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若宇航员不小心掉进太空,如何返回飞船?三种方法或许可以一试

 魅力科学君 2024-01-08 发布于四川

迄今为止,已经有6百多位宇航员进入了太空,他们都是人类的英雄,我们在为他们感到骄傲的同时,也会对他们的安全感到担心。一个常见的问题就是:在进行舱外活动的过程中,若宇航员不小心掉进太空,应该如何返回飞船呢?下面我们就来聊一下这个话题。

宇航员进行舱外活动的首要条件,就是飞船必须非常稳定地运行,想要达到这个标准,飞船在此时就不能有加速度,这就意味着,在舱外活动的时候,宇航员与飞船其实是在同步运动,两者之间的相对速度非常小,通常都可以忽略不计。

在这样的情况下,即使宇航员不小心掉进太空,他与飞船的相对速度也不会有多快,一般也就是每秒钟几米的数量级,由于太空中的阻力几乎为零,因此只需要一点额外的推力,宇航员就可以重新返回飞船,具体怎么做呢?除了等待飞船通过自身的动力来救援之外,以下三种方法或许可以一试。

第一种方法就是利用喷气背包,实际上,喷气背包可以说是每一个宇航员进行出舱活动的必备之物,顾名思义,这种背包就是利用喷气的方式来产生推力。

喷气背包通常有两种工作模式,一种是自动模式,它可以检测宇航员的姿态和运动,自动调节喷气孔的开关,使宇航员在太空中的姿态保持稳定,另一种则是手动模式,它可以让宇航员手动控制喷气孔的方向和力度,使宇航员向自己想要的方向移动。

若宇航员不小心掉进了太空,他就可以选择通过手动模式调整自己的方向和速度,进而使自己朝着飞船的方向移动。要知道喷气背包在各个方向上都有喷气孔,堪称是“360度无死角”,并且其理论上的最高时速可以数十公里,所以只要操作得当,宇航员完全可以凭借喷气背包重新返回飞船。

当然了,我们并不能完全排除喷气背包在关键时候“掉链子”的可能性,那假如喷气背包无法工作,宇航员还有可能返回飞船吗?这就要说到第二种和第三种方法了。

第二种方法简单来讲就是,利用太空服中的气体。在宇航员在进行舱外活动的时候,必须穿着特制的太空服,其中存在着可供宇航员呼吸的气体。

所以在紧急情况下,宇航员可以打开太空服的气阀,让一部分气体从太空服中喷出,进而获得反方向的推力,尽管这种推力比喷气背包小得多,并且不够持久,但如果宇航员与飞船的距离不是很远,同时与飞船的相对速度不是很大,那宇航员还是有机会借此返回飞船的。

假如宇航员有能够扔出去东西,比如说一些维护工具或者能够从太空服上拆卸下的零部件,那就尝试可以使用第三种方法,即:将这些东西扔出去,进而获得反向的推力。

喷气背包在太空中通过喷气来获得的推力,其产生的原理可以用动量守恒定律来进行解释,简单来讲,该定律是指一个系统在不受外力作用或者所受外力的矢量之和为零的情况下,其总动量始终保持不变。

据此可以得出,在一个系统因为内部相互作用分成了“甲”和“乙”两部分的情况下,如果“甲”向某一方向运动,那“乙”就会具备一个与之相等但方向相反的动量,而我们都知道,动量的方向与速度相同,所以“乙”就会具备一个与“甲”运动方向相反的速度。

喷气背包在太空中喷气,就可以简单地视为一个系统因为内部相互作用分成了“甲”和“乙”两部分,其中喷出的气体在整体上可视为“甲”,而喷气背包则可视为“乙”,所以当喷气背包喷出气体时,其本身就具备了与喷出的气体相反的速度,进而获得了推力。

同样的道理,如果宇航员能够扔出一些东西,那他就可以利用动量守恒的原理来获得反向的推力,在这种情况下,宇航员同样也是有机会重新返回飞船的。

需要指出的是,以上三种方法都只能说是在理论上可行的,而在实际操作中,其实会面临着极大的风险以及各种难以预测的意外,所以我们更应该从预防入手,通过严格地训练、飞船的质量控制和安全检查等一系列的措施,最大程度地保障宇航员的安全,实际上,在过去的日子里,这方面一直都做得很好,从未发生过“宇航员不小心掉进太空”这样的事情。

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