(相關(guān)資料圖)
我們知道,外層宇宙空間是一個(gè)極端惡劣的環(huán)境,因此航天員進(jìn)行出艙活動(dòng)需要穿著專業(yè)的艙外航天服。可你知道嗎?航天服關(guān)節(jié)處的設(shè)計(jì),竟然和我們?nèi)粘R姷降男↓埼r有關(guān)。
在設(shè)計(jì)艙外航天服時(shí),我國航天工程師從蝦尾既堅(jiān)硬又靈活的鱗片結(jié)構(gòu)中,獲得了意想不到的靈感。我們知道,小龍蝦的尾部是半硬殼的,但是一點(diǎn)也不妨礙它的伸曲和游泳動(dòng)作,因?yàn)樗且环N鱗片層疊結(jié)構(gòu),可以軟硬兼施、剛?cè)岵?jì)。因此,工程師給國產(chǎn)艙外航天服關(guān)節(jié)處設(shè)計(jì)了類似小龍蝦尾部的層疊結(jié)構(gòu),并在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等關(guān)節(jié)處,使用了氣密軸承。在軸承的作用下,航天員的手腳可以隨意轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)能嚴(yán)格保證氣密性。
“飛天”艙外航天服是我國自主研發(fā)的,它包括上下肢、頭盔、手套等。上下肢部分和手套屬于軟結(jié)構(gòu),從里到外有十多層,即出艙內(nèi)衣、液冷服、氣體循環(huán)空間、氧氣輸送管道、加壓層襯里、輔助加壓氣囊層、主加壓氣囊層、外限制層、隔熱和防流星體層、外防護(hù)層等,能夠?qū)教靻T的身體進(jìn)行有效保溫,同時(shí)保護(hù)航天員免受太空空間環(huán)境及流星等的侵害。那么,艙外航天服的外部還有哪些機(jī)關(guān)按鈕和小秘密呢?
手套上的反光鏡從下面這張圖我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)特別的設(shè)計(jì),在服裝胸前一些設(shè)備上的文字標(biāo)識(shí)是反的。之所以做這樣的設(shè)計(jì),是因?yàn)楹教靻T通過面窗觀察胸前的一些設(shè)備,有視野盲區(qū)。這時(shí),航天員可以通過手套上的反光鏡來觀察,鏡像之后航天員看到的字就是正的,因此反的文字標(biāo)識(shí)是方便航天員的識(shí)別和操作。
四層頭盔面窗結(jié)構(gòu)艙外航天服的最上面是一個(gè)頭盔,由頭盔殼、面窗結(jié)構(gòu)和頸圈等組件構(gòu)成。其中,面窗是四層的結(jié)構(gòu):兩層是壓力面窗,中間是充氮,可以起到一個(gè)隔熱和防結(jié)霧作用;外層是防護(hù)面窗,可以避免航天員在作業(yè)過程的磕碰和劃傷,影響視野;最外層則是濾光面窗,航天員可以根據(jù)陽照區(qū)和陰影區(qū)放下和打開,防止太陽光線直接照射入眼。
可調(diào)節(jié)的艙外航天服由于空間站空間有限,研制成本和運(yùn)輸成本都極其昂貴,因此艙外航天服無需做到一人一套,量體裁衣。根據(jù)飛天艙外航天服構(gòu)形,采用“一對(duì)多”的適體性原則,即以一套服裝多人穿用,被動(dòng)適體性與主動(dòng)適體性相結(jié)合,兼顧個(gè)性與共性要求。前面我們提到航天服的上下肢關(guān)節(jié)處使用了氣密軸承,這將使關(guān)節(jié)活動(dòng)更加自如。通過調(diào)節(jié),艙外航天服可以適應(yīng)不同身高和體重的人體參數(shù),從1.6米到1.8米的航天員都能穿著使用。
考慮到太空中的輻射、高能粒子、高溫、低溫以及其他宇宙射線等等問題,艙外航天服的設(shè)計(jì)要非常精密,同樣,也因?yàn)橥饨鐝?fù)雜的環(huán)境,艙外航天服的使用壽命嚴(yán)重受限。第一代“飛天”艙外航天服,其造價(jià)雖然高達(dá)3000多萬元,但只能重復(fù)5次艙外活動(dòng),每次只能支持4個(gè)小時(shí);而第二代“飛天”艙外航天服經(jīng)過了進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化,造價(jià)是3000萬元,重復(fù)使用次數(shù)提高到15次,每次工作時(shí)間提高到8小時(shí)左右,但總的來說,它的使用壽命仍然非常有限。
目前國際上能完全獨(dú)立掌握艙外航天服設(shè)計(jì)和研制技術(shù)的國家只有中國、美國、俄羅斯三國,可見艙外航天服技術(shù)是一個(gè)國家載人航天實(shí)力的重要體現(xiàn)。相信“飛天”艙外航天服在未來會(huì)有更多升級(jí)改造的可能,中國航天產(chǎn)業(yè)鏈也會(huì)越加完善,并在不久的將來幫助航天員們探索月球、火星以及更遠(yuǎn)的地方。
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