迄今為止,已經有6百多位宇航員進入了太空,他們都是人類的英雄,我們在為他們感到驕傲的同時,也會對他們的安全感到擔心。一個常見的問題就是:在進行艙外活動的過程中,若宇航員不小心掉進太空,應該如何返回飛船呢?下面我們就來聊一下這個話題。
宇航員進行艙外活動的首要條件,就是飛船必須非常穩定地執行,想要達到這個標準,飛船在此時就不能有加速度,這就意味著,在艙外活動的時候,宇航員與飛船其實是在同步運動,兩者之間的相對速度非常小,通常都可以忽略不計。
在這樣的情況下,即使宇航員不小心掉進太空,他與飛船的相對速度也不會有多快,一般也就是每秒鐘幾米的數量級,由於太空中的阻力幾乎為零,因此只需要一點額外的推力,宇航員就可以重新返回飛船,具體怎麼做呢?除了等待飛船透過自身的動力來救援之外,以下三種方法或許可以一試。
第一種方法就是利用噴氣揹包,實際上,噴氣揹包可以說是每一個宇航員進行出艙活動的必備之物,顧名思義,這種揹包就是利用噴氣的方式來產生推力。
噴氣揹包通常有兩種工作模式,一種是自動模式,它可以檢測宇航員的姿態和運動,自動調節噴氣孔的開關,使宇航員在太空中的姿態保持穩定,另一種則是手動模式,它可以讓宇航員手動控制噴氣孔的方向和力度,使宇航員向自己想要的方向移動。
若宇航員不小心掉進了太空,他就可以選擇透過手動模式調整自己的方向和速度,進而使自己朝著飛船的方向移動。要知道噴氣揹包在各個方向上都有噴氣孔,堪稱是“360度無死角”,並且其理論上的最高時速可以數十公里,所以只要操作得當,宇航員完全可以憑藉噴氣揹包重新返回飛船。
當然了,我們並不能完全排除噴氣揹包在關鍵時候“掉鏈子”的可能性,那假如噴氣揹包無法工作,宇航員還有可能返回飛船嗎?這就要說到第二種和第三種方法了。
第二種方法簡單來講就是,利用太空服中的氣體。在宇航員在進行艙外活動的時候,必須穿著特製的太空服,其中存在著可供宇航員呼吸的氣體。
所以在緊急情況下,宇航員可以開啟太空服的氣閥,讓一部分氣體從太空服中噴出,進而獲得反方向的推力,儘管這種推力比噴氣揹包小得多,並且不夠持久,但如果宇航員與飛船的距離不是很遠,同時與飛船的相對速度不是很大,那宇航員還是有機會藉此返回飛船的。
假如宇航員有能夠扔出去東西,比如說一些維護工具或者能夠從太空服上拆卸下的零部件,那就嘗試可以使用第三種方法,即:將這些東西扔出去,進而獲得反向的推力。
噴氣揹包在太空中透過噴氣來獲得的推力,其產生的原理可以用動量守恆定律來進行解釋,簡單來講,該定律是指一個系統在不受外力作用或者所受外力的向量之和為零的情況下,其總動量始終保持不變。
據此可以得出,在一個系統因為內部相互作用分成了“甲”和“乙”兩部分的情況下,如果“甲”向某一方向運動,那“乙”就會具備一個與之相等但方向相反的動量,而我們都知道,動量的方向與速度相同,所以“乙”就會具備一個與“甲”運動方向相反的速度。
噴氣揹包在太空中噴氣,就可以簡單地視為一個系統因為內部相互作用分成了“甲”和“乙”兩部分,其中噴出的氣體在整體上可視為“甲”,而噴氣揹包則可視為“乙”,所以當噴氣揹包噴出氣體時,其本身就具備了與噴出的氣體相反的速度,進而獲得了推力。
同樣的道理,如果宇航員能夠扔出一些東西,那他就可以利用動量守恆的原理來獲得反向的推力,在這種情況下,宇航員同樣也是有機會重新返回飛船的。
需要指出的是,以上三種方法都只能說是在理論上可行的,而在實際操作中,其實會面臨著極大的風險以及各種難以預測的意外,所以我們更應該從預防入手,透過嚴格地訓練、飛船的質量控制和安全檢查等一系列的措施,最大程度地保障宇航員的安全,實際上,在過去的日子裡,這方面一直都做得很好,從未發生過“宇航員不小心掉進太空”這樣的事情。