月球溫差高達400度,美國宇航員為什麼能在月面待好幾天?

流動的風景14


答:月球表面晝夜溫差有300度,美國宇航員登月時,都是挑選在太陽直射面和背陽面的交界處著陸,實際溫度並不極端,加上宇航服本身也有絕熱層,所以宇航員可以在月球表面待上好幾天。


傳熱效率低

太陽直射月面時,最高溫度可達127℃;夜間時,最低溫度將至-170℃;月球沒有大氣層,基本只能依靠熱輻射傳遞熱量;只有腳底或者身體和月面接觸的地方,才有傳熱效率更高的熱傳導方式。

熱輻射的傳熱效率是非常低,就好比真空保溫杯中,利用真空隔熱來降低熱量損失;宇航員在月球表面也是一樣的,哪怕月球表面是100℃,只通過熱輻射的方式,只能緩慢地把熱量傳遞給宇航服。


合適的登月時機

月表晝夜溫差可達300度,但是月球上一個晝夜是29.5天;在阿波羅計劃的六次登月過程中,均選在農曆初六至初十之間登月,最晚離開月球表面的日期是農曆十二。

農曆月份是按照月相變化制定的,每月初一太陽直射月球背面,十五直射月球正面,阿波羅登月都是選在月球正面著陸,所以初六至十二期間,正好避開了月球表面的高溫和低溫時段。


所以宇航員可以在月球表面待上好幾天,最長的是阿波羅17號,在月球表面呆了75小時;這段時間內,預計著陸地點的月面溫度也就0~60℃之間,宇航服完全能承受。


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這個問題了解以下幾點自然就解開你的疑惑了:

背景知識:截止到目前,人類進行過6次登月,這六次集中於1969年到1972年,其中在月球上停留時間最長的一次是由阿波羅17號於1972年12月11日完成的。這次在月球上停留了75小時。

知識點一:待幾天是針對地球上的好幾天來說的,75小時相當於地球上的3天多一點,但月球自轉一週大概需要655.7小時,即月球上的一天大概相當於地球上27天多,這75小時在月球上可以完全處於白天,實際上美國登陸月球也是這麼做的


知識點二:阿波羅17號選擇的登月地點和登月時間(農曆初六)使得當時的溫度並沒有達到白天的最高溫度160攝氏度,溫度介於0到60度,之所以選擇白天去,因為月球晚上最低氣溫低達180多度,人類本質是熱帶動物,所以選擇了在月球的白天度過這75小時。

知識點三:宇航服的保護功能。一件宇航服就是一個生命保障系統,我國自己研製的宇航服有5層,具有防宇宙射線輻射、預充壓力、預防小型隕石襲擊,提供氧氣,保持體溫的等功能,最高可以承受200攝氏度的高溫。保溫層的主要材料為聚乙烯細管,管中有液體可以調節溫度,而價格也是很貴的,造價達上三千多萬元(楊利偉在《加油向未來》中採訪時這樣說)。

補充知識點四:有讀者疑問溫度對於熱量傳遞三種方式的影響,溫度變化對與熱輻射的影響最大,因為依據黑體輻射公式單位時間內熱輻射的能量傳遞是溫度T的4次方,而其它兩種都是一次。

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首先說月球表面的溫度只是儀器測量溫度並非體感溫度。另外宇航員穿的宇航服肯定能夠有隔熱設計和溫度調節系統。

因為月球上沒有空氣,我們沒有辦法測量月球的氣溫。所以儀器只能測量月球表面的溫度。這就像在地球的沙漠裡邊,氣溫可能有40多度,但是地表溫度可以達到七八十度。

月球的地表因為沒有氣體對流散熱,因此受到太陽輻射熱之後很快就會迅速升溫,除了通過紅外輻射散熱和朝底層傳導之外,月球表面的那些岩石和土壤沒有其他的散熱途徑,因此升溫速度非常快。

但是在太空中,沒有空氣,測量的溫度並不一定就是人類可能會感受到的那種溫度(空氣接觸皮膚的體感溫度)。

溫度只是熱量造成的效果,而並非真實的能量的度量。因為實際受到熱量的損害跟溫度沒有必然關係,而是跟接受到的熱總功率有關係。因此月球正面200℃多的表面,只能讓宇航員的鞋底發燙,並不能帶給宇航員與沒有接觸到月球表面的部分以熱量(除了少量的紅外輻射之外)。

因為月球沒有大氣,實際上如果宇航員在月球正面工作,宇航員被太陽光照射的那一面的身體部分可能會被迅速加溫到上百度,而一旦宇航員一轉身沒有曬到太陽的宇航服部分,則過一會兒溫度就可能降到冰點以下。這樣一種情況在地球上也是能大致體驗的,如果去過高原的人,就會體會到高原晴朗天空下曬到太陽的那種滋味——一旦躲到樹蔭或者建築物的陰影下,又會覺得冷颼颼的。

研究宇航服的專家們自然瞭解這些反地球經驗的情況。他們當然會考慮在宇航服當中設計溫度調節系統。實際上利用向光和背光部分的溫差的某種熱循環系統,即可以很巧妙的平衡宇航員身體向陽面和背陽面的溫度。


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月球溫差高達400度,美國宇航員為什麼能在月面待好幾天?

其實月球溫差也沒有那麼誇張,最高(127攝氏度)與最低(-183攝氏度)並非時時刻刻能達到的,只要時間合適,月球上的溫度並沒有想象中那麼恐怖!我們可以根據登月時間來簡單的分析下月面狀況!

我們就以阿波羅11號登月的日期為例來分析下美國人登月時月面陽光照射情況!

阿波羅11號登月準確時間是:1969年7月20日世界時20:17:43

1969年7月20日對應的農曆時間是初七!那麼我們來看看阿波羅11登陸的靜海地區是陽光照射情況如何!

上圖白色圈圈處是靜海在月面上經度的大概位置,初七時靜海受到的陽光大約是太陽剛上山不久,因為靜海剛從黑夜中轉過來大約20度左右,簡單的說按一天12小時候算大概是8點左右的樣子(月球一天大約相當於地球日14.5天),月面上處於斜射狀態,溫度並沒有升到很高!那麼阿波羅11號的宇航員在月球上呆了多久呢?

月錶停留時間:21小時36分鐘20秒

也就是地球時間一天不到就打道回府了!簡單的說阿波羅11號就是挑了個靜海地區的早上去晃了一下,在月面溫度還未升高到很恐怖的時候就回來了!

阿波羅12號:1969年11月24日世界時20:58:24 農曆十五

月球表面停留時間:31小時31分鐘11.6秒

阿波羅14號:1971年2月9日世界時21:05:00 農曆十四

月球表面停留時間:33小時30分鐘29秒

阿波羅15號:1971年8月7日世界時20:45:53 農曆十七

月球表面停留時間:66小時54分鐘53.9秒

阿波羅16號:1972年4月27日世界時19:45:05 農曆十四

月球表面停留時間:71小時2分鐘13秒

.......

除了15號日是正午左右登陸外,其他都是上午登陸,最長時間是呆了三天左右,看來月面的高溫問題並不大,NASA的宇航服完美的解決了這個問題!

各個任務期間的宇航服,厚厚的結構能隔離高溫,並且內部有溫度調節機構可以將局部高溫帶走,避免溫度過高!

還有鍍金的玻璃面罩,以阻擋強烈的陽光以及紫外線的照射等,因此並沒有特別大的問題,各位可以放心宇航員沒事哈!


星辰大海路上的種花家


月球上,太陽直射時,溫度可高達130,甚至150攝氏度,夜晚時,溫度可以低至零下180攝氏度,所以溫差差不多在300攝氏度左右。

在阿波羅17號任務過程中,兩名宇航員在月球上停留的時間是最久的一次,達到了75小時,相當於地球上的三個整天。並且,這一次帶回來的月球樣本也是最多的一回,期間宇航員還在月球上休息了多次。

別看是75個小時,但是在月球的正面卻都是白天,有陽光的時候。這是因為,在月球上,一個月球天相當於地球上的一個月,在月球上,半個面要經過大約半個月的白天與半個月的黑天。

宇航服的設計都是有真空隔熱層的,不僅隔熱還具有隔離輻射的作用,另外最外層還是防護層,主要是由鍍鋁織物製作而成,都是航天用特級材料,防磨損、防高溫、防輻射等等,因此宇航服才顯得如此笨重。

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科幻船塢


你想多了,月球的溫差雖然大,但月球的白天和黑夜,間隔的時間非常的長,大概要14天才會出現一次,所以平常在白天的時候,月球的溫度也就100多度。

這個溫度雖然仍然很高,但已經在可以接受的範圍之內了,要知道宇航員的工作服都是特製的,100多度的高溫完全沒有問題。


另外登月不是鬧著玩的,一不小心就是機毀人亡,為了保證登月的萬無一失,美國在登月前已經做了大量的準備,什麼時間,什麼地點,什麼方案,美國早就已經考慮了無數遍了。

例如說為了保證宇航員的生命安全,NASA開發了當時最先進的第三代宇航服,這種宇航服使用了各種先進的材料,其層數達到了驚人的27層。

其次這種宇航服還配備了強大的生命保障系統,據說可以在月球的環境下,獨立生存7個小時之久,所以月球的環境雖然極端,但當時的美國政府早就想好應對之策了。

而且在絕大多數的時間當中,宇航員是處在登陸艙內的,登陸艙有著更強大的生命保護系統,足以讓宇航員短暫的停留在月球上。

最後還是那個問題,美國登月沒有造假,更不是從攝影棚當中拍攝出來的,因為美國在進行登月的時候,有超過幾十萬人參與了這個項目。

如果真有人造假,早就被愛搞事的美國人曝出來了,其次蘇聯作為冷戰時期最大的對手,也不會允許美國政府造假,因為月球上不僅有美國的衛星,還是蘇聯的衛星,蘇聯當年都沒有說話,就足以說明了一切……


種植恆星


月球自轉一圈大約需要28天,所以白天14天,晚上14天。白天如果是太陽直射,則因為月球上面沒有大氣阻擋,溫度會達到130-150℃。晚上因為沒有大氣保溫,溫度會下降到-180℃左右。而美國阿波羅17號的兩個宇航員在登上月球后,足足在上面待了75個小時,那麼他們又是如何忍受如此高溫呢?



其實,這兩位宇航員登上月球的時候,月球正面並非處於太陽的直射點。它們登陸的時機剛好是月球正面接近半晚的時候,這個時候溫度並不是很高。就像我們的嫦娥四號在1月3號登陸了月球背面,但是1月6號剛好太陽直射背面,即月球背面進入了“正午”時刻,所以嫦娥四號選擇了休眠。過了4天到昨天10號,月球背面處於接近半晚階段,氣溫適宜,嫦娥四號又再次醒來進行工作。等到再過8-10天,月球背面又會進入夜晚“零點”時刻,氣溫會下降到-180攝氏度左右,估計嫦娥四號還可能會在進行一次休眠防止凍壞。




另外一個方面,宇航服都設計的放熱防寒功能,即便是環境溫度超出人體正常溫度幾十度,宇航服也可以保證裡面溫度仍然是人體正常溫度。看過電影的人可能會注意到,火星生物卡爾文在附身宇航員時,破壞的就是這個航天員衣服釐米的防凍液和撒熱液,這說明宇航服裡面絕對是設計了機關可以保證溫度穩定的。



所以正是以上兩個原因,才是的美國宇航員可以在月球上面待了70多個小時。


科學探秘頻道


因為月球的一個晝夜時間很長,大約是29.5天,因此在上面待的幾天,月表溫度都不會太極端;其次就是宇航服了,那是宇航員在月球行走最重要的安全保障

月球由於被地球潮汐鎖定,導致它的自轉週期和公轉週期都是27天,但由於地球在此期間還會運動,所以月球的一個晝夜也就變成了29.5天。也就是說宇航員在上面待個幾天,這段時間內的月表溫度還是比較穩定的,並且可以人為避免在最高溫和最低溫的時候登陸。

在六次載人登月中,最長的一次當屬阿波羅17號,宇航員一共在月表待了三天(當然了不是說宇航員在月表工作了三天,這中間還包括回登月艙休息,實際工作時間大概不到三分之一),並且這次也是人類目前最近的一次登月了,時間1972年。

其次是最重要的宇航服,在宇航員脫離登月艙的保護後,他們的安全就全都交給了身上穿的宇航服,這些造價昂貴、功能強悍的衣服,可以抵禦宇宙空間的惡劣環境,同時保證內部環境的穩定,讓宇航員的生命得到保障。

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賽先生科普


首先月球表面的溫差達不到400攝氏度,月球白天也就130攝氏度,夜晚大概零下180攝氏度,相差也就三百攝氏度。

其次宇航員穿的可是真空隔熱宇航服。宇航負可是當時最先進的材料技術製成的。可以抗幾百攝氏度的高溫。

於此同時,美國人選擇登月可不是在月球正面完全黑夜或者白天。

月球自轉和公轉週期都為27天,但是又由於月球繞地球旋轉,地球繞太陽旋轉。這就導致月球的晝夜週期略比自轉週期多兩天。也就說月球晝夜為29天多一點。月球公轉一週或者自轉一週的時間內,其白天和黑夜大約各為15天。

如果太陽直射點在登月地點,那溫度可以是130攝氏度。可是科學家很聰明,選擇登月都是在月球正面的早上或者下午,反正是避開太陽直射點。這樣也不會導致溫度太高。

其實美國成功登月6次並不是每次都是待在月球三天,第一次登月也就是兩三個小時就返回地球了。

而最後一次登月在1972年,宇航員足足在月球待了三天。累了就在登月艙休息,並且登月艙內有足夠的氧氣和壓縮食品。

月球正面的白天是15天,而宇航員待上三天也就相當地球白天的五分之一而已。


科學認識論


月球溫差雖然可達到400℃,但宇航員並不會赤身露體地到飛船外,宇航服可以隔絕高溫,並且這400℃的溫差發生於月球的一個晝夜,相當於地球上的一個月。

美國6次登月的宇航員在月球待的最長時間是72小時,相當於地球的3天,3天時間對於月球來說大概只是過了一個早上或者一個下午,從美國曆次登月照片看來,宇航員的影子都挺長,可能是避開了月球的正午時刻,也就是月球表面最熱的時候,也有登陸點的選擇,月球是球體不同維度受光照也不大相同。宇航服是專用的艙外設備,設計階段也充分考慮了隔熱的問題,所用的材料是耐高溫的,可以抵擋150℃左右的高溫,如果不是正午時刻登陸,面臨的威脅會小一些。

相對而言,我國玉兔二號著陸月球背面,從嫦娥四號著陸器中出來的時候,看起來影子很短,陽光快成直射了,從時間上是接近月球正午的,因此讓玉兔二號動力等分系統進入休眠,可能更多地是為了保險。其實人類近幾十年的航天活動已經充分了解了月球和太空的環境,可以採用多重方法隔絕高溫,比如嫦娥四號登陸器就貼著隔熱反光的材料,美國登月的時候登月艙上也蒙著一層,國際空間站在太空的時候太陽能電板和陽光之間的角度也是常調節著的,都是為了避免光的影響。

這些經驗都可以用於月球登陸活動,宇航員在月球的時候,也不可能一直工作,而是分時段地工作和休息,並且宇航員的自主性更高。而我國讓玉兔二號休眠,可能更多地是為了保險,並不是說它就真的無法活動了。


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