中美俄航天服寿命指标差距断崖:美100次,俄仅12次,中国最意外

盖说社会 2025-03-26 14:08:38

航天服,是航天员舱外作业时,必须穿戴的防护装备,也是任何一个航天大国始终绕不开的坎。

要知道,如今放眼全球,也只有中美俄三个国家,能够独立自主的研发航天服。

只不过这三个国家各自研发的航天服,却是使用寿命和使用次数,大相径庭。

那么,中美俄航天服有如此大差异,到底是什么导致的?而中国的航天服如今又是何种水平呢?

航天服=微型航天器?

在人类探索外太空的征程中,航天服堪称是航天员的“生命铠甲”,其重要性自然不言而喻。

每当航天员踏出空间站,置身于浩瀚无垠的宇宙时,那看似“臃肿”的航天服,就成了他们与残酷宇宙环境之间的唯一屏障。

毕竟,在太空里,没有大气层的保护,太阳辐射可以毫无遮拦地倾泻而下,并且其强度远超大众想象。

与此同时,宇宙射线和微流星体更是高速袭来,无时无刻不威胁着航天员的生命安全。

另外,太空的真空环境更是致命,倘若没有气压的支撑,人体的血液会迅速沸腾,生命也将在瞬间消逝。

据相关资料显示,在太空中,人体暴露在真空环境下,15秒内就会失去意识,短短几分钟便会死亡。

而正是有了航天服的存在,才让这一切的威胁被隔绝在外。

某种意义上讲,它就是一个微型的航天器,算是将一个大型航天仓给压缩了下来。

基本上,航天器该有的生命保障系统,防护隔离系统,以及推进系统,航天服上全都必须具备。

但最关键的还是,一套合格的航天服,不仅要具备强大的防护功能,还要保证航天员能够灵活地进行各种操作,完成复杂的太空任务。

如此复杂的系统集成,还要考虑到灵活和便携性,更是涉及到材料学以及工程学的配合,所以航天服基本上可以称之为,大国国力的特殊展示。

目前,全世界能够自主研制舱外航天服的国家,仅有中美俄三国。

只不过,这三个国家的航天服在技术、性能和设计理念上,却是各有千秋,但毫无疑问的是,使用寿命是所有人都关注的关键指标。

此前,美国的航天服号称能使用100次,而俄罗斯的却仅为12次。

那么,作为后起之秀的中国,其航天服的使用寿命又是多少呢?

不惜重金的,美国航天服

美国的EMU舱外航天服,堪称是航天服中的“奢侈品”,其造价甚至高达了5亿美元一套,相当于150辆99式坦克的价格。

据了解,美国当初在研发这款航天服时,可是不惜血本的投入了,大量人力、物力和财力。

单从设计指标来看,EMU舱外航天服的寿命就相当可观,理论设计寿命为15年,可使用100次。

不过,为了确保其性能的稳定性和可靠性,美航天局规定每出舱25次,这套航天服就需要被带回地面,进行全面的检查、维护和修理。

尽管美国的EMU舱外航天服,有着高成本和长寿命的设计,但在实际使用过程中,却频繁出现问题,并多次报出故障预警。

就比如,2013年7月,意大利籍航天员卢卡・帕尔米塔诺,穿着美国的EMU舱外航天服进行出舱活动时。

他的头盔突然漏水,且在短短几分钟内,水就迅速蔓延至鼻子和耳朵,不光是视线受到严重阻挡,就连方向他也直接失去了。

要不是,帕尔米塔诺有着超强的心理素质和反应能力,最后巧妙利用安全绳的反冲原理,将自己“拉”回到空间站的舱门的话。

估计他就成为第一个,因为航天服故障而牺牲的航天员。

然而,这还并不是个例。2024年6月,驻扎国际空间站的两名美国宇航员,在执行太空行走任务期间,其中一名宇航员的宇航服,再次发生了漏水现象。

这些频繁出现的故障,充分暴露了美国舱外航天服在长期使用过程中,面临的老化和质量问题。

所以美国EMU舱外航天服的理论设计寿命,到底能不能实践中实现,如今被所有人打了个问号。

当然,面对现有航天服的种种问题,美国航天局也在积极研发,新一代xEMU舱外航天服应运。

这款航天服原本是为登月而设计的,所以在性能和技术上,都有了大幅提升。

只不过,理想很丰满但现实却很骨感。新一代xEMU舱外航天服,由于造价过高,研发预算截至目前,已经超支至4.2亿美元,所以距离真正完成研发,仍有很长的路要走。

如今,在新一代航天服难产的情况下,美国宇航员在未来一段时间内,可能仍需依赖那些超期服役、问题频发的老款航天服,执行任务。

俄罗斯:多次改进,仍有局限

俄罗斯的“海鹰”舱外航天服的发展历程,最早可追溯至上世纪60年代中期。

为实现苏联雄心勃勃的月球计划,“星星”公司精心提出了,新半硬式航天服设计方案,而这便是最初的“海鹰”舱外航天服雏形。

事实上,这款航天服的设计极具创新性,其硬金属躯干与头盔和背包,巧妙地融为一体,通过背部开口实现快速穿脱,这种设计在当时绝对堪称先进。

可由于各种原因,最初版本的“海鹰”舱外航天服,仅停留在地面试验阶段,未能真正踏上太空。

到了70年代,苏联的航天战略,发生了重大转变,登月计划转为“礼炮”号空间站飞行任务。

这一转变也使得,舱外航天服的使用要求,随之改变。

于是乎,科研人员迅速对“海鹰”舱外航天服,进行了简化设计。

他们简化了裤腿设计,去掉了附加的髋关节,降低并简化了,热屏蔽和真空屏蔽层的设计,还将双层遮阳面窗,改为单层遮阳面窗,从而形成了“海鹰”-D型舱外航天服。

此后,随着时间的推移,和出舱任务的日益复杂,“海鹰”舱外航天服也在不断进化。

80年代中期,“海鹰”-DM型舱外航天服诞生,它在原本的基础上,增加了其中一层气密层织物的强度,有效提高了上肢的活动性能。

同时,还设计了气动、液压系统的联合控制板,增加了压力头盔的防护外壳,和工作台的照明灯等。

到了1999年,科研人员更是对“海鹰”-M舱外航天服,再次进行改进,缩短袖长、改进手套结构,更新了袖子与胸甲连接部分,扩大了躯干长度调整范围等。

尽管“海鹰”舱外航天服,经过了6次改进,在性能和功能上都有了很大的提升,但其寿命指标,仍远不及美国的EMU舱外航天服。

现实中,俄罗斯“海鹰”航天服在出舱12次后,就不得不面临报废的命运,随后会被装入货运飞船,在大气层中烧毁。

而造成“海鹰”航天服寿命较短的原因,其是多方面的。

从材料方面来看,虽然最新的“海鹰”-MKC 型,将气密层材料由橡胶改为聚氨酯材料,延长了使用寿命,但与美国航天服所使用的先进材料相比,仍存在一定差距。

另外,在航天事业发展方面,俄罗斯近年来受到经济等因素的限制,在航天领域的投入相对减少,这在一定程度上影响了,航天服技术的进一步发展和突破。

并且,俄罗斯航天服的设计理念,可能更侧重于满足当前任务的需求,对长期使用寿命的考虑相对较少。

当然了,较低的造价,也是导致其寿命较短的一个因素。

为了控制成本,可能在材料选择和工艺制作上,做出了一些妥协,从而影响了航天服的整体寿命。

中国:后来居上,潜力无限

我国的航天服研制之路,虽然起步相对较晚,但却展现出了强大的后发优势。

2004年7月,我国正式立项并启动了,舱外航天服的研制工作。

而仅仅用了4年时间,第一代“飞天”舱外航天服,就惊艳亮相太空。

当时,神舟七号航天员翟志刚,身着这第一代“飞天”,成功完成了中国人首次太空出舱活动。

当然,随着我国空间站任务的稳步推进,对舱外航天服的性能,国家也提出了更高的要求。

第二代“飞天”舱外航天服,造价约为3000万人民币,虽然与美国5亿美元的造价相比,显得相对较低,但却有着极高的性价比。

按照设计标准,它的使用寿命为在轨贮存3年,期间出舱使用次数不小于15次。

只是在实际使用中,“飞天”的表现,却超出了所有人的预期。

截至目前,中国空间站舱外航天服,已经圆满保障了,空间站任务以来的19次出舱活动,且单件服装最高使用达17次,远远超额完成了“3年15次”的寿命指标。

当然了,这一成绩的取得,离不开我国在航天服技术上的,创新与突破。

第二代“飞天”舱外航天服,通过采用高强度纤维、抗辐射涂层等新型复合材料,显著提升了抗极端温度、微陨石撞击和宇宙辐射的能力。

在关节、供氧系统等关键部件上,均采用了可拆卸设计,支持在轨快速更换和维护,有效减少了整体损耗。

另外,集成传感器的应用,能够实时监测航天服内部压力、温度和密封状态,提前预警潜在故障,为延寿提供了有力的数据支持。

此外,科研团队还定期对空间站舱外航天服进行寿命评估,构建了天地联动、科学合理的舱外服健康监测和寿命评估方法体系。

他们深入挖掘在轨和地面试验数据,开展了大量的材料级和产品级的验证试验,评估寿命边界。

结合在轨服装定期检测和出舱前检查,确认服装的健康状态,保证航天员执行出舱任务安全可靠。

正是这些科学的管理和维护措施,才使得“飞天”舱外航天服,能够在超期服役的情况下,依然保持良好的性能。

后记

中美俄三国的航天服在寿命指标上,存在着明显的差距。

美国的高成本长寿命模式,虽然有着先进的技术支撑,但频繁的故障和高昂的维护成本,也让其面临困境。

而俄罗斯的“海鹰”航天服,虽历经多次改进,性能有所提升,但较短的寿命依然是其短板。

至于我国的“飞天”舱外航天服,则是后来居上,不仅在性能上表现出色,而且在超期服役的情况下,依然保持稳定,展现出了强大的潜力和可靠性。

相信在不远的未来,我们一定能看到新一代的“飞天”航天服。

参考资料

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