飞行员都得穿宇航服,为什么穿宇航服

为什么价值3000万宇航服只能在太空使用一次就不能带回来了？

是因为我们带不回来修，现在只能用五次，要等下一代天舟货运飞船才行宇航服分为舱外宇航服、舱内宇航服、舱内工作服三种，在太空中使用的是舱外宇航服，但不管那种宇航服从来都没有只能使用一次的说法。美国NASA现在使用的EMU舱外宇航服，是在1974年至1981年期间生产的，当时一共生产了18套，每套生产成本约1500万美元，折合现在将近1.2亿美元。

这种宇航服主要用在航天飞机和国际空间站，美国航天飞机每次发射时携带2套EMU宇航服，国际空间站部署着4套EMU宇航服。如果这种宇航服只能使用一次的话，那么美国宇航员早在二十多年前就要光屁股上太空了。目前三种舱外宇航服，从左到右分别是我国的飞天、俄罗斯的Orlan和美国的EMU同样道理，俄罗斯现在使用的舱外宇航服Orlan-M是在1997年-2004生产的，一共生产24套，其中4套出口中国（我国称为“海鹰”宇航服），现在我国使用的飞天宇航服就是基于Orlan-M改进而来。

国际空间站上一直保存8套舱外宇航服待用，4套美国的EMU，4套俄罗斯的Orlan-M，在2017年国际空间站就迎来了第200次太空行走。美国和俄罗斯手中总共也就38套舱外宇航服，如果这是一次性的话，那么国际空间站第39次开始的太空行走，宇航员也是光屁股的吗？国际空间站中的Orlan（左）和EMU（右）宇航服所以宇航服从来没有只能使用一次的说法，只不过舱外宇航服由于使用环境恶劣，正对太阳面和背对太阳面温差超过240℃，一面是超过120℃的炙烤，另一面是零下150℃的极寒。

还要防宇宙射线辐射、微流星体撞击、确保绝对的密封性等。为了确保绝对可靠性和安全性，舱外宇航服在使用几次后，必须经过检修和维护，特别是密封环、手套等一些容易出现问题的部件必须要及时更换。另一方面就是舱外宇航服的生命维持系统有工作时间限制，这套系统不仅为宇航员提供呼吸所需的氧气，还要回收废气、水气，更换生命维持系统的气体所需环境和工具在空间站中难以实现，也需要返回地面进行加工处理后才能再次使用。

比如俄罗斯改进升级后的Orlan-MK宇航服，可以提供最多15次（需在空间站更换易耗部件）和7个小时的舱外活动时间。我国之前使用的飞天宇航服都是留在太空，未带回地面。神舟七号飞船上宇航员翟志刚实现我国第一次太空行走之后，其所穿的宇航服是带回手套作为纪念，其余部分留在轨道舱最终坠入大气层。而天宫空间站所搭载的宇航服也是留在太空，随空间站一同坠毁。

原因是在于神舟飞船返回舱空间和重量限制，舱外宇航服结构复杂重量高，飞天宇航服重120公斤，内部还是中空结构非常占空间，给返回舱装一套宇航服，意味着至少少带一名宇航员，一套舱外宇航服价值3000万是很高，但跟少带一名宇航员相比算得了什么？神舟飞船返回舱，宇航员身穿10公斤的舱内宇航服，难以携带舱外宇航服而俄罗斯和美国的宇航服实现反复使用，依靠的是货运飞船的下行能力。

前苏联在为和平号空间站设计配套的进步-M货运飞船时，专门设计了最高携带150公斤的下行返回舱。美国之前是使用航天飞机，其下行携带能力更是可以说极致，在航天飞机退役之后，使用的天鹅座货运飞船和龙飞船也都具备下行携带物资返回能力。美俄正是通过货运飞船的载物返回能力，将宇航服带回地面，进行检修之后，再重新送回空间站，从而实现重复使用。

在国际空间站运营历史上，有5套舱外宇航服（美国2套、俄罗斯3套）在天地往返运输过程中随着货运飞船发射失败而损毁，最近的一次是2015年SpaceX的CRS-7任务猎鹰9火箭发射后解体，龙飞船上的第17号EMU宇航服（1981年生产）随之损毁。飞天宇航服和俄罗斯进口的Orlan宇航服（右），俄罗斯的Orlan可以反复使用，显然我们的也没多少问题我国目前使用的天舟货运飞船，在运载能力上达到世界顶尖水平，目前已实现的6.8吨加压运送能力，仅低于欧空局已退役更类似实验性质的ATV自动货运飞船。

但天舟货运飞船还并不具备下行返回能力，无法携带宇航服返回地面进行维修。飞天宇航服目前还只能是最高5次，最多8小时舱外行走，在这个范围内飞天宇航服可以保证97.7%的可靠性。天舟货运飞船，我们这方面虽然进步神速，但实际上还处于刚起步阶段啊，给点时间好不好？不过天舟货运飞船现在还只是第二艘，属于边试验边升级阶段，其本身采用的模块化设计，可以很方面的替换运输舱段。

本身在规划中天舟货运飞船就有半封闭运送非加压货物、全开放货仓由机械臂抓取货物等不同型号，也可以很方便的设计个返回舱模块来运送货物返回地球。美国的天鹅座飞船原本也是没有返回舱的，在航天飞机退役后用一个返回货物模块（RCM）替换无加压货仓模块（PCM），用来代替航天飞机运送必要货物返回地球。天舟飞船只要发展顺利的话，携带宇航服返回地球，重新检修后再次使用也是水到渠成的事情。

航天员出仓为什么要穿航天服？3千万一套的航天服为何不能带回来？

太空环境很恶劣，首先我们想到的就是失重与缺氧。上面没有人类呼吸的空气，没有大气压力，太阳直接照射时，温度很高，没有太阳照射时，温度极低。最恐怖的就是各种辐射，缺少了大气层的保护，太空辐射很强。这种辐射对人的身体伤害很大，有研究说会导致基因变异，容易诱发癌症。还有就是黑暗，面对太阳的一面是亮的，其他地方都是黑的。

航天服是宇航员出仓工作的防护必备装备。它为什么这么贵？主要是制作工序复杂，需要150道工序，达240斤重，制作花费4个月时间。从内到外共六层分为：防静电处理的舒服层，合成橡胶之地的备份气密层，主气密层，限制层，隔热层，及外防护层。而且上面还有一些黑科技，头盔上有摄像头，能拍摄航天员出仓画面。还有9大开关，当然这么贵的航空服不是一次性的，它的使用寿命是3年15次，能反复利用，但是不能带回地球。

真空具有隔热的作用，那么为什么宇航员在太空行走时需要穿保暖的服装？

根据热力学的能量公式，温度是对粒子平均动能的度量。所以，热的传递，在本质上，是不同系统的粒子进行动能的转换。比如，在冬季，人之所以会感到寒冷，是因为空气中气体分子的动能小于人体分子的动能，从而导致人体分子的动能部分地转移给了空气，使人体分子的动能降低，刺激了人体的神经。那么，为什么真空状态具有隔热的功能呢？如果真空是真的空无一物，那么人体分子的动能就无从流失，是不会使人感到寒冷的。

然而，在现实的世界中，并不存在绝对的真空。即便是将空气完全抽掉之后所留下的空间，其中也还有更为细小的粒子，就是由普朗克常数h定义的量子。这也是为什么可以激发光子和具有物体运动的物理背景的原因。于是，即便是没有气体分子，人体的分子动能也会传递给量子，同样会导致人体能量的流失，并感到寒冷。只是，作为最小粒子的量子，其质量近似为零，以至于量子的动能也接近于零，从而使量子空间的导热系数非常小。

这就是为什么抽掉空气的真空具有隔热的原因。除了隔热系数之外，影响物体能量流失的另一个因素，是不同系统的温度差。这就好比，一个人站的越高，其摔得也就越狠，即越具有较高的下落速度。综上所述，影响人体能量的流失速度是二维的，是由温差和导热系数共同决定的。当温差不大时，导热系数的大小就起了决定的作用。于是，在温差只有几十度的通常情况下，就有了真空隔热之说。

然而，对于在太空行走的宇航员?‍?来说，情况就大为不同了。根据探测，宇宙的微波背景辐射温度约为绝对温度为2.7k，其相当于摄氏零下270度。于是，面对人体与太空约300度的巨大温差，热的传导系数就退居为次要的地位。因此，即便是极低的真空热传导系数，人在太空中也会迅速地失去能量。这就是为什么，宇航员在太空行走时，仍需要穿上保暖衣服的原因。