神舟五号怎么样(意义及资料详解)

近日发布的我国航天员太空摄影作品,除了真实展现了太空中星光璀璨、以及航天器、地球、大气层和星空交相辉映的壮美之外,汤洪波拍的带窗户的睡眠舱也特别有意思,堪称无敌“天景房”,这是多少海景房都比不了的,那么今天,我们来说说这个小圆窗。

天和核心舱睡眠舱的窗户

这可真是“天景房”

其实,网上有关我国航天器舷窗的照片还真不少,比如杨利伟乘坐神舟五号的时候,就透过飞船舷窗拍下了不少影像。不过,从有些画面上可以发现,神舟五号的舷窗还不够透亮,上面甚至还被“打花”了,这是太空中的高能粒子打在窗户上留下的痕迹。

杨利伟拍摄的神舟5号飞船舷窗

杨利伟透过神5飞船舷窗拍摄的太阳翼

不要小看这些高能粒子,美国航天员斯科特·卡彭特在乘坐水星5飞船时,就被它们迷惑,这些高能粒子在阳光的照耀下闪闪发光,卡彭特误以为是萤火虫,将飞船改为手动操作去追“萤火虫”,从而错过最佳降落角度,导致实际上着陆点和计划着陆点相差了462.5公里,差点回不来了。

卡彭特从此也告别了太空

而为了解决被高能粒子刮花的问题,中科院上海硅酸盐研究所在航天器舷窗表面涂上了防污染涂层,确保“眼睛”始终明亮如一,所以后来聂海胜乘坐神舟6号飞船,拍回的照片“干净”程度就提升了一个等级,到今天“天和”核心舱的舷窗玻璃,更是明亮得像不存在一样。

聂海胜在神舟6号飞船上拍摄的照片

其实神5的这张照片已经很清楚了

而除了“窗明几净”之外,航天器上的舷窗还要求具备极强的隔热抗辐射和密封性能,所以一般采用多层玻璃材料制成。最外层是耐热和防辐射玻璃,中间和内层都是承压玻璃,保证密封效果。它们首先要满足耐高温和耐低温的需求,毕竟在近地轨道上,向阳面的温度可以达到121摄氏度,背阳面则只有零下157摄氏度,而飞船在返回大气层的过程中,还要经历上千度的高温。

航天器三层玻璃舷窗结构

同时,航天器舷窗玻璃还要抵御温度的急剧变化,因为随着航天器的运转,向阳面和背阳面会快速转换,如果像有些玻璃杯一样,用冷水涮一下,再一装热水就炸,那就麻烦了。而为了在这些性能中寻找一个最佳平衡点,NASA的“猎户座”飞船开始测试用丙烯酸塑料制成的舷窗,并在2014年12月进行了首次飞行测试。

猎户座飞船内部

这种丙烯酸塑料的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯,当然你也可以叫它有机玻璃,或者亚克力,大家在日常生活中对它都非常熟悉了。丙烯酸塑料除了无与伦比的高光亮度之外,韧性、强度还特别好,所以可用来造比较大面积的航天器窗户,不再限于小面积舷窗,形状也不再限于受力最均衡的圆形。

猎户座飞船的丙烯酸塑料窗户

比如“猎户座”飞船的圆锥体乘员舱有四个窗户,每个窗户有三个窗框,能够为航天员提供更好的视野。而最里边的圆锥体窗户使用的就是丙烯酸塑料,将来四个窗户都将换成丙烯酸塑料,当然,飞船和航天器用丙烯酸塑料,与我们日常解除的有机玻璃、亚克力还是有很大区别的,相关的配方属于绝密。

猎户座飞船有4个窗户

不仅如此,SpaceX公司的载人“龙”,还计划在飞船上加装玻璃穹顶,为旅客提供沉浸感更好的太空观光服务。它比2010年安装在国际空间站上的意大利“圆顶”还要科幻。意大利“圆顶”由6个侧窗和1个天窗组成,中间有金属加强边框,而载人“龙”飞船的穹顶则是一整个直径1.4米、深度60厘米的半球形玻璃罩,其对玻璃材料的要求将非常高。

观光型龙飞船的穹顶窗,不过这样就没办法对接了

航天器是一个密闭空间,然而人不能长期生活在密闭空间里面,所以窗户的存在至关重要,现在的“天和”核心舱三个睡眠舱,都是带窗户的“天景房”,但现在的窗户还比较小。随着材料技术的不断进步,科幻电影里航天器一整面墙的大窗户未来会不会也能变成现实呢?那样的话,不仅有“天景房”,连封闭式的“天景阳台”都有了。