硬核科普

【導(dǎo)語】

在科普文章中，科學(xué)家們把原本高深莫測、頗難理解的科學(xué)知識(shí)，用風(fēng)趣幽默、通俗易懂的方式呈現(xiàn)出來，讓“高大上”的科學(xué)知識(shí)變得十分“接地氣”，極大地拉近了大眾與科學(xué)的距離?？破瘴恼率歉呖紝?shí)用類文本閱讀中的一種，也是高考考查的重點(diǎn)之一。

分析綜合

“飛天”艙外航天服是怎么做成的

◎李國利? 占 康? 黎 云

2021年11月8日，神舟十三號(hào)航天員翟志剛、王亞平安全返回天和核心艙，出艙活動(dòng)取得圓滿成功。他們身上穿著的我國自主研制的“飛天”艙外航天服在太空中格外醒目。

120公斤重的艙外航天服，是航天員執(zhí)行出艙活動(dòng)的鎧甲。它像一個(gè)人形飛船，充上一定的壓力后，可保護(hù)航天員的生命安全，抵御外層空間的高低溫、強(qiáng)輻射等。那么，這件比黃金還貴重的“飛天戰(zhàn)袍”，是由什么做成的？又是怎么做出來的？

艙外航天服是航天員生命安全的保障。生命安全無小事，體現(xiàn)在工藝上就是復(fù)雜且精密。

艙外航天服的軟結(jié)構(gòu)，包括上下肢和手套，從里到外是舒適層、備氣密層、主氣密層、限制層和熱防護(hù)層等，既能抵抗太空風(fēng)險(xiǎn)，又能穿著舒適、行動(dòng)靈活，重而不笨。一般情況下，受試人員包括航天員在3分鐘左右，就可以穿上或脫下艙外航天服。

據(jù)了解，僅做一副艙外航天服下肢限制層需要260多個(gè)小時(shí)，而裝配一套艙外服需要近4個(gè)月。這已經(jīng)是最快速度了。

艙外服上的頭盔面窗，是航天員進(jìn)行出艙活動(dòng)時(shí)觀察外界的窗口。頭盔面窗有多層，最里層為雙層壓力面窗，是整個(gè)頭盔的承壓密封結(jié)構(gòu)，呈曲面形，直接關(guān)系到航天員的生命安全，必須做到絕對安全可靠。頭盔面窗的承壓材料要經(jīng)過多少輪的選擇、測試，光密封加縫合就耗時(shí)兩個(gè)月，一共完成47道工序。就拿面窗除塵來說，先吹洗，再不間斷擦拭兩小時(shí)左右，直到肉眼看不到一絲灰塵。

在太空，航天員穿著航天服后活動(dòng)的操作主要靠上肢實(shí)現(xiàn)，所以制作時(shí)既要考慮活動(dòng)的靈活性，還得考慮充壓后的承力性。

航天員在艙外活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，需要穿上給身體降溫的液冷服。液冷服是由彈性材料制成的，全身上下全是細(xì)密的小孔，供42根液冷管路線均勻穿過，每兩孔間穿1厘米的線，全身上下鋪設(shè)100米左右，就得穿20000個(gè)孔，尤其是頭部的蛇形分布線路，鋪線更是細(xì)密。

在真空中，人體血液中的氮?dú)鈺?huì)變成氣體，造成減壓病，必須給航天服加壓充氣，否則就會(huì)因體內(nèi)外的壓差懸殊而造成生命危險(xiǎn)。因此，航天服的氣密性要求極為嚴(yán)苛。比如，為艙外航天服氣密層刷膠，也不是簡單地刷，要觀察溫濕度、刷膠時(shí)間，薄厚度要適量均勻。

再如，艙外服氣密層的TPU材料表面非常光滑，粘膠前必須涂上一層表面處理劑對表面進(jìn)行活化，稍微處理不當(dāng)，表面就有可能造成損傷。而透明色的材料導(dǎo)致肉眼幾乎看不見特別小的損傷，等到后期加工完再充壓測試就為時(shí)已晚。

艙外服的背包門被稱為航天員的“生命之門”。在太空環(huán)境下，背包門如果密封不嚴(yán)，將直接威脅航天員的生命。背包門的插銷座有4組、插銷門有4組，插銷座和插銷門合上時(shí)要天衣無縫。

航天員出艙時(shí)要戴手套，同樣要求精準(zhǔn)，尺寸公差不超過1毫米。更重要的是，由于航天服的特殊性，不能反復(fù)拆縫，走針的時(shí)候務(wù)必小心，力爭一次到位。也正因?yàn)榇?，師傅們在縫制的時(shí)候，必須做到手到哪眼到哪。時(shí)間久了，練就出一雙雙火眼金睛。

（選自《風(fēng)流一代·經(jīng)典文摘》2022年第1期，有刪改）

●一讀一練

1.下列對文章相關(guān)內(nèi)容的理解和分析，不正確的一項(xiàng)是（? ）

A.艙外航天服是航天員生命安全的保障，制作工藝復(fù)雜，裝配一套需要近4個(gè)月時(shí)間。

B.制作頭盔面窗需要47道工序，面窗要反復(fù)擦拭，直到肉眼看不到一絲灰塵為止。

C.航天員出艙活動(dòng)時(shí)必須穿液冷服，液冷服全身上下全是細(xì)密的小孔，鋪線100米。

D.背包門是航天員的“生命之門”，如果密封不嚴(yán)密，將直接威脅到航天員的生命。

2.文章開頭從神舟十三號(hào)航天員翟志剛、王亞平成功出艙寫起，有什么作用？

答：

鑒賞探究

飛機(jī)如何不迷航

◎張皓嵐? 劉任豐? 李 姍

有人會(huì)問：一個(gè)多世紀(jì)前，沒有現(xiàn)代化導(dǎo)航系統(tǒng)，飛機(jī)如何飛抵目的地？

這個(gè)問題曾困擾著當(dāng)時(shí)的飛行員。飛行員從高空向下望，連綿的山脈、蜿蜒的河流，很難辨別方位，不免心生疑惑：“這是飛到哪里了？”

當(dāng)時(shí)，飛行員憑經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出最原始的導(dǎo)航方法——地標(biāo)導(dǎo)航。這種方式基本靠“瞅”，飛行員需要根據(jù)地圖和記憶尋找特征地形，從而確定飛行路線。

1911年，在一次比賽中，美國飛行員基恩從容地駕駛飛機(jī)，屢屢超越飛在前面的選手，他的飛行秘訣是一張防風(fēng)地圖。這張防風(fēng)地圖，能讓他駕駛飛機(jī)飛直線，而其他選手只能參照公路地標(biāo)。

然而，參照自然地貌的地標(biāo)導(dǎo)航只適用于晴天飛行，一旦遇到復(fù)雜天氣該怎么辦呢？20世紀(jì)20年代，科研人員在地面鋪設(shè)了幾百座箭頭狀導(dǎo)航信標(biāo)。每座信標(biāo)長21米，被刷成明亮的黃色，上方有一座15米高塔，塔頂安裝一盞燃?xì)鉄?，塔底有小屋供?yīng)燃料。

20世紀(jì)30年代，隨著無線電技術(shù)日益成熟，人們發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)除了用于通信交流，還可以進(jìn)行航空導(dǎo)航。于是，科研人員將無線電技術(shù)與羅盤結(jié)合，計(jì)算出飛機(jī)的飛行位置。

與目視導(dǎo)航相比，無線電導(dǎo)航不易受到氣象條件影響，即使在夜間或復(fù)雜氣象條件下，也能確保飛機(jī)飛行安全。

最初，無線電導(dǎo)航是利用布設(shè)在地面的中/長波無方向信標(biāo)臺(tái)和測距儀定位的。它們就像茫茫大海中的燈塔，向周邊空間不斷發(fā)射信號(hào)。飛機(jī)上的無線電接收系統(tǒng)如同順風(fēng)耳，能從各種信號(hào)中“聽”出不同信息。當(dāng)時(shí)，中/長波無線電信標(biāo)臺(tái)存在傳播特性不穩(wěn)定、作用距離短等缺點(diǎn)，為克服這些問題，科研人員又研制出甚高頻全向信標(biāo)——伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)。

伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)通信距離達(dá)400公里，統(tǒng)一規(guī)范了無線電導(dǎo)航臺(tái)的頻率，簡化了機(jī)載無線電設(shè)備的設(shè)計(jì)。20世紀(jì)50年代，伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)被列為專用國際標(biāo)準(zhǔn)民用導(dǎo)航系統(tǒng)，并沿用至今。

無線電導(dǎo)航技術(shù)要求飛機(jī)必須與地面設(shè)備保持聯(lián)通，一旦地面設(shè)備損壞或受到電磁干擾，飛機(jī)會(huì)成為“睜眼瞎”。因此，科研人員研制出一種完全不利用地面設(shè)備的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)更像是一種小型計(jì)算機(jī)，安裝的陀螺儀和加速度計(jì)能夠測出飛機(jī)的飛行加速度，再對加速度進(jìn)行計(jì)算，得出飛機(jī)的飛行速度和位移。這種導(dǎo)航方式不易受無線電干擾，為飛機(jī)裝上“指南針”。

皓月當(dāng)空，星光璀璨。如果飛行員駕駛飛機(jī)在夜間迷航，他們會(huì)利用六分儀觀星，這就是天文導(dǎo)航。

天文導(dǎo)航需要飛行員擁有豐富的天文知識(shí)儲(chǔ)備。當(dāng)遇到氣流顛簸時(shí)，飛行員很容易選錯(cuò)參考星體，從而迷失航向。

為了解決這一問題，早期的麥道和波音客機(jī)將天文導(dǎo)航融入駕駛艙設(shè)計(jì)理念中，在駕駛艙風(fēng)擋玻璃頂端裝上“觀星窗”。

傳統(tǒng)天文導(dǎo)航，飛行員需要通過復(fù)雜計(jì)算才能得出位置信息，如何讓星星把位置信息直白地“告訴”飛行員呢？

隨著各國航天技術(shù)發(fā)展，科學(xué)家決定親自動(dòng)手，在天上鑲上“星星”——人造衛(wèi)星。這些人造衛(wèi)星所構(gòu)成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，相當(dāng)于把原本在地面的導(dǎo)航臺(tái)搬到天上，被形象地稱為“天上燈塔”。

衛(wèi)星導(dǎo)航的原理不難理解：利用飛機(jī)接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算出飛機(jī)相對衛(wèi)星的距離，衛(wèi)星相對于地面基站的位置已知，解算一組方程就能得出飛機(jī)位置。衛(wèi)星位置高、覆蓋范圍廣，可以輕松實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш?，這是任何導(dǎo)航系統(tǒng)都無法媲美的。

相信隨著科技快速發(fā)展，在不久的將來，會(huì)出現(xiàn)更多精度高、范圍廣、不受外界干擾的航空導(dǎo)航系統(tǒng)。它們將引領(lǐng)飛機(jī)安全、高效地穿越云層，跨越山海。

（選自《科學(xué)中國人》2021年第11期，有刪改）

●一讀一練

1.請簡要分析文中畫線句的含意。

答：

2.閱讀本文，你從中能得到什么啟示？

答：

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