那么為什么宇航員在太空行走時需要穿保暖的服裝?
真空具有隔熱的作用,那么為什么宇航員在太空行走時需要穿保暖的服裝?
首先要明確兩個概念,第一,太空并不是真空,只是物質密度比較低而已。第二,宇航服并不是只是起到保暖的作用,它是一個生命支持系統。
宇宙中熱量的傳遞,可以分為3種主要的形式,即熱傳導、熱對流和熱輻射。宇宙空間中除了恒星、行星、衛星、彗星、星云等之外,絕大部分是“虛空”狀態,物質密度非常低。熱傳導和熱對流的形成,必須依賴于媒介才可以,其中熱傳導可以通過固體、液體和氣體來完成;熱對流可以通過氣體、液體來完成。在宇宙空間中,由于這種媒介物質濃度及其稀少,所以,熱的傳遞只能通過熱輻射來進行。
熱輻射的大小,主要與物體本身特性及其絕對溫度有關,與周圍的溫差沒有關系,只要是自身溫度在絕對零度以上,都會向外發生熱輻射。比如,太陽的熱量能夠來到地球,就是通過能量密度大的短波輻射形式,被地球所吸收的,由于大氣層的存在,又截住了部分從地面返回的長波輻射,才得以使地球溫度保持在一個適宜的區間。而沒有大氣層的火星、月球,在白天會大量吸收聚集太陽的熱輻射,使表面溫度很高;在夜晚熱量又以熱輻射的形式散失在宇宙空間中,使得表面溫度很低。
同時,由于宇宙空間不是完全的“真空”,是存在一定的熱傳導媒介物質的,而且由于外界溫度和身體之間有300度的溫差,也會發生很快的熱傳導。因此,從熱輻射和熱傳導的角度看,宇航員如果在太空行走不穿宇航服,那么身體的熱量將會散失非常快,極短的時間會被冷卻凍僵。
除此之外,宇航服對于宇航員來說,它是一個完備的生命支持密閉系統,除了保障適宜的溫度外,還能調節氧氣含量、調節氣壓、阻隔有害的太陽高能粒子輻射、處理宇航員排泄物、阻擋微型星際物質撞擊等功能,一套高級的艙外宇航服的成本可以高達上千萬美元。
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