激動人心的時刻!目前,神舟十二號的兩位航天員聶海勝和劉伯明已經相繼成功出艙,進行中國空間站的第二次艙外任務。聶海勝三次上太空,這是他第一次進行太空行走。這次湯洪波沒有出艙,他在天和核心艙內操作機械臂。
出艙的兩位航天員都是身著我國自主研發的第二代飛天航天服,上次的太空行走任務已經證實我國的艙外航天服十分可靠。那麼,飛天航天服有多貴?真的只能穿5次就要扔掉嗎?能不能帶回地球上?
早在2008年的神舟七號,航天員翟志剛實現了中國航天史上的首次出艙活動,當時劉伯明半個身體探出艙外。由於是我國的第一次太空行走任務,很多方面沒有經驗,為了確保安全,劉伯明當時穿的是俄羅斯的海鷹艙外航天服,翟志剛穿的是我國製造的第一代飛天航天服。
在出艙任務期間,艙外航天服的可靠性十分重要,這與艙內航天服相差很大。因為太空環境十分險惡,來自太陽和宇宙的輻射十分致命,太空中沒有氧氣,還有各種太空垃圾飄蕩在太空中。
另外,太空中有著十分極端的溫度,被太陽照射部分的溫度高達120 ℃,而背向太陽的那一側溫度低至-160 ℃。因為太空沒有空氣對流,當太陽光照射到物體上時,熱量只能透過熱輻射散掉一點,所以溫度會變得非常高。另一方面,整個宇宙的平均溫度極低,只有-270.42 ℃,僅高於絕對零度2.73 ℃,所以沒有太陽照射時溫度又會變得極低。
因此,太空行走對航天服的要求非常高。在神舟七號之前,我國引進了9套俄羅斯的海鷹艙外航天服,其中6套用於訓練,3套用於太空出艙任務。同時,我國也開始了第一代艙外航天服的研製。
艙外航天服非常複雜,需要實現溫度和氣壓的控制、氧氣供應和二氧化碳處理、防輻射、通訊等一系列重要功能,這就像一艘功能完善的小型宇宙飛船一樣,第一代飛天艙外航天服經過多年的研製才成功投入應用。由於神七的艙外活動時間並不長,只有大約20分鐘,所以第一代飛天航天服的4個小時生命保障時間足夠用了。
但到了神十二的艙外活動,任務時間延長至七八小時左右,所以需要更強大的艙外航天服。經過多年的改進,我國終於研製出了第二代飛天航天服,其生命保障時間超過8小時,足以滿足此次任務需要。第二代的可靠係數延續了第一代的優異效能,達到了0.997,經受住了實戰的檢驗。
目前,全世界只有三個國家有能力研製艙外航天服,除了中國和俄羅斯之外,還有一個是美國。由於航天員太空出艙活動和載人登月的需要,美國在上個世紀六十年代開始開發艙外宇航服。
到了上世紀70年代,美國開始研製可重複往返太空的太空梭,同時也在研製新一代艙外宇航服——艙外機動套裝(EMU),它猶如一艘貼身的太空飛船,能為出艙活動的宇航員保駕護航。
當時,美國總共製造出了18套艙外宇航服,第一套只用於驗證,第二套在地面測試中被毀。1986年挑戰者號太空梭事故和2003年哥倫比亞號太空梭事故,各損失了兩套。2015年SpaceX在執行給國際空間站運送物資的任務時,獵鷹9號運載火箭升空不到三分鐘發生爆炸,又損失了一套。
因此,當年的艙外宇航服只剩下11套。由於其中7套已經老化嚴重,現在能用的只有4套,而且也處於老化之中。美國艙外宇航服的設計壽命為15年,經過維護可以用到30年。
據估計,美國的艙外宇航服每套造價為1.5億美元,相當於9.7億元人民幣。由於能用的艙外宇航服接近壽終正寢,自2009年以來,美國宇航局已經投入了超過2億美元(13億元)用於開發新的艙外宇航服,但12年過去了還沒有見到成品。因為艙外宇航服太過複雜,現在從零開始製造一套可能需要高達2.5億美元,摺合人民幣16.2億元,所以美國遲遲沒有造出來。
相比之下,我國飛天艙外航天服的造價要低得多,一套只要3000萬元。當然,成本低並不是因為傳言中只能用5次就要丟掉,而是中國航天一直有著“花小錢、辦大事”的傳統。
飛天艙外航天服至少可以用5次,參照美國的經驗,如果維護得當,使用壽命將會大大延長,重複用15次不是問題。由於中國空間站長期有人駐守,經常有航天員會進行艙外活動,所以艙外航天服不會帶回地球。