太空，它就像一个神秘的外太空秘境，美不胜收。许多人都向往亲身感受一下太空的魅力，可是事实上，太空对人类来说可不是个好地方。它对太空旅行的宇航员们提出了极大的挑战，危害了他们的生存和健康。
在太空中，宇航员不得不面对各种极端条件，比如缺氧、失重和冷得要命。但最让人担忧的莫过于太空中的辐射和飞行碎片。这些威胁可不是闹着玩的，它们会严重伤害宇航员的身体，甚至可能威胁到他们的生命。
太空中不存在大气，因此没有气体分子对电磁辐射的吸收、遮挡和散射，这使得太空中的辐射水平远高于地面。而且大气层也可以减轻和减少太空辐射对地面人类的危害，因此即便是在太空探测器带回的的火星岩石试样，也需在密封的引入大气层的舱段内进行观察和研究，以减少对科研人员的危害。
高能带电粒子辐射中包含宇宙射线和太阳风等，它可穿透宇航员的身体，破坏细胞内的原子和分子结构，从而导致基因突变、癌症、甚至加速衰老。而且辐射还会影响中枢神经系统和免疫系统，导致头痛、恶心、昏迷、感染等症状。
为了阻挡宇航员所受到的辐射，航天服可以起到一定效果。太空服有多层复合材料，其中有一层是金属薄膜，它们可以遮挡辐射。太空服内还有一层是砷化镓织物，它可吸收高能粒子辐射，并转变成“有害”的可见光，因此太空导航员要注意不要直视舱外的高星光亮面。
通常来说，宇航员在即将降回地面时都需要接受辐射检查和护理，在恢复期还要留守防护区域，并定期接受辐照控制，这些方案数量的控制被记录在《国际航空航天律》和《联合国宇航控制手册》中。为了保护宇航员免受辐射的危害，他们还会在飞行服中监测辐射量，并在被曝光后，在地球重建骨骼和牙齿等组织。
一。为什么飞船横在宇航员面前，宇航员却到不了飞船？
太空，它有许多如干扰性、光学性和动力性等各种特点的环境改造技术，这些也是太空机械臂的一大挑战。机械臂在太空中使用的时候，有可能会遇到意外，比如机械臂在插电过程出现故障，驱动轮上有碎片引起的短路等。
为了解决这一问题，科研人员需要对机械臂的功能进行研究和改进，将更多的环境改造技术融入到机械臂的设计和制造中。在此基础上，科研人员还需要设计相应的应急保障措施，比如备用电源和备用传感器等，以减少机械臂出现故障的可能性。
此外，太空中的气压和温度都处在极端状态下，这对机械臂的材料和零部件都提出了极高的要求。因此，科研人员还需要研究和开发具有更高韧性、更好耐高低温、更强抗辐射等性能的新型材料，以满足机械臂在太空中长时间工作的需求。
太空中没有以地球为标准的参照物，而且宇航员都是失重状态下工作，因此操作起来也十分困难。为了解决这一难题，科研人员还需要设计一套简单、直观、方便宇航员操作的控制系统，以提高机械臂在太空中的工作效率。这也就是目前机械臂在太空中起步或者故障无法转身继续进行作业的原因了。
二。一航员“一喷气”够不？
如果一名宇航员在太空中因为种种原因与飞船失联，那么请不用担心，奇技淫巧也许就能解决问题。
首先，让我们来聊聊执行空中大挑战的基本原理，这就要引出一个基本问题，那就是【静力平衡】。
在物理中，力学是静学和动学的大方向之一，静力学的主要研究内容是物体在静止或匀速运动状态下受力和力的平衡问题。简单来说，就是物体所受到的所有外力的合为零，物体整体处于平衡状态。
动力学的主要研究内容是物体在运动或加速运动状态下受力和运动规律的问题。它是一门研究物体运动的规律，如速度、加速度、力和动量等，通过分析这些量之间的关系来揭示物体运动的本质。
在静力学中，力是一个向量，它是由大小和方向两个要素构成的。在二维空间中，一个向量可以用一个长度和一个角度来表示，这个角度就是向量与参照坐标系正方向的夹角。
它表明物体所受到的所有力可以分解为一个垂直向上的力和一个向上平行的力，也就是悬臂梁模型中所描述的主要力和附注力的关系。
向量合成的基本原理就是牛顿的第一个定律，也就是惯性定律，它指出物体如果所受力的合为零，物体就会保持静止状态或者匀速直线运动。
反过来说，如果一个物体保持静止状态或者匀速直线运动，就说明它所受力的合为零，在此基础上，还有一个重要定理，这就是动力学中的“动量守恒定律”。
它指出，一个系统内部的总动量保持不变，在系统内部任意两个时刻，无论是作用力，还是反作用力，总量都是相同的，也就是说这两个之后的合力是相同的，它们只是方向不同。
利用动量守恒定律，宇航员可以利用自己身上的氧气或者手中的牵引器，改变自己的势能或者动能，从而稳定自己的速度和方向，最终返回飞船。
航天员用氧气推出三甲基硅氧烷，发出一团大气后，就能以每秒百米速度，与跑步者的速度相当。如果航天员朝向飞船扔出大气，就可以以相对静止的速度，朝向飞船移动。
航天员还可以通过机械手扳动牵引器，或者利用体内的营养来推动自己，实现牛顿第三定律的原理。例如，一艘太空梭坐在高空滑翔，或者一艘火箭在太空中燃烧燃料，都是把它的动能转化为势能，再用氢气或者小型推进器推动身体，实现空中无翼飞行。
宇航员还可以通过牵引器改变自己的方向和速度，实现所受力的合为零，实际上，因为牵引器是宇航员向外悬挂的，所以航天员在推动牵引器时，牵引器的反作用力将推动航天员向飞船方向移动。
牵引器牵引的力来自于宇航员的动能或者营养，所以说航天员的动能或者势能发生变化，飞船所受的扰动力和作用力不会发生变化，因此落差的和流失的只有航天员自己的能量。
宇航员通过向飞船方向扔牵引器，就能改变牵引器所受的作用力，从而改变自己的运动状态，实现稳定的向飞船移动的效果。
有一次，根据记载航天员在太空中打开气阀缩小宇航服，一个是2015年，电影中的科技逆袭，在宇航员的搭档接住他们很难重返飞船情况。
总结起来，无论是宇航员自己改变自己的运动状态，还是向飞船扔牵引器，都是利用牛顿的第三定律和牵引器所受力，通过合理使用自身的能量和控制牵引器的位置，改变自身的动能和势能，最终实现向飞船移动的结果。
笔者认为。太空是宇航员的“第二故乡”，也是他们面临的挑战。在太空中，没有重力，没有方向，宇航员就如同失重状态下的大漂浮，舱外视野开阔，但一旦脱离了飞船，就很难再回去，非常危险。
因此，宇航员在执行任务或进行科学探索的过程中，必须要牢记“安全第一”的原则，时刻严格遵守规章制度，加强培训，提高技术水平，增强飞船自救能力，提高生存率，将太空探索事业不断推向前进，为人类未来太空家园的梦想奠定坚实基础。
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