险地完成了行走任务。

以上内容来自于《万物》杂志 3 月刊。

本文来自微信公众号把科学带回家(ID:steamforkids),爱范儿经授权发布。

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