近日,中国载人航天工程办公室首次公开中国登月服外观。作为完成载人登月任务的关键技术,登月服公开亮相,也预示着中国人距离登上月球的目标越来越近。
登月服需要满足这些要求
“登月服是一种专门为航天员在月球表面进行探索活动而设计的服装,是载人登月任务核心装备之一。”中山大学大气科学学院教授崔峻告诉科普时报记者,登月服是航天员执行月面出舱活动时的生命保障和作业支持,能够在月球表面高度真空、温差剧烈、遍布月尘污染,以及辐射影响的复杂环境下提供充分防护,使航天员可以安全完成行走、攀爬、驾车、科考等月面出舱活动作业。
基于这些要求,登月服必须具备良好的保暖性能,以适应月球极端的温度变化;密闭性能也至关重要,以保持航天服内部的一个大气压强环境;防宇宙射线辐射和经受微小陨石打击的能力也必不可少,以保障航天员的生命安全;登月服还需具备足够的灵活性和轻便性,以支持航天员在月球表面的行走和各种作业活动;此外,防火、防胀、防变形等特性也是登月服设计必须重点考虑的因素。
中国登月服取得多项技术突破
自2020年启动研制以来,中国登月服聚焦复杂环境综合防护、人服活动能力提升,以轻量化、小型化、安全可靠为目标,突破了多项关键技术。
崔峻介绍,与现有的空间站航天服相比,中国登月服对适体性要求更高,外观上更修长、协调,能满足航天员在月面活动时做出各种姿态。“考虑到航天员将在有六分之一重力的月球表面工作,中国登月服运用了大量大幅减重设计,以降低人体代谢负荷;中国登月服还拥有高水准的工效保障能力及综合防护能力,在不牺牲舒适性与合身性的前提下加强各部位防护强度,能够确保航天员在面对高真空、低重力、地形复杂、月尘与月壤、强辐射的月面环境时,安全、高效地完成探索任务。”
此外,中国登月服在外观设计上借鉴了诸多中国元素:上身装饰带设计融合了飞天飘带的优雅飘逸和传统铠甲的硬朗厚重,体现了刚柔并济的中国哲学;腿部装饰带设计成火箭升空尾焰造型,与上身呼应,形成一飞冲天的态势。(《科普时报》)
《科普时报》:登月服需要哪些“超能力”
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延伸阅读:
金星能孕育生命?中山大学崔峻:可能性较低,火星更适宜人类地外移民
搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第60期,对话中山大学大气科学学院教授、空间与行星科学系主任崔峻。
嘉宾简介:
崔峻,中山大学大气科学学院教授、博士生导师、空间与行星科学系主任、中国地球物理学会行星物理专业委员会主任。
划重点:
1.金星能否孕育生命的关键点在于硫酸能否替代水作为生命溶剂,这方面的研究还不够完善,但不能定论说不可能。
2.马斯克曾说硅基生命具有许多优点,但并不科学,即使硅基生命有可能在金星上存在,可能性也非常低。
3.在整个太阳系演化历史中,太阳辐射强度大约每1000万年增加1%,有科学家估计在15亿年之后地球也会发生失控温室效应,从而“金星化”。
4.在我看来,对金星开展地球化是比较困难的,即使可行成本也过高,但在金星上建造人类的长期定居点是可行的。
中国将它命名为“启明星”和“太白星”,西方又称之为维纳斯(Venus),金星自古以来被人类赋予了极高的期待和最美好的寓意。
金星作为太阳系中八大行星之一,是离地球最近的行星,在夜空中亮度仅次于月球,而金星能否孕育生命也成为科学家们多年来争论不休的话题之一。
近日,美国伍斯特理工学院模拟了金星云层温度实验测试了20种氨基酸,发现有19种氨基酸可以在金星环境下稳定,并以生命形式存在。
这一发现意味着什么?金星能否孕育生命?金星上存在非碳基的生命吗?未来人类能否移民金星?带着这些问题,搜狐科技对话了中山大学大气科学学院教授、空间与行星科学系主任崔峻。
对此,他表示:“这个研究突破了对生命某一方面的传统观念,扩大了人类对生命多样性认知的视野,是非常值得深入研究的。”
崔峻指出,我们现在所谓的搜寻地外生命,一般是基于对地球生命的理解。比如生命是碳基的,生命需要水作为溶剂,生命使用20种氨基酸,基本元素有六种等,而这个研究则是针对生命要素中的一种,也就是硫酸可否作为生命溶剂来进行深入探讨的。
之所以研究聚焦氨基酸,是因为氨基酸是地球上所有蛋白质的基本组成单元,是构成生命的基石;而聚焦金星,则是因为金星云层顶的气压和温度最接近地球。
温度高、气压高、硫酸云充满上层大气,“炼狱般”的金星真的能孕育生命吗?
众所周知,金星一直以其极端的气候条件和表面特征闻名。金星的平均表面温度约为464℃,地表气压约为地球海平面气压的92倍,而且金星的上层大气中也充满了硫酸云,称其为“炼狱般”的环境也并不为过。
然而研究认为,如果彗星能传递给金星其它有机物,金星或许能开启一种以硫酸为介质的生命形式,而目前也的确能实现利用彗星传递有机物。
对此,崔峻表示:“生命的起源需要溶剂,在液态介质中各种有机分子可以自由流动并发生碰撞,从而促成化学反应发生,水就是生命所需的溶剂,所以问题的根源就是硫酸能否替代水作为生命溶剂。”
崔峻进一步解释道,许多科学家都曾探讨过这个问题,2021年一位麻省理工学院的学者就发表了一篇论文探讨了这个问题,不止硫酸,还有科学家曾考查过液态氨是否可以作为生命溶剂。
“但笼统的说,水是一种非常好的溶剂,和其它溶剂相比有很多优势。”崔峻之所以这么说并非毫无道理,尽管各种溶剂都有一定优势,比如液态硫酸存在的温度范围比水更广,但崔峻认为衡量一种物质是否可以作为生命溶剂,归根到底还是要看两点。
一是这种溶剂要具有一定的破坏性,才能够促进简单有机分子聚合形成比较大的复杂有机分子,二是这种溶剂的破坏性又不能太强,不然大的有机分子不能在溶剂中稳定存在。
“我觉得硫酸不如水的一点就是它的破坏性要比水要强一些,但这方面的研究还不够完善,所以我们不能定论说不可能。”崔峻如是说。
马斯克曾说硅基生命具有许多优点,金星上有没有可能存在非碳基的生命?
众所周知,地球上的生命绝大多数都是碳基的,碳的同位素比成为研究外星生命存在的标准。马斯克就曾提及硅基生命的几大优点,比如能够适应极端环境,可以以光速传递信息,甚至可以实现灵魂和数据的融合等,“但实际上这些探讨绝大多数是在社会学层面的,并不科学。”崔峻如是说。
“科学上的探讨要追溯到化学层面碳原子和硅原子的差异。”崔峻解释道,硅原子比碳原子大30%左右,这个差别就决定了硅原子形成的化合物通常没有碳原子稳定。
比如甲烷在常温下可以稳定存在,而把甲烷中的碳原子换成硅原子,形成硅化氢,这种物质在常温下是会分解的,不能稳定存在。
此外,因为硅原子更大一些,所以硅原子和硅原子之间的连接一般只能是单键,而碳原子和碳原子之间可以单键形成乙烷,双键形成乙烯,三键形成乙炔。
“换句话说,碳原子形成的化合物具有多样性,是生命起源和进化的一个基本要求,从上述观点来看,我个人认为即使硅基生命有可能存在,可能性也是非常低的。”崔峻对搜狐科技说道。
实际上,硅原子非常容易和氧原子结合形成二氧化硅,就是常见的玻璃,而地球上很多矿物质的基本组成单元就是二氧化硅(硅氧四面体结构),所以崔峻认为,对于地球或者任何一个有生命存在的星球,碳是构成生命的主要元素,而硅则是构成岩石的主要元素。
早期板块运动增加了金星孕育微生物生命的可能性?地球也会变得金星化吗?
此前布朗大学有研究称早期的金星可能和地球一样发生过板块运动,这大大增加了金星早期孕育微生物生命的可能性。对此,崔峻表示:“的确存在板块运动和生命起源有关这种观点。”
板块运动可以实现一种长时间的碳循环,火山喷发等活动把地球内部的碳释放出来,大气中的碳通过风化作用被地表吸收,再通过板块俯冲运动进入地球内部,补充因为火山活动而丢失的碳。
整个循环过程是能够基本保持地球大气中的二氧化碳含量相对稳定,从而通过温室效应使得地球表面环境一直处于一个适宜的范围,允许液态水的存在,而水是一种润滑剂,可以启动板块俯冲,干燥的环境中是不太可能发生板块俯冲,所以也就无法启动碳循环。
“所以上面这个循环中的关键一步就是板块俯冲,不管金星早期是否有板块运动,但现在金星不太可能有板块运动,原因虽然现在还在争论中,但至少有一个原因是因为金星缺水。”崔峻如是说。
我们不免担心,地球有一天是否也会变得金星化,不再适宜人类居住了呢?对于这个问题,崔峻则给出了肯定的答案。
所谓的金星化就是指失控温室效应发生,为什么地球只有温室效应呢?那是因为金星离太阳比较近,接收的太阳辐射比地球多了90%,但在整个太阳系演化历史中,太阳辐射强度是持续增加的,大约每1000万年增加1%。
“所以总会在未来的某一时刻,辐射强度达到发生失控温室效应的程度,不过有科学家估计在15亿年之后地球才会发生失控温室效应,所以也无需太过担心。”崔峻安慰道。
火星or金星?移民地外最适合人类生活的星球到底是哪一个?
人类对于地外宜居性的探索终极目标就是改造某个地外星球的环境,使其适合生命繁衍,特别是高等生命。实际上,早在几十年前,美国著名科学家卡尔萨根就曾提出了人类历史上第一个地球化方案。
“他提出‘把低等藻类投放到金星表面,令其大量繁殖,吸收二氧化碳,释放大量氧气,让金星表面温度下降,直到人类能够呼吸。’不过这个方案从纯粹科学上看可能未必可行。”崔峻解释道。
“在我看来,对金星开展地球化是比较困难的,即使可行成本可能也过高,但在金星上建造人类的长期定居点是可行的,虽然可能还需要很长时间的科学探索和技术试验。”崔峻如是说。
据悉,目前NASA有一个名为HAVOC的概念项目(High Altitude Venus Operational Concept),类似于一个飞艇携带两名宇航员在金星云层顶部生活工作三十天,可以说这是人类围绕移民金星迈出的第一次尝试。
不过相比于其他星球,崔峻还是更愿意投“火星移民”一票。“主要原因是水资源问题,金星极度缺乏水资源,而火星的水资源相对丰富。”崔峻如是说。
金星的水总量只有地球海洋水总量的十万分之一,而火星水总量大概是35亿立方公里,可以达到地球水总量的百分之六甚至更高,但其实金星和火星在刚形成时水总量差不多,只不过由于失控温室效应,金星上的水比火星上的水少很多了。(搜狐科技)
搜狐科技:金星能孕育生命?中山大学崔峻:可能性较低,火星更适宜人类地外移民
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