航天员执行太空任务前,为什么要接受水下训练?
本文來自微信公眾號:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF
月球的引力僅為地球的 1/6,如果用水的浮力來抵消地球引力的部分影響,那么在水底行走,就仿佛置身于月球表面。
中性浮力與中性浮力水槽訓練
液體或氣體對浸在其中的物體會有浮力,浮力的方向豎直向上。浮力有三種:正浮力、負浮力和中性浮力。
正浮力:物體或人所排開的水的重量大于自身重量,在水中上漂或保持漂浮在水面上。
負浮力:物體或人所排開的水的重量小于自身重量,在水中下沉或停留在底部。
中性浮力:物體或人所排開的水的重量正好與自身重量相等,既不下沉也不上浮,而是懸浮在一定深度的水中。
航天員在近地軌道空間站駐留時,需要在微重力環境下,進行各種空間作業。為了模擬失重狀態,航天員往往需要在水槽中熟練掌握模擬失重狀態下身體的運動與姿態控制,以及出艙活動操作的特點、方法和技巧。中性浮力水槽訓練的水槽規模龐大,可將 1:1 的空間站或飛船模型放置其中。這一訓練會產生極大的體力消耗,對航天員的體能考驗很大。
中性浮力訓練的起源
蘇聯宇航員阿列克謝?列昂諾夫(Alexei Leonov)是第一個在地球上空軌道上飛行時,離開飛行器的人。不久之后,埃德?懷特(Ed White)成為第一位在太空中離開飛行器的美國宇航員。這些宇航員并沒有接受過中性浮力訓練,但是都很勇敢地執行了出艙的任務。他們出艙后只展示了離開飛行器和進入飛行器的動作,并沒有執行太空出艙活動(EVA)任務。
此后,有宇航員想執行 EVA 任務,但是卻暴露出問題 —— 在軌道太空飛行的持續失重情況下,穿著宇航服工作比預期的更加復雜和困難。因此,航天機構決定進一步豐富 EVA 任務的訓練,于是便有了中性浮力水槽相關技術的更新和發展。
模擬月球漫步的水下訓練
與軌道太空飛行時的微重力環境不同,月球的引力為地球的 1/6,模擬月球漫步的訓練也可以在水下進行,但是與中性浮力訓練不同的是,需要營造負浮力的環境。
除了模擬失重環境,進行月球漫步模擬的機構還會安裝模擬月球風化層的沙子,以幫助宇航員提前適應月球環境。以 V2X 公司為例,他們通過在水底建造一個復制的月球環境來實現這一目標 —— 鋪設沙質地板,在水底配備大小不一的石塊等。
另外,進行月球漫步模擬的機構還會利用水柱進行登陸、起飛等活動的訓練。
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總結
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