主题训练二 航天员与航天服
北京时间2025年5月22日16时49分,经过约8 h的出舱活动,"神舟二十号"乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰密切协同,在地面科研人员配合支持下,航天员从核心舱节点舱出舱,将前期已通过货物气闸舱出舱并利用机械臂转移至中转位置的空间碎片防护装置安装至预定位置,同时开展了舱外设备设施巡检及处置等任务。完成任务后,出舱航天员陈冬、陈中瑞安全返回"天和"核心舱,出舱活动取得圆满成功。
为了出舱一刻,航天员们都要在地面上经历"魔鬼式训练"。其中模拟失重水槽训练是一项必修课,模拟失重训练水槽的原理是通过增减配重和漂浮器,使航天员悬浮在水中模拟失重环境的操作效应,如图所示。
为实现太空旅行,人们不断研发各类航天服,每一批新型航天服的诞生都是人类技术的又一次巨大飞跃。可以想象,未来的航天服将是个人太空旅行的"宇宙飞船"。
1 若不穿舱外航天服,只带氧气瓶,航天员(选填"能"或"不能")走出舱外活动。在如图所示的训练方法中,当航天员在水中处于悬浮状态时,航天员自身及所携带的装备受到的浮力(选填"大于""等于"或"小于")航天员和装备的总重力。
2 火箭与载人飞船像钢铁巨人一样立于发射台,小华查阅资料后知道"长征二号F遥二十"火箭发射平台总重达2 200 t(包含发射架),发射平台上表面约600 m²,若发射平台下表面与地面的接触面积按100 m²计算,火箭与载人飞船总重500 t,可估算出火箭等待发射时,发射平台对地面的压强为Pa;火箭发射时喷出燃气产生的推力和自身重力的比称为推重比,火箭起飞时一级火箭推重比为1.3,则一级火箭总推力为N。(g取10 N/kg)
3 航天员在水下训练时,手腕处有一面小镜子,航天员可以通过它随时观察自己身上的各种开关。求小镜子处于水面以下5 m处时受到水的压强。($\rho_{水}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,g取10 N/kg)

1. 不能；等于
$2. 2.7×10^5$；$6.5×10^6$
3. 解:镜子处于水面以下5 m处受到水的压强
p = ρ水$gh = 1.0×10^3 kg/m³ ×10 N/kg ×5 m = 5×10^4 Pa$。

4 若图中航天员的质量为75 kg，其所带配重及所着模拟航天服的质量为25 kg，则航天员排开水的体积为多少？($\rho_{水}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$，$g$取10 N/kg)

解:因为航天员悬浮,所以航天员所受浮力
F浮 = G总 = (m人 + m物)g = (75 kg + 25 kg)×10 N/kg = 1 000 N,
由F浮 = ρ水gV排可知,航天员排开水的体积
V排 = F浮/(ρ水$g) = 1000 N/(1.0×10^3 kg/m³ ×10 N/kg) = 0.1 m³$。