国际空间站漏气了,每天向外撒黄金,但

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本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。国际空间站是由美国、俄罗斯、日本等16个国家在上世纪建造的用以人类在外太空长期居住和进行各种生命科学实验的近地轨道飞行器。年建成服役,自年开始空间站内就一直有宇航员值守,采用的是轮班制度,到今天已经安全运行了20多年。随着空间站各个舱段和携带仪器的严重老化,预计将在年退役。不过在它即将谢幕的时候,又出现了一个不大不小的问题,空间站又漏气了。由于空间站所处的轨道高度大约在公里,这个地方只有非常少量的空气分子,每两个空气分子的距离间隔至少在一公里左右。因此国际空间站可以说完全处在真空之内,舱内舱外的压力相差1个大气压。舱内一直保持这个压力是为了宇航员能够舒适的在舱内生活。就像是待在地球表面一样,为了满足这样的需求,舱内环境控制以及生命支持系统会不定时的向舱内按照地球大气的成分比例注入氮气和氧气。不过舱内的空气成分可并不这么简单,有因为宇航员呼吸排出来的二氧化碳、以及各种电子设备和空气反应生成的其他气体、还有宇航员放屁排出来的废气。所以成分还是比较复杂的,因此只给舱内供气肯定不行,有害气体堆积的比例增大,也会危害宇航员的生命安全。因此在供气的过程中,整个舱内的气体还会进行过滤循环、以及排气,以保证舱内气体时刻满足人员生存需求。我们一直认为为了防止舱内空气泄露发生气压降低,危机人员安全,空间站以及所有的载人飞船都会做到绝对的气密性,不允许任何一点的空气泄露。但实际上并没有这么严格,因为任何航天器都会携带大量的仪器,并且与舱外连接,因此都无法做到绝对的严密,只要漏气符合标准就行了。不过空间站已经运行了这么久,各个部位老化不可避免,当然也无法保障空间站的漏气不会超过规定的标准。就在年9月的时候,NASA就检测到了有意外空气泄露的情况,不过不严重,每天漏气的量也不过克。并且估计这个漏气的孔小于1毫米。与之相比一名航天员每天要消耗的空气量要达到10千克左右,所以说这个量并不大,而且距离安全阈值也很远,并不会威胁到人员安全。最主要的是,舱内舱外压差不大,就是一个大气压而已,这种小孔漏气并不会像电影中那样,会迅速的扩大,破坏飞船结构,导致飞船解体。这就是为什么年就发现了漏气,到今年的8月21号才开始调查漏气点。所以说飞船小孔漏气并不可怕,宇航员估计都习惯了。不过这样的漏气也会造成严重的资源浪费。我们在地球上空气随便呼吸,不收费,但是空间站就不一样了,那里的每一口空气都是用火箭送上去的。每次火箭的发射费用、大量的燃料、货运飞船的建造这些费用相当的昂贵,向空间站运送一公斤的东西,比同等重量的黄金还要昂贵。因此每天泄露克的空气其实就相当于把克的黄金撒到了外太空。现在已经撒了一年多,NASA还是比较奢侈的。除此之外,出于安全的考虑,漏气的情况也不会放任不管。上个月的20日NASA就开始查找漏气点。初步判断漏气的舱段为美国这边,判断哪个舱段漏气其实很简单,把所有的舱段都隔离开来,仪器自然能检测到哪个舱段会出现压力异常变化。但是想要在一个舱段中找到漏气的点却非常困难,犹如在大海捞针一样。8月21日,美国的三名宇航员就在俄罗斯的舱段中待了近一个星期,但直到9月1日,NASA地面的控制中心依然没有找到漏气的位置。所以说,现在看来想要通过传感器分析漏气点是不可能了,只能人为去听、去找。但是小于1毫米的孔肉眼很难分辨,再加上空间站内安装了各种仪器,这个点很可能在某个仪器的背面,或者是某个隐蔽的角落。想要找到它估计有点困难,未来的空间站估计要伴随着缓慢的漏气了。总的来说,这次的漏气无伤大雅,而且也不是第一次出现这种情况。上图是年8月29日,联盟号MS-09飞船与国际空间站对接的情形。当时俄罗斯联盟号MS-09飞船上出现了一个2毫米的洞。这个洞处在连接联盟号和空间站的轨道舱上,宇航员最后用环氧树脂堵住了漏洞。左图:国际空间站联盟号飞船上的一个洞。右图:宇航员用环氧树脂做的补丁。最后判断这是一个制造缺陷。4年国际空间站上的一条电缆发生破裂,也导致了空间站出现漏气,最后更换电缆恢复了正常。这些都是一些小事故,宇航员可以自行处理。包括这次也一样,并没有明显的气压下降问题,因此空间站中的宇航员非常安全。不过在历史上也出现过因为飞船严重失压导致宇航员死于太空的灾难,那是年的联盟11号飞船,在于礼炮1号空间站成功对接返回的途中。由于载人舱和轨道舱分离的时候震开了压力阀,导致返回舱在一百多公里的高空迅速失压,三名宇航员死于真空之中。不过返回舱安全平稳着陆,地面上的人员满怀欣喜的准备迎接三位英雄的归来,但打开舱门的一瞬间发现三名宇航员就像睡着了一样。最后通过尸检分析才发现他们死于真空窒息。这次的教训也让所有的国家认识到,返回舱返回的时候,宇航员一定要穿宇航服,以防止此类事故再次发生。


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