
随着神舟二十号返回舱掠过大气层,在东风着陆场激起的一片尘烟,不仅标志着三名航天员英雄凯旋,更宣告了一场中国载人航天史上的“特殊回归”。
这次返回舱内除了例行的实验样本,还挤进去了一个巨大的、足以占掉两个成年人空间的“铁疙瘩”,中国自主研发的“飞天”二代舱外航天服。
这是中国首次将使用后的舱外服从空间站运回地球。
在美苏航天史上,如此大费周章地通过宝贵的载人飞船运回一套“旧衣服”也极其罕见。美俄等传统航天强国对此高度关注,甚至隐隐透出一丝“眼红”。
人们不禁要问,这套造价3000万、重达130公斤的“死物”,究竟藏着什么样的惊天秘密,值得国家不惜代价、挤占飞船空间也必须把它“接回家”?

人形飞船的“地狱生存战”
要理解为什么要带回这件“衣服”,首先得明白它到底是什么。
在航天领域,给它起名叫“服”其实是一种极其谦虚的说法。实际上,它是一艘缩微版的、可穿戴的“人形飞船”。
在距离地面400公里的近地轨道,航天员走出舱门后,面对的是人类无法想象的残酷环境。

由于没有大气层的缓冲,这里不存在“宜人”的常温。当太阳直射时,温度会瞬间飙升至120摄氏度以上,而当飞船转入地球阴影,温度又会在几分钟内骤降至零下100多摄氏度。
这种极端的“冰火两重天”,每90分钟就会循环一次。
普通的钢材在这样的冷热交替下都会产生金属疲劳,更何况是需要保持柔韧性的复合材料?

但这仅仅是挑战的开始。太空是极高真空环境,如果没有任何防护,人体的体液会因为气压消失而瞬间沸腾。
为了保命航天服内部必须充入约40千帕的纯氧,将航天员包裹在一个高压气球里。
可问题随之而来:充了气的球体是僵硬的。想象一下,你穿上一件充饱气的羽绒服去修理精密仪器,恐怕连手指都弯不了。
为了解决这个矛盾,中国工程师借鉴了仿生学,在“小龙虾”的构造中寻找灵感。

通过在肘、膝、指关节处安装多层旋转轴承和精密波纹管,中国成功实现了“高气压”与“灵活性”的平衡。
背包里的秘密与“胸前控制台”的极致压缩
如果说外壳是盔甲,那么航天服背后的那个硕大背包,就是它的“心脏”与“肺”。
在这个不足一平方米的空间里,集成了一套完整的生命循环系统:它要提供呼吸氧气,通过氢氧化锂或特制吸附剂实时清除二氧化碳。

它要利用水升华器带走航天员在繁重工作中产生的热量;它甚至还要处理航天员的尿液和汗水。而在航天员胸前,那个如词典大小的控制台,则是整个系统的“神经中枢”。
这个控制台上集成了照明、通讯、压力调节、漏气报警等数十个开关和仪表。
{jz:field.toptypename/}其内部的阀门精密程度,米兰体育官方网站要求能耐受极高真空而不产生丝毫泄漏。

中国制造的航天服在过去的多次任务中表现完美,从未出现过类似国际空间站美制航天服那种“头盔漏水”导致航天员差点窒息的惊险时刻。
正因为我们做得好,美国NASA才更加关注。
目前,美国现役的EMU航天服大多是40年前生产的老古董,由于备件短缺和设计老化,频繁出现通讯中断和漏水事故。

美国曾计划研发新一代xEMU航天服,但因为预算超标和技术攻关受阻,进度一拖再拖。
而中国已经能够带着实物回来进行闭环改进了。
不带活人带“死物”的无奈与机遇
这就涉及到一个残酷的算力问题那就是重量。
在航天发射中,有一句名言:“一克重量一克金”。

神舟飞船的返回舱容积只有大约6立方米,扣除三名航天员的座椅、导航系统、通讯设备以及必须带回的实验数据盘和空间科学样本,留给大型货物的余地微乎其微。
一套“飞天”舱外航天服重达130公斤,且体积庞大。如果强行装入返回舱,就意味着要放弃大量的科学实验成果,甚至可能影响返回舱的重心稳态,增加着陆风险。
因此,在过去的任务中,这些造价3000万人民币的装备在服役期满后,只能被忍痛留废弃在轨道舱内,最终坠入大气层烧毁。工程师们眼睁睁看着这3000万变成一颗流星,除了心疼,更多的是遗憾,因为他们拿不到第一手的“实战老化数据”。

但神舟二十号的任务出现了特殊的契机。
由于在此前的任务中,中国航天在空间站管理和飞船调度上展现出了极高的灵活性,加之神舟二十一号作为接替飞船在载荷分配上进行了优化,为神舟二十号腾出了这宝贵的“130公斤”空间。
拿到了通往月球的通行证。那么,这套近地轨道的衣服,和我们要去的月球又有什么关系?
航天服的带回,折射出的是中国航天工业的整体崛起。能够自主研发、生产并回收此类高端装备的国家,全世界屈指可数。

此前,美国航天员甚至因为缺乏备用航天服,不得不减少出舱任务。而中国不仅能够做到“出舱常态化”,还能做到“装备回运化”。
这件被拆解的航天服,将成为中国研制更轻、更韧、更灵活的登月服的“敲门砖”。它带回来的不是布料和金属,而是数以亿计的真实环境数据,这些数据将被灌注进中国未来的登月计划中。
参考信息
(大象新闻-以无人状态返回 神舟二十号飞船带回了哪些物品?)

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