问题

在外太空真的能像《火星救援》里扎破手套控制自己飞吗?

回答
《火星救援》里马克·沃特尼(Mark Watney)在火星上为了推进自己,利用火星车推进剂爆炸产生的反作用力,这个桥段确实挺有想象力,也让人佩服他的工程师脑子。那么,在现实的外太空,能不能真的像电影里那样,通过扎破手套来控制自己移动呢?

答案是:不太可能,而且极其危险。

咱们得先理解一下电影里这个场景的原理,以及它在真实太空环境下的可行性。

电影里的逻辑(简化版):

1. 推进剂与燃烧: 火星车通常使用混合燃料,例如肼类化合物。当这些燃料遇到氧化剂(比如四氧化二氮)时,会发生剧烈燃烧,产生大量高温气体。
2. 喷射产生反作用力: 燃烧产生的高温气体,会通过一个喷嘴高速喷射出去。根据牛顿第三定律——“作用力与反作用力”,当气体向一个方向喷射时,就会产生一个大小相等、方向相反的力,推动推进器(也就是火星车)向相反方向运动。
3. 电影里的“改装”: 沃特尼把推进剂的出口(喷嘴)打开,让气体不是通过设计的喷射器,而是直接向后方喷出。他通过控制气体喷射的方向和强度,来调整自己的移动方向和速度。

为什么在真实太空环境里,用扎破手套的方式“飞”几乎不可能:

1. “推进剂”是什么? 电影里沃特尼用的是火星车的推进剂。这些推进剂都是专门设计好的化学物质,在特定条件下才会燃烧,而且需要非常精确的控制才能安全有效地产生推力。你不能随便找个东西扎破了它就能产生“飞”的动力。
如果你指的是手套本身: 手套里没有推进剂。它就是一层防护材料。扎破了,只是漏气,而且是内外压差导致漏气,不是产生推力。
如果你指的是手套里的“气体”: 正常情况下,宇航员在舱外活动(EVA)时,穿的舱外宇航服是加压的。宇航服内部充满了一定压力的空气或氧气,以模拟地球上的大气环境,维持宇航员的生理功能。如果你在外太空,直接扎破手套,里面加压的气体会迅速向外喷射。
产生推力? 是的,理论上,气体喷射出去,会产生一个微弱的反作用力。但这股力非常微小,而且是失控的、非定向的。它不会像电影里那样,让你准确地向某个方向移动。你很可能只会感觉到一股不明所以的、短暂的“推”或“扯”的感觉,然后你就失去了加压,面临失压的危险。
能量来源? 电影里的推进剂是化学能,能持续燃烧产生大量气体。你宇航服里的“气体”只是预先充进去的,它没有持续产生动力的能力。一旦漏完,推力就没了。

2. 定向控制的难度: 沃特尼是通过设计好的喷嘴,并且有控制阀门来控制气体喷射的方向和流量。他在电影里通过巧妙地调整这些喷嘴来改变方向。
扎破手套: 你扎破手套,气体就是从破口那里随便漏出去。破口的大小、形状、位置都难以精确控制,而且你不可能在失重环境下,用手精确地“引导”这股漏气的方向。一不小心,漏气的反作用力反而会让你失去平衡,或者让你朝意想不到的方向旋转。

3. 能量和时间的效率: 宇航服内部的加压气体量是有限的,而且压力也不是设计用来产生持续推力的。即使能产生微弱推力,它也很快会用完。你可能还没移动多少距离,气体就漏光了,而且你还消耗了维持生命必需的空气。相比之下,火星车推进剂是大量储存在罐里的,并且可以持续控制喷射,能量密度和可控性都高得多。

4. 安全性问题(这个最重要):
失压: 这是最直接也最致命的危险。宇航服一旦失压,宇航员会迅速暴露在真空环境中。体内的水分会沸腾(不是真的煮熟,而是变成气泡),血液会沸腾,大脑会因为缺氧和低压而迅速失去意识,几秒钟内就会死亡。电影里沃特尼扎破手套时,并没有立刻发生致命的失压,甚至还能保持意识和行动,这在现实中是不可能的。即使是手套上的一个微小破洞,都可能导致宇航服压力缓慢下降,让你面临严重的威胁。
碎片: 扎破手套本身就可能产生碎片,这些碎片在外太空可能以很高的速度飞溅,对你或者其他设备造成二次伤害。
推进剂本身的危险: 即使你能在手套里模拟电影里的推进剂,这些化学品本身也非常危险,具有腐蚀性、毒性,而且易燃易爆。贸然处理它们,风险极高。

有没有类似但真实可行的“移动”方式?

虽然不能像电影里那样,但宇航员在太空中确实有辅助移动的工具:

舱外机动单元 (MMU) / 喷气背包: 这是最接近电影里那种“自由飞翔”的设备。宇航员穿戴一个装有压缩气体(通常是氮气)的背包,通过手柄控制喷嘴喷气,产生推力,从而在空间站外进行精确的移动和作业。例如,早期的航天飞机任务就使用过 MMU。
安全绳和抓手: 在绝大多数的舱外活动中,宇航员都是通过系在安全绳上的方式,然后沿着空间站或航天器的外部扶手一点点爬行或移动。这是一种非常稳妥但相对缓慢的移动方式。
机械臂: 空间站上配备有大型机械臂,可以抓取宇航员,将他们移动到需要作业的位置。

总结一下:

《火星救援》里的情节是为了剧情和展现主角的聪明才智而设计的。在真实的太空环境中,想通过扎破手套来控制移动,不仅无法实现电影里那样精确、有效、可控的推进,反而会立即将自己置于极度危险的境地——最直接的就是失压,这会迅速导致死亡。太空行走是一项极其严谨和充满挑战的任务,依赖的是专业设计的装备和严格的安全规程,而不是电影里那种“脑洞大开”的应急操作。

网友意见

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《火星救援》里男主最后扎破自己手套让气体泄漏出去来反推自己,这样真的没问题么,宇航服破裂了真的没问题么

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