美国空间站内部为什么那么乱,如果宇航员不小心飘进太空?
如果宇航员不小心飘进太空,会发生什么?
首先要界定的是,宇航员是穿着宇航服吗?如果没有穿宇航服,被舱内气压弹射出去,马上就死翘翘了,这在一些科幻电影中屡见不鲜。这里我们设定是穿了宇航服的宇航员,在出场活动时不小心保险绳脱钩了,或者说被微陨石击断了连接绳,飘了出去。
当然舱内的人什么也不会发生,只是少了一个同伴,或悲痛欲绝,或化悲痛为力量,继续完成离去的宇航员未竟的事业。仅此而已。但对于飘出去的宇航员就可能有几种命运了。
首先是自救,通过操作宇航服返回飞船。现在的宇航员们出舱活动,俗称“太空行走”都会带有安全绳,为了保险,一般都要两条,变换着扣住和移动。人类也尝试过无绳太空行走,这是宇航员乘坐在一个具有24个液氮推进器的小型飞行器,通过推进器控制着自己的方向,避免过远离开飞船。
如果一旦意外安全绳脱离,宇航员飘离飞船,这时最重要的是要冷静处理,不要乱挣扎,因为在太空无重力或微重力环境下,越乱挣扎会越快的飘离飞船。
一个有经验的宇航员可以尝试通过宇航服上的排气阀,向飞船相反方向喷气,或者有什么零部件抛向反方向,利用反作用力就可以将自己推向飞船。这时候必须控制好速度和方向,在氧气耗尽前渐渐飘回飞船,到达时抓住飞船上的突出物,在同伴们的帮助下回到船内就得救了。
这个时候一定要掌握好速度和抓住固定物,如果速度太快撞击到飞船上可能会受伤或割破宇航服,或者弹射离开飞船;如果没抓住飞船上的固定物,也还会飘走。当然返回的条件是自带的氧气足够,如果没有了氧气,就没有办法了。
不过现代舱外宇航服都开始设计了自带推力系统,这样即便飘离了飞船,也能通过操作推力系统返回,就安全多了(上图)。不过这种太空行走方式迄今用得并不多,多为实验,也够惊心动魄的。
历史上宇航服放气自救的经典案例。迄今为止,宇航员们的出舱活动还只是在近地轨道,尤其在国际空间站已经是一个很平常的事情,现实中并没有发生过飘离飞船等此类危险,更没有靠宇航服放气回到飞船的事情,只在科幻影视中才有过如此惊险的描述。不过也曾有过一次宇航员对宇航服放气自救的经历,有惊无险。
1965年3月18日,前苏联宇航员列昂诺夫搭乘“上升2号”飞船,进行了人类的首次太空行走,出去后差点回不来了。倒不是安全绳有什么问题,而是他完成任务回来时进不了舱门了。
原来在人类载人航天初期,宇航服的设计还不是很到位,列昂诺夫出舱到太空真空低压环境后,宇航服就像气球一样膨胀起来,这不仅限制了他的活动,最要命的是他在距离飞船5.3米处活动12分钟后回到舱口,由于自己宇航服的“发胖”,无法钻进狭窄的舱口了!
如果真的钻不回来,他就只能成为太空一块陨石了。
这时,列昂诺夫的心跳达到了每分钟190次,宇航服内突然增加了2公斤液体。后来证实那是他在极度紧张之下出的汗!好在他很快冷静下来,冒险打开排气阀让宇航服瘦身,终于头朝下脚朝上反着进了舱门,费了好大劲才翻身关上舱门。
但他的惊险并没有结束,返回地球时又发现定位系统坏了,只能手动着陆,至于着陆器飘到那个角落不得而知。最终他在一片深山原始森林中着陆,忍着零下20多度酷寒,带着两公斤液体在雪地里苦捱了一夜,第二天才被搜救队伍找到,九死一生,大难不死必有后福,他后来获得了2次苏联英雄称号,还获得金星奖章,官至空军少将,享年85岁,直到2019年才寿终正寝。
意外脱离飞船后,通过同伴相救回到飞船。这在一些科幻影视中都出现过,同伴脱离飞船后,同伴身穿宇航服也飞出飞船,尽快追上遇险的同伴,把他救回来。如果同伴飘离得不远,出救的同伴会系上安全绳,通过蹬飞船推动自己向遇险同伴飘去,飘过去的速度肯定要比遇险同伴快,才能尽快追上他。
当追上他时,一定要紧紧抱住,然后将安全扣扣住他,这时惯性会将被救同伴撞飞,然后被安全绳猛地拽回,在失重状态下两人会旋转碰撞,然后稳住后,才能够回来。
如果遇险同伴飘远了,就不能用安全绳了,只能用脱离飞船的方式追向遇险同伴,这是非常危险的事情,弄不好两人都会丧生。这时决不能意气用事,一定要估算好距离,计算好前往施救氧气够不够来回,在有把握的情况下才能够施救。
这种救援要有很高的技巧,首先要能够熟练地调整方向,对准被救对象飞去;另外追上后要及时抓住同伴,否则一撞会把两人弹向相反方向,救援就更困难了。
如果这两种救援方式能够救回遇险的同伴,那是非常幸运的了,在现实中还没有出现过,但在《地心引力》这部科幻电影中,就有过这样惊心动魄的一幕(见上面剧照配图)。如果两种办法都不行,这位遇险的宇航员就只有死路一条了。
飘走的宇航员生命能维持多久?这位倒霉的宇航员离开飞船后,飘向黑暗的深空,从开始的惊慌到自救,自救失败后陷入绝望,最终毫无选择地走向死亡。氧气是维持宇航员生命的第一需要,没有氧只要几分钟就会因窒息而死。因此宇航员飘离飞船后还能存活多久,主要看宇航服中的氧气还剩多少。
这里简单介绍一下宇航服的生命维持系统。早期的太空行走是依靠脐带式安全绳上的管道从舱内源源不断地供给,这种安全绳距离较短,不方便操作,现在都改为宇航服自带生命维持系统,安全绳也较长了。
一般来说,宇航员穿的舱外活动宇航服可以维持7、8个小时生存需要,其中包括氧气、水和食物,过滤呼出的二氧化碳,除此之外宇航服还有保温保压防辐射防微陨石袭击的功能,保障宇航员的舱外工作时间。目前在舱外太空行走最长记录是美国宇航员吉姆·沃斯和苏珊·赫尔姆斯创造的,他们花了8小时56分钟在舱外维修国际空间站。
因此这位飘走的宇航员,要看其在外面工作了多久才发生事故被飘走,剩余多少氧气。但不管剩下多少,如果施救或自救已经不成功,也是必死无疑。
飘走的宇航员死法有两种。一种是等待氧气耗尽,慢慢死去。如果任由氧气慢慢耗尽窒息而死,心理承受的压力会很大;但有些宇航员在绝望中崩溃了,就不会等到氧气耗尽,忍受那越来越浓重的恐惧,选择更快的第二种死法:打开头盔锁自杀。
这种死法只要15秒钟,不是被憋死的,而是体液沸腾导致的。因为在太空没有压力,而人体内有1公斤压力,当打开宇航服失去压力保护后,人体内部的气体和液体就会迅速膨胀沸腾,爆裂肺部、血管和有关脏器,人体会迅速胀大,七孔流血而亡,然后在极寒的太空中冻结成为一具冰尸。
漂流在太空遗体的结局。太空环境具有“温、空、射、星”四大特点,就是宇航员在舱外会遇到很高或很低的温度,极度真空低气压状态,宇宙射线辐射很强,微陨星袭击等多重风险。不管哪种死法,遗体都会成为太空一个漂流的小天体。但在太空环境下,遗体的不同暴露,会有不同的结局。
一般来说,氧气耗尽窒息而亡,遗体还处于宇航服密封保护下,微生物和细菌没有一下子完全死亡,就还会对尸体发生腐败作用,遗体就会被破坏。但失去生命维持系统支持的宇航服,最终也变得和环境一样冰冷无氧。密封的宇航服最终会在辐射和微陨石的冲击下,慢慢破碎,但这个时间会很长很长。
而选择打开头盔自杀的宇航员,尸体会很快被冻结,微生物也随之死亡或休眠,这样尸体很可能会更好地保持完整。但如果在地球近地轨道,比如空间站才有400千米高度,那里还是有极其稀薄的大气,微生物也会有一些,这些微生物就会慢慢地腐蚀掉尸体。
地球低轨道有着微重力,且有空气阻力,如果在这个地方漂流的尸体,会渐渐被地球引力吸引,掉入到大气层烧毁。如果在遥远的太空,脱离了地球引力,即便有陨石或辐射会一定程度损坏尸体,也会漂流极长的时间,甚至亿万年。
结局会有喜剧吗?有可能。如果1亿年后被某些高级文明飞船遇到打捞起来研究,并获得他的DNA,说不定还能让他重生呢。如果真有这样的奇遇,他的悲剧就有了一个喜剧结局。
不过这个喜剧不一定给他带来欢喜,因为他会非常孤独,他的意识还停留在他死亡时的时代,完全无法融入高等级文明社会,而他所有的亲朋好友已经离开他亿万年了。
这个“喜点”纯属虚构,只为给读者朋友茶余饭后添点乐子,不必当真。如喜欢我的小文,请关注支持。谢谢阅读,欢迎讨论。
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光刻机制造瓶颈在哪里?
中国是世界上最大的芯片消费国,每年芯片的进口额甚至超过了石油进口额,中国芯片行业落后于世界领先水平是个不争的事实。近年来中国芯片设计水平的有了巨大提升,但芯片制造技术的落后依然是埋藏在国人内心深处的巨大痛楚。
中国芯片制造技术的落后,归根于中国光刻机技术的落后。光刻机技术是西方工业技术“皇冠上的珍珠”,世界上最先进的ASML EUV光刻机是集合西方多国工业最高成就的产品。我国相关技术起步晚,技术储备差,且想以一国之力达到西方多国共同之力才达到的水平,难度可想而知!
光刻机的原理为了便于形象地解释,光刻机制造芯片的过程就相当于“冲洗照片”。设计好的集成电路的电路图相当于照片的“拍摄的内容”,晶圆就相当于“相纸”,光刻机的其它机构就相当于与照相机的“镜头机构”。
不同的是洗照片是将照片放大呈现到相纸上,制造芯片是将设计的集成电路微缩到晶圆上拇指大小的区域内,而且电路的投影精度达到了纳米量级。
光刻机的加工过程光刻机技术发展已经发展到了紫外光阶段,我们就以紫外光为例说明。光刻机加工芯片的过程简单地讲就是,光源提供的紫外光照射到刻着电路设计图的掩模板上,紫外光透过掩模板后进入物镜,物镜将掩模板上的电路图大比例的缩小后,将电路投影到硅片上,这样硅片上就刻下设计好的电路图,这个过程中曝光台和测量台处于联动的状态。
光刻机的难度光刻机的零部件数量巨大,我们只讲解其中几个最关键的部分。
光源:发出的紫外光必须足够“纯净”和稳定,也就是说光源必需发出能量稳定且光谱必需很窄很窄的紫光,这样才能保证加工精度和精度的稳定性。
测量台和曝光台的移动控制:因为他们是联动的,所以二者的移动的同步性和精确性的要求十分高,要达到纳米精度,因此对控制它们移动的超精度测量器与控制器的技术要求极高。
物镜:由于所加工的对象是纳米量级的精度,所以物镜对物镜制造材料和制造精度都有极高的要求,包括:材料的纯度、镜面曲度的加工精度、抛光度、镜片厚度的均匀度等。
另外光刻机的研发也离不开巨额资金的支持!
通过以上内容,可以对光刻机的制造难度有一个初步简单的了解,也就可以理解我国光刻机技术落后的原因了。
为什么不敢把火星土壤带回地球?
人类无需也暂时没有能力将火星上的土壤带回来。
火星是太阳系最适合人类居住的一颗行星,没有之一。
金星和地球的各类指标都如此相似,但因为其内部温度高达460多度,只能忍痛排除。
水星虽然没有金星的这么高温,但也有100多度,目前人类的技术还没办法解决,也排除。
而月亮好像和地球离得近,并且宇航员也去过,但因为几乎没有大气层,辐射太大,而且有太阳和没有太阳时温差太大,一天有672个小时,黑夜实在难熬,于是也略过。
天王星、海王星都是气态行星,也是要排除。
木星和土星的可能有不错的条件,但可惜实在太远了。历史上,旅行者1号、2号从地球起飞到达土星附近,一个飞了38个月,一个飞了48个月。
而从地球去火星只要7个多月,和最初人们大航海去新大陆需要的旅途时间在一个级别,这还是可以接受的。火星虽然也很冷,但有的区域有时候和地球温度是相仿的,一天大约24小时,阳光的烈度和地球阴天时差不多,重力是地球1/3,也可以适应。以人类当前的科技水平来说,只有火星这唯一选择。
目前火星上已经有10辆火星车,有9辆是美国的,再就是中国的“祝融”号。但目前仍没有任何一辆火星车具备回程的能力。不过,他们正在为实行火星移民计划作准备。
火星移民计划的初级目标是建立永久地下基地。
2016年NASA曾向全球征集的永久地下基地的设计方案,图为入选的Hassell公司设计的防护罩。
因为火星的沙尘天气可能很严重,临时的基地扛不住很久,所以要采取半地下的方式居住。而露出的部分,也就是用火星的岩石打造的防护罩,做成扁扁的、波浪形的,可以很好的抵御风沙的侵蚀。里面的结构和临时基地差不多,就是充气的外壳,在地下事先埋入水管、气管、电线。
建造过程将主要由机器人完成,类似于把3D打印机放大几千倍。它们把从附近采集来的砂石用高温熔化,然后像3D打印机一样,把玻璃态的物质粘在一起,形成一个类似陶瓷和玻璃的外壳。
基地的能源是一个大型太阳能发电站和一个小型核反应堆配合使用。基地里,每间房屋都可以和火星车对接。
前几批火星移民的绝大部分工作,都是在操作机器人,给他们编辑任务、调试各种新动作、排除故障、准备后勤保障。
前几批火星移民者最重要的还有一项采矿工作,主要包括采集在火星土壤中含量1%-2%的水,收集氢气和二氧化碳。矿石之后可用来建造永久的地下基地。之所以要收集大量的二氧化碳和氢气,是因为这2个物质,可以在350摄氏度温度和高压下生成甲烷和水分子。
甲烷就是发动机的燃料,而水就不用多说了,总是非常重要的。
移民火星的最后一个任务就是改造火星环境。这个任务的最终目标是让火星大气成分和地球类似。
这肯定需要大量藻类或者植物参与,而不论是哪一种,都需要先有一些足够浓的温室气体才行。虽然火星大气95%的都是二氧化碳,但实在太稀薄,所以还要额外制造才行。
但问题是,额外制造的气体并不会停留在火星,因为火星大气总会被太阳风吹走。之所以总被太阳风吹走,是因为火星没有磁场。如果有了磁场,太阳风就会被分流到两极。于是,改造的关键是先制造磁场。这个问题肯定是改造中最大的难题。
一旦这个问题解决了,足够多的气体留住了,这些气体像棉被一样盖在火星上,火星温度就会上升,火星的冰就会熔化,地表就会有液态水,山川、江河湖海的摩擦和溶解,就会在很久时间后让火星内核重启磁场。然后,一切就有机会重启了,也许会在几千万年后看到显著成果。太空站怎么保证空间外不遭受乱石?
无法保证,但在太空中某一我们选中的轨道中受到太空“乱"石击中的概率可以小到可以忽略不计的程度,但为以防万一,地面工作站也会密切观测在空间站轨道周围的环境情况以做出必要及时的反应。
现在有很多球迷都不喜欢金州勇士吗?
作为NBA现在炙手可热球队之一, 为什么这么多人不喜欢金州勇士?
网友一:理念冲突,或者说代沟! 勇士开创了小球技术的全新打法,更注重团队配合。防守无限轮换让我看到打球原来可以这么聪明。 这是一个全新的时代,时代更替总是带来不适应。 但这就是进化,让篮球这项运动越来越好。勇士属于引领了一种新的打法。身体对抗太少。丧失了以前篮球的激情。老球迷肯定不喜欢。现在看总决赛真没有以前那种感觉了。都在外线投。比赛的激烈程度比以往确实下降了很多,不过时代在进步,三分球俨然已经成为如今最快的得分方式!
网友二:我属于中立球迷吧,没有对哪个球队特别喜欢,我就自己的看法简单分析一下这个问题。不喜欢勇士应该是自己喜欢的球队不能夺冠而感到气愤吧。
勇士的实力确实很强,作为总冠军的有力争夺者,其他球队的球迷当然就会很不舒服了!勇士是最近几年才开始火起来的,跟骑士,马刺这些队伍比起来,铁粉比较少。
网友三:以往的比赛,依靠个人能力和身体素质进行单打,突破、扣篮,可以说得上是比较暴力吧!而勇士很多得分都是传球拉开之后外线猛投三分,让很多球迷很不适应,这可能也算是他们不喜欢勇士的一个原因吧!
再者,当今联盟詹姆斯统治着NBA,很多詹姆斯的球迷早已经在心中确定了詹姆斯的位置,不允许他受到别的球队的挑衅,勇士的迅速崛起和杜兰特的加盟,使得詹姆斯的地位受到威胁,这或许也算一个吧!
还有就是库里和格林在球场上的一些表现。库里喜欢咬牙套,不喜欢他的人就觉着恶心,喜欢的人就觉着很萌。喜欢格林的就觉得他很霸气,不喜欢他的就觉得他嚣张,目中无人。不过他打球脏,应该是很多人的共识吧,即使是勇士球迷!
雷霆球迷:毫无疑问,杜兰特宣布加盟勇士后,除了薪金空间,没有给雷霆留下任何财产。对于雷霆球迷来说,杜兰特的行为等同于背叛。而且,在杜兰特离队前,他们已经距离总冠军很近了。杜兰特的离队,意味着球队可能开启一轮新的重建。所以,雷霆球迷狠容易把对于杜兰特的恨转嫁到勇士队身上。
“资深”球迷:随着勇士队刷新了一项项NBA球队纪录后,总是会有厚古薄今的球迷认为他们依旧不配与曾经的王者球队相提并论。在勇士夺得73胜后,皮蓬就公开表示,总冠军才是证明一支球队的荣誉。好死不死,当季勇士未能获取总冠军。自然有不少球迷随着名宿的言论落井下石。
小众球迷:这部分球迷通常会以专业自居,他们对于已经大红大紫的球队有着天然地反感。反而会对一些小球会产生兴趣,而当他们支持的小众球队取得成功后,他们会再次挖掘下一个潜力股,以此来证明自己选择主队时,独到的眼光。
不过对于勇士来说,成绩还是第一要素,只要他们夺得更多的总冠军,就一定可以争取到更多的球迷。不过本赛季的勇士队可谓是成绩一落千丈,也丢失了不少粉丝,之前的冠军阵容离队的离队,养伤的养伤,一下子从西部豪强球队变成与难球队,已经位列于张状元的行列之中,不过勇士还是保留了他们之前的建队基石,等汤普森、库里等伤愈归来他们还是具备之一定的实力。