神舟二十一号航天员乘组到现在已经完成了2次出舱活动,第一次出舱活动是在2025年12月9日进行的,当时除了进行空间站碎片防护装置的安装工作外,他们还完成了神舟二十号飞船返回舱舷窗的巡检拍照等工作。
在今年3月16日,神舟二十一号航天员乘组进行了第二次出舱活动,这次出舱活动过程中航天员的主要任务也是集中在开展空间站碎片防护装置的安装工作。
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在神舟二十一号航天员乘组中,张陆到现在已经执行了多达6次出舱活动,和航天员陈冬并列成为我国出舱次数最多的航天员。
从官方公布的画面中,我们可以看到航天员在舱外作业时,他们都是穿着舱外航天服的。其实不仅神舟二十一号航天员乘组,之前的那些航天员(包括国际空间站上的宇航员)进行出舱活动时都要穿着舱外航天服,无一例外。
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可能有一些网友好奇,为什么航天员出舱活动需要穿着舱外航天服呢?如果不穿舱外航天服进行出舱活动会怎么样呢?
航天员出舱必须要穿着舱外航天服,这是没法避免的。因为外太空的环境和地球的表面的环境截然不同,比我们想象中的更加残酷。
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众所周知,宇宙几乎是真空状态的,没有空气,没有气压,宇宙辐射也非常强,再加上太阳光照射时温度很高、没有太阳光照射时温度很低,这样的温差非常大,热的时候热死,冷的时候要冻僵。
在这样的情况下,外太空就是生命的“禁区”,地球上绝大多数生物在外太空环境中都是没法存活的,当然也就包括我们人类。
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我们人类出现在地球上已经有几百万年时间了,在过去这几百万年时间内,我们人类已经适应了地球的环境,我们身体时刻承受着1个标准大气压的压力,这样的大气压可以让我们身体内部的体液、气体保持平衡。
而环境的变化会给我们带来很多问题,特别是在极端恶劣的外太空环境中,人类如果直接暴露在外太空中是没法存活的。
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而航天员出舱活动时穿的舱外航天服可不是衣服那么简单,可以说是迷你的飞船。
因为舱外航天服上有很多黑科技,相当于把载人飞船上的生命保障系统集成到了这一套100多公斤的舱外航天服上。
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穿上这一套舱外航天服进行舱外作业,可以给航天员提供一个恒温恒压的环境,保护航天员的安全。就是舱外航天服外表被太阳光照射温度高达100多℃,或者是背向太阳的那一侧温度低至-150℃左右,舱外航天服内部的温度都是很舒适的。
为了能够承受接近300℃的温差,我们的舱外航天服由内到外,设计了好几层隔热防护结构。通过多层隔热防护措施,可以有效隔绝热量的传导,不管外部温度多高,还是多冷,都可以让航天员在极端恶劣的环境中保持正常的体温。
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而且,在舱外作业时,航天员也需要呼吸,舱外航天服可以为航天员提供所需要的氧气,还能抽走航天员呼吸产生的二氧化碳。
仅仅提供恒温恒压的环境还不够,因为宇宙的恶劣程度远超想象,强大的宇宙辐射会对生命造成威胁。
舱外航天服可以在一定程度上屏蔽这些宇宙辐射,避免航天员暴露在强烈宇宙辐射中。
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而且,在外太空并不是绝对的真空,有各种各样的空间小碎片、空间小颗粒,这些空间小碎片、空间小颗粒的飞行速度很快,就算是尘埃大小的小颗粒,在速度极快的情况下撞击的能量都是巨大的。
之前神舟二十号飞船返回舱舷窗玻璃出现细微裂纹,就是被这些空间微小颗粒撞击造成的。所以舱外作业时,舱外航天服还需要能够保护航天员避免这些空间小颗粒的撞击。
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我国现在使用的舱外航天服由多种纤维复合织物制成,这样的材料具有耐磨损、耐腐蚀的特性,同时也具备极强的防辐射和抗冲击能力。
就算是宇宙辐射比较强的情况下,舱外航天服也可以保护航天员的安全,一般的空间微小颗粒也不会给舱外航天服造成严重的破坏。
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除了具备这些黑科技外,舱外航天服还需要具有较高的灵活性,这是航天员能高效率在舱外完成舱外作业的关键。
众所周知,在外太空航天员会处于失重的状态,可以轻轻松松搬起很重的东西。虽然如此,在失重的环境下开展舱外工作也是很困难的,任何一个在地面看起来很简单的工作,在外太空可能都需要花很多时间才能完成。
如果舱外航天服灵活性不高,那航天员就需要消耗很大的体力去活动,大大降低舱外活动的工作效率。
舱外航天服虽然有诸多功能,可以为航天员提供恒温恒压的环境,但是单次支持舱外作业的时间是有限的。
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如果舱外活动过程中,舱外航天服的灵活性不够高,那航天员工作效率不高,计划内的舱外作业可能就没法快速完成,可能需要延长舱外活动的时间,甚至可能需要额外增加舱外活动的次数。这无疑是给航天员的工作带来了很多压力。
舱外航天服不是一次性的,我们现在的舱外航天服寿命是4年20次,也就是可以重复使用。这可以大幅度降低舱外活动的成本,也降低了货运飞船补给舱外航天服的压力。
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舱外活动过程中,舱外航天服直接暴露在外太空恶劣的环境中,宇宙辐射很强,而且还可能会遭到空间微小颗粒、小碎片撞击,再加上舱外活动过程中航天员在外太空活动,可能也会导致舱外航天服出现一定程度的磨损。
所以,这些都对舱外航天服的设计、制造工艺提出了极高的要求。现在也只有中国、美国、俄罗斯能够制造舱外航天服。这也说明了舱外航天服的技术含量相当高。
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