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未来的舱外航天服
    日期:2011年06月07日    字体:【】【】【

  对未来的舱外航天服有何要求?美国航宇局曾经研制过几种属于下一代的舱外航天服?这些舱外航天服有何特色?
  美国航宇局对未来舱外航天服的具体要求是:必须进一步提高机动性,让航天员可以在其它天体的表面上行走,并能在低压、真空和多尘土的环境中工作。如果在月面上,舱外航天服和生保系统应能工作30天以上,并能完成15次太空行走;如果是在火星上,则能工作550天以上,并能完成200次太空行走,而且服装和生保系统的维修保养只能由航天员在月球或火星上完成。每次太空行走的时间为8小时。在太空行走中没有安全带将航天员拴住,航天员的活动范围少则几百米,多则上千米。 
  美国航宇局曾经为未来太空行走研制过的属于下一代的舱外航天服是: 
  
  (1)D-l型舱外航天服  


    
  D-l型舱外航天服 


  这是一种全身都用软质织物制作的舱外航天服,它是美国航天员在航天飞机发射和返回着陆时穿的防护救生服的基础上改进而成。该服装的主要特点是全部使用软质织物、小型关节轴承和25.9千帕的低服装压力。全身所有关节都是用钢丝助动的扁平形织物系统制成,仅在肩关节处安装有一个小型关节轴承。另外,在服装腰部有一个水平连接环,用于连接上下身,也是航天员穿脱服装的进出口。如果不计算生保系统和其它辅助结构件,全套服装重12千克。 
  
  (2)MK III(H-l)型舱外航天服  


    
  MK III(H-l)型舱外航天服 


  这是一种高压舱外航天服,服装内压力为57.2千帕。使用高压的好处是航天员在太空行走前不再需要进行预吸氧。服装由软、硬质材料混合制成,其中上半身、会阴部和髋关节部都是用石墨和环氧树脂复合材料制成,其余部位用软质织物制成。服装的所有关节都安装有高活动性的关节结构,其中肩关节是用4轴承的结构,腰关节是用2轴承的回旋转动结构,这两种结构均可提供多轴向的关节活动。在服装的肘关节、膝关节和踝关节处则使用单轴全织物制作的扁平形的关节结构。这种关节结构的优点是穿着舒适、经济、结构简单、活动性能好。3轴承的髋关节和2轴承回旋转动的腰关节可提供上半身的灵活转动。由于躯干部分是硬质壳体式结构,因此便携式生保系统背包就直接附着在它上面。服装的穿脱仍然采取从身后进入的方式,因此服装后边有一个垂直后进入口。服装本身重54千克。不过服装设计师准备将57.2千帕的服装内压力改为25.9千帕,以适应未来行星表面太空行走的要求,因此服装的重量也将减少为36千克。 
  
  (3)I-1型舱外航天服


    
     


  这是一种试验性的舱外航天服。服装的特点是转动轴承的数量减少了,仅在肩关节、上肢和髋关节部位装有轴承,服装的躯干部分是软质织物制作而成。服装内的压力为25.9千帕。服装腰部有一个水平连接环,不仅连接上下身,也是穿脱服装的进出口。附属结构包括穿在服装里面的液冷通风服、穿在外面的防热防微流星体层、手套、防护靴、舱外面罩和通信联络系统。如果不计附属结构,服装重30千克。 
  
  (4)紧身火星服  


    


  这种称为“生物服装系统”的紧身火星服,外形像奥林匹克速滑运动员穿的紧身服。这种服装相当于在人的身体表面增加一层皮肤。这种类似“第二层皮肤”的衣服表面,喷有一层有机生物降解涂层。涂层的作用一方面是给人体提供机械的对抗压力,对抗火星表面的低压环境,另一方面是在布满浮尘的火星环境中保护航天员。而且这层皮肤还能嵌入由电驱动的人工肌肉纤维,以增强人的肌力和体力。此外,紧身火星服上还装有通信设备、生物传感器、电脑以及在火星上攀登山岩用的工具等。 
  紧身火星服除服装外还有手套、靴子、加压头盔和便携式生命保障系统。航天员穿上按其体形定制的具有弹性的紧身服后,再穿上一个“硬壳”背心。这个背心其实是一个“支架”,航天员用它可将便携式生命支持系统背在背上。便携式生命保障系统给身体提供气体对抗压力。加压气体通过服装内的管道系统流入头盔、手套和靴子内部,从而对全身施加机械的对抗压力。研究人员用3维激光扫描仪对人体进行扫描,然后再用一种独特的建模技术和算法,计算出人体各部位所受的压力,因此可以对全身施加均匀的对抗压力。因为火星表面是低压环境,如果不对全身施加对抗压力,航天员将会产生严重的生理障碍。 
  由于采用3维激光扫描和电子回旋编织技术,火星服不仅紧身和重量轻,而且容易穿脱,无需他人的帮助,航天员就可独立完成全部穿脱任务。这种火星服还可以随温度的变化而改变颜色。不仅如此,设计人员还希望将这种服装设计成一个小型生态系统。在服装里面,航天员呼出的二氧化碳和排出的水蒸汽,通过吸收火星环境中的能量,转变成可供呼吸的氧气。 (吴国兴)
  来源:太空探索杂志
  

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