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航天服
    日期:2009年03月03日    字体:【】【】【
  航天服也称宇宙服、宇航服,是在载人航天中航天员穿的一种服装系统。它由服装、头盔、手套和航天靴等组成。实际上它是航天员必备的个人防护救生装备。从功能上看,航天服有舱内航天服和舱外航天服两种;从服装内压上看,有低压航天服和高压航天服之分;从其结构上看,可分为软式、硬式和软硬结合航天服。目前,美国和俄罗斯使用的都是软硬结合式的航天服。无论哪种航天服都由多层组成,它们互相连接形成一个整体服装,但要求各层的质量要高、要轻、不能过厚,以避免影响航天员的行动。以舱内使用的低压航天服为例,其基本结构与功能是这样的:由最贴身的里层往外数,第一层为内衣裤(有人认为这一层不属于航天服),选用纯棉布或棉麻布制服。第二层是保暖层,它和内衣裤结合,选用羊毛制品或合成纤维片(有人称它为太空棉)制成,起保温和隔热的作用。第三层为通风散热层,其结构比较独特,是由很长的微细管道连接在衣服上而制成的,在人体与外界隔绝的情况下,它可以把人体产生的热、水和气味带出去。第四层是气密加压限制层,它既要充气加压,使身体有足够的压力,不能漏气,又不能使服装过于膨胀,防止外界的磨损,还要使各关节活动自如。所以这一层结构的选材和设计都比较难,是航天服装的关键层。第五层为隔热层,也叫真空隔热层。舱内航天服可以不加这一层。例如,美国阿波罗号飞船、航天飞机上用的航天服都没有这层,而苏联的上升号飞船和俄罗斯的联盟号飞船中使用的舱内航天服就有这一层。它是由5~7层涂铝的聚脂薄膜构成,各膜之间用网络物隔开,贴在一起形成屏蔽。它有良好的隔热和防辐射作用,舱外航天服必须有这层。最外边一层是外罩层。这个外套要求防磨损力强、耐高温,除能防护内部各层不受损坏外,还要注意到颜色,一般用白色或金黄色为好。
  舱外用的航天服除有舱内航天服的所有各层外,还有三层:一是真空隔热层,用于保护航天员在舱外作业或在月球与其它星体表面活动时,不受舱外环境过热、过冷的侵袭,又可防止服装内部的热量散失。二是液冷服,它是将舱内航天服的通风散热层管内的气体改为液体而成。航天员在舱外作业有时长达几个小时,身体产生的热量多,靠气体散热达不到散热要求,而液态冷却介质就可很好把热散掉。三是最外层,它除要有防高热、防磨损和保护内部各层的功能外,还要有防太阳辐射的功能和连接其它装具的接口。例如,与航天员舱外活动时的脐带连接,与身背携带式生保环境装备、太空机动飞行机构的连接等。
  航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成。目前在载人航天中使用的头盔有软式与硬式两种,其中硬式头盔又分为固定式和转动式两种。软式头盔大多数作为舱内航天服的组件。转动式头盔在其颈圈上有气密活动轴承,但密封环节增多会降低气密性与结构可靠性,增加设计难度。
  现以固定式全透明的钟罩式头盔为例,介绍其结构组成。头盔壳是头盔的主体,其材料应具有强度大、抗冲击和足够的耐热性等优点。在其面窗部位上有良好的光学性能。头盔内腔壁有硬衬垫和软衬垫,衬垫上镶有细管道,它兼有减震、隔热、消声、通风和供氧等功能。其内腔要适于戴通讯头盔,允许头在里面左右转动,尺寸要与穿戴者的头形相适应。还要留有安装生理测试部件、有利于排出人体呼出的二氧化碳和水汽的空间。
  除上述各种要求外,面窗还应有良好的光学性能和广阔的视野。头壳的面窗部分除应有透光良好外,还要有防雾、去湿的措施,因为航天员出舱活动时会遇上-150℃的低温,面窗内的温度也会下降。当降到空气露点以下时面窗上就会结雾,防碍航天员的视线。目前已用的方法有通风去湿法、双立层面窗法、电热面窗法和化学防雾剂等,以保障面窗的透明度,否则,会影响航天任务的执行。例如,1966年美国双子星座9号飞船的航天员,在太空用载人机动装置进行飞行时,因面窗起雾而看不清外边的情景,未能完成太空行走中的特定航天任务。
  颈圈是连接服装与头盔的关键部件,分上、下两圈,在穿戴服装与头盔时,先将上下圈连接上,再连接头盔与服装。它要求穿脱方便,具有良好的气密性和连接强度。在紧急情况下,要有使穿戴者本人能快速断、接、锁紧操作的机构,便于及时与头盔或服装断开或连接。
    航天服的另外两个部件是可随时连接的手套和靴子。手套与服装通过腕圈接连,是服装压力层的延续。它要符合穿戴者的手型,能快速穿脱戴,在各手指关节部分有波纹结构,便于操作。航天靴由压力靴和舱外热防护套靴组成,其中压力靴是服装气密加压限制层延续。通常将躁部活动关节设计在压力靴上,并与压力服相连接。航天服内部还设有废物收集装置,用于在紧急情况下收集、贮存和输送大小便用。(来源:《叩开太空之门——航天科技知识问答》)
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