全球最贵高级定制 中国舱外航天服之谜

2008-10-12 06:09:13来源: 太平洋 

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中国舱外航天服

  神七航天员于27日16时30分进行首次太空行走,这意味着,中国研制的“飞天”舱外航天服也将与出舱航天员一起暴露于太空中。在观看了“飞天”真面目后,中国航天员科研训练中心航天医学工程总体研究室主任刘伟波、航天服研究室主任刘向阳、航天员选拔训练研究室主任吴斌等专家,解开舱外航天服之谜。

  

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中国舱外航天服 从内到外分为6层

  如果忽略“暗藏”在航天服上的种种“机关”,“飞天”很像一件加厚、特大码的羽绒服。服装通体纯白,躯干像盔甲,四肢像面包。从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下肢、压力手套和靴子,背上还有一只1.30米高的大背包。

  舱外航天服的内部构造

  专家释疑:从内到外,舱外服分为6层:由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层,橡胶质地的备份气密层,复合关节结构组成的主气密层,涤纶面料的限制层,通过热反射来实现隔热的隔热层,以及最外面的外防护层。外层的防护材料可耐受正负100摄氏度以上的温差变化,堪称国内最贵的服装面料。

  服装上肢(袖子)和下肢(裤腿)的长度可以根据每个航天员的身长进行调节。通过调节大小,一套航天服可以用于不同身材的航天员,身高1.60米-1.80米的人都可以穿。

  舱外航天服躯干的设计厚度为1.5毫米,相当于两根头发丝。既要保证一定的强度、刚度,又要尽量减轻重量,还要能承受一定程度的磨损,这对材料和工艺的要求之高,超乎想像。难怪整套服装的造价达到3000万元人民币左右!   

  电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带……躯干外壳上分布着各种仪器。一个只有汉语辞典大小的控制台里,集成了20多种阀门,每个阀门又是一个更精巧的开关集合体。在记者看来,这相当于把飞船的控制台整个搬到了航天员身上。别说准确操作,光记住它们的位置都很难。   

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中国舱外航天服 舱内舱外服完全不同

  舱外航天服与舱内航天服的不同之处

  专家释疑:舱内航天服只保证压力,但舱外航天服什么都要管。飞船里的大多数功能,都要在舱外航天服里实现。总的来说,舱外航天服为航天员提供三方面的保障。一是辐射、真空、微流尘等环境的防护;二是生命保障,也就是要保持一个适合人生存的气体和温度湿度环境;三是良好的功效保障,保证航天员穿着舱外航天服能开展维修器材等太空作业。可以说,舱外航天服就是一个“穿在身上的飞船”。

  世界上研制航天器的周期通常为7-10年,而中国的舱外航天服从立项到投入使用,用了4年时间。这是中国航天人创造的奇迹,也是神七飞船上最大的亮点。

  手套灵活性国际一流

  现场观察:舱外航天服手套又肥又厚。把大拇指以外的4个指头缝合在一起的话,有点像拳击手套。手心和指头内侧,则布满了密密麻麻的灰色橡胶凸粒,就像常见的防滑垫。

  那么,戴着这么厚的手套,还能从事精细的操作吗?

  专家释疑:航天服虽然是“批量”生产的,手套却是用国际上先进的“三维数字扫描”技术,为每个航天员量身定做的,既安全又灵活。戴上它,航天员能够轻松握持直径为25毫米的物体,拿起一个水杯不在话下。手心握物部位的那些凸粒状橡胶,就是为了隔热和防滑而设计的。

  出舱活动主要靠手完成操作和“行走”,手套必须灵活,同时又要有相当的厚度以保证气密性、隔热性,这在材料与工艺上几乎是矛盾的。而我们的科研人员经过无数次试验,终于制造出了灵活性国际一流的手套。

  仿生结构活动自如

  舱外航天服重量为120公斤,最高能达到2米。庞大的形体,反光的面罩,用一位香港明星评价航天服的话来说,“看上去很科幻”。

  在失重的太空中,舱外航天服的重量不会对航天员造成困扰。但是,在加压充气之后,航天员会不会变成行动困难的“巨无霸”?

  专家释疑:重而不笨、行动灵活,是中国舱外航天服的一大特点。设计师们在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等关节处,使用了气密轴承。在轴承的作用下,航天员的手脚可以随意转动,同时能严格保证气密性。科研人员还巧妙地利用了仿生结构,使关节活动更自如。

  舱外航天服的电控系统显示器也更方便查看,它采用了国际上最先进的OLED技术,全部采用数字信号处理,色彩更艳丽,而且更大、更薄、更省电、更能耐受高低温。

  “飞天”是中国的第一代舱外航天服,就单个设备而言,功能不一定强大,但在系统的集成上具有优势。就完成目前任务的能力而言,这套服装接近国际水平。

  穿衣其实是“坐”进航天服

  在低压训练舱,记者目击了航天员穿上舱外航天服的过程——在工作人员的协助下,两名航天员小心翼翼地把双腿伸进航天服的下肢,臀部放在航天服的背包沿上,然后关闭背包门,像虫子钻进蚕蛹一样,把自己裹在了庞大的航天服中……整套动作,与其说是“穿”航天服,不如说是“坐”进航天服。

  那么,舱外航天服穿一次要花多长时间?

  专家释疑:在地面,穿上航天服的过程也就几分钟。但这之前的准备工作要花上不少时间:航天员在穿上贴身内衣后,首先要穿一件能够测量心跳、体温的生理背心,接下来是防静电的连体内衣,再用一层能给人体散热的紧身液冷服把人从头到脚包裹起来,然后戴上通讯装备,最后才穿舱外航天服。在天上,这个过程就更复杂了。从穿衣的准备工作到全部穿好,时间长达15个小时。

  航天员体能要求之高,是因为地上一个小小的动作,在天上都非常费劲。国际空间站里维修航天器的那些航天员参加奥运会的话,估计拿全能冠军没问题。

  舱外服将留在太空

  飞船发射前,舱外航天服是打包固定在轨道舱壁上的。这可不是简单的“打包”——为了牢牢固定好航天服,使其不受上升段超重、过载的力学环境影响,工作人员用上了钢丝、绳子、螺丝等各种办法,可谓“五花大绑”。

  那么,完成出舱任务后,舱外服怎么进行再次“打包”?它随返回舱一同返回地面吗?

  专家释疑:启封舱外航天服的确非常复杂。“舱外服启封”项目分为21个操作单元,其中仅仅是“解开舱外服的包装物”就包含了12个大步骤,每个步骤又分为数十个动作。航天员需用钳子、扳手等工具,才能把衣服打开。所以,出舱任务完成后,要再“打包”就很难了。由于体积、重量的限制,这次我们的舱外航天服不随飞船返回,而是留在轨道舱里,日后随轨道舱的坠落而烧毁。

  把价值3000万元人民币左右的舱外航天服留在天上,想想都觉得可惜。不过,这套服装一旦顺利完成出舱保障,也就完成了最重要的使命。但是,随返回舱回到地面的,将是比舱外航天服本身更宝贵的技术和经验。

关键字:压力  气密层  备份  承载  隔热层

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/consumer/200810/article_22536.html
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