艙外航天服通過氣密軸承保證航天員可隨意轉(zhuǎn)動(dòng)

時(shí)間:2008-10-08

來源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語:我國(guó)航天員于27日下午4時(shí)30分進(jìn)行首次太空行走。這意味著,中國(guó)研制的“飛天”艙外航天服也將與出艙航天員一起暴露于太空中。航天員系統(tǒng)艙外航天服分系統(tǒng)主任劉向陽接受本報(bào)記者采訪,解開艙外航天服之謎。

  我國(guó)航天員于27日下午4時(shí)30分進(jìn)行首次太空行走。這意味著,中國(guó)研制的“飛天”艙外航天服也將與出艙航天員一起暴露于太空中。航天員系統(tǒng)艙外航天服分系統(tǒng)主任劉向陽接受本報(bào)記者采訪,解開艙外航天服之謎。   穿在身上的“航天器”   神七航天員出艙行走,艙外航天服是關(guān)鍵。中國(guó)艙外航天服名字叫“飛天”,一件重120公斤,不過上天之后就沒有重量的感覺了。劉向陽介紹,“飛天”艙外航天服單套價(jià)值高達(dá)3000萬元人民幣。但總體上講,我們的艙外服研制還是比較省錢的。艙外航天服可靠系數(shù)為0.997,可以支持4個(gè)小時(shí)的艙外活動(dòng)……   “飛天”艙外航天服從2004年7月開始進(jìn)入研制過程,到2008年7月,完成了所有的研制工作。劉向陽說,整個(gè)服裝的研制經(jīng)歷了方案階段、初樣階段和正樣階段。整個(gè)過程中先后做了10多套艙外航天服。經(jīng)過航天員試穿和相關(guān)的訓(xùn)練,證明我們的“飛天”艙外航天服可以滿足神七任務(wù)的要求。   神七任務(wù)航天員出艙活動(dòng)時(shí)間在半個(gè)小時(shí)左右,而“飛天”艙外航天服具備4個(gè)小時(shí)的出艙能力,還有1個(gè)小時(shí)的備用時(shí)間。實(shí)際做試驗(yàn)時(shí),可以達(dá)到的時(shí)間更長(zhǎng),但指標(biāo)任務(wù)是4個(gè)小時(shí)。   “飛天”艙外航天服最高能達(dá)到2米,軀干像盔甲,四肢像面包,再背上1.30米的大背包……很像一件加厚、特大碼的羽絨服。服裝通體純白,從上到下依次是頭盔、上肢、軀干、下肢、壓力手套、靴子。   艙外航天服從內(nèi)到外分為6層:由特殊防靜電處理過的棉布織成的舒適層、橡膠質(zhì)地的備份氣密層、復(fù)合關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)組成的主氣密層、滌綸面料的限制層、通過熱反射來實(shí)現(xiàn)隔熱的隔熱層、最外面的外防護(hù)層。服裝的四肢裝有調(diào)節(jié)帶,通過調(diào)節(jié)上臂、小臂和下肢的長(zhǎng)度,身高1.60米~1.80米的人都能穿上這套衣服。   艙外航天服軀干的設(shè)計(jì)厚度為1.5毫米,鋁合金軀干外殼上密集著各種儀器:電控臺(tái)、氣液控制臺(tái)、氣液組合插座、應(yīng)急供氧管、電臍帶。僅十幾厘米見方的電控臺(tái)里,就有照明、數(shù)碼管控、機(jī)械式壓力表等9個(gè)開關(guān),氣液控制臺(tái)里的閥門更是多達(dá)20多個(gè)。這完全就是把飛船的控制臺(tái)整個(gè)搬到了航天員身上。難怪整套服裝的造價(jià)達(dá)到3000萬元人民幣左右!   劉向陽說,艙外航天服是我國(guó)第三次載人航天飛行中最難的一項(xiàng)技術(shù)。雖然都是航天服,艙外服跟艙內(nèi)服完全不一樣。艙內(nèi)服只保證壓力,但艙外服什么都要管。飛船的大多數(shù)功能,都要在艙外服里實(shí)現(xiàn)。可以說,艙外服就是一個(gè)穿在身上的小“航天器”。   總的來說,艙外服為航天員提供3方面的保障。一是輻射、真空、微流塵等環(huán)境的防護(hù);二是生命保障,也就是要保持一個(gè)適合人生存的氣體和溫度濕度環(huán)境;三是良好的功效保障,保證航天員穿著艙外服能開展維修器材等太空作業(yè)。   重而不笨行動(dòng)靈活   艙外航天服重量為120公斤,最高能達(dá)到2米,形體龐大。航天員穿上后,會(huì)不會(huì)變成行動(dòng)困難的“巨無霸”?   答案是否定的。重而不笨、行動(dòng)靈活,是“飛天”艙外航天服的一大特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師們?cè)谏现募?、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。手背則用上了可以翻折的熱防護(hù)蓋片,不僅能提高手指的熱防護(hù)能力,還能保證手指的關(guān)節(jié)活動(dòng)性。  艙外用的手套,看上去特別厚實(shí)。把大拇指以外的4個(gè)指頭縫合在一起的話,有點(diǎn)像拳擊手套。手背為白色,手心和指頭是灰色的——密密麻麻的灰色橡膠凸粒,具有防滑和隔熱的作用。航天服雖然是“批量”生產(chǎn)的,手套卻是用國(guó)際上先進(jìn)的“三維數(shù)字掃描”技術(shù),為每位航天員量身定做的。   出艙活動(dòng)主要靠手完成操作和“行走”,手套必須靈活,同時(shí)又得有相當(dāng)?shù)暮穸纫员WC氣密性、隔熱性,這在材料與工藝上幾乎是矛盾的。科研人員經(jīng)過無數(shù)次試驗(yàn),終于制造出了既安全又靈活的手套。“飛天”艙外服的手套靈活性國(guó)際一流,航天員能夠輕松握持直徑為25毫米的物體。   航天服的左臂上印著鮮紅的國(guó)旗,右臂上有兩個(gè)大字:“飛天”。劉向陽說,“飛天”的整體設(shè)計(jì)和各部件的設(shè)計(jì)、組裝都是中國(guó)人自己完成的。這套艙外服有很多我們獨(dú)有的特點(diǎn)。在關(guān)節(jié)上,科研人員巧妙地利用了仿生結(jié)構(gòu),使關(guān)節(jié)活動(dòng)更自如。電控系統(tǒng)上,“飛天”艙外服全部采用數(shù)字信號(hào)處理,顯示屏則采用了國(guó)際上最先進(jìn)的OLED技術(shù),使顯示器更大、更薄、更省電、更能耐受高低溫,顯示色彩更艷麗,以方便航天員查看。   艙外航天服將留在太空   研制艙外服是門大學(xué)問,穿艙外服同樣不簡(jiǎn)單。兩名航天員需要先把雙腿伸進(jìn)航天服的下肢,臀部放在航天服的背包沿上,然后關(guān)閉背包門,把自己裹在龐大的航天服中。   這個(gè)過程也就一兩分鐘。但之前的準(zhǔn)備工作需要花不少時(shí)間:航天員在穿上貼身內(nèi)衣以后,首先要穿一件能夠測(cè)量心跳、體溫的生理背心,接下來是防靜電的連體內(nèi)衣,第四層是給人體散熱的液冷服,然后戴上通訊裝備,最后才穿艙外服。   穿衣服全程搬到天上,就更復(fù)雜了。雖然120公斤的重量在失重狀態(tài)下不會(huì)對(duì)航天員造成負(fù)擔(dān),但在太空進(jìn)行任何精細(xì)的操作都是很困難的。   劉向陽介紹說,飛船發(fā)射時(shí),艙外服是打包固定在軌道艙壁上的,因此航天員首先要啟封服裝,然后把各部分組合成一件完整的艙外服,再把凈化器、氧瓶、電池、無線電遙測(cè)裝置等可更換部件裝上航天服。進(jìn)入服裝后,還要對(duì)服裝進(jìn)行尺寸調(diào)整、氣密性檢查和全性能測(cè)試。一切正常,這才算“穿好”了艙外服。在“穿衣”的過程中,執(zhí)行出艙活動(dòng)的航天員與留在軌道艙的航天員互相配合,一人操作時(shí),另一人就讀操作手冊(cè)并進(jìn)行確認(rèn),以確保所有操作萬無一失。   神七飛行結(jié)束后,手套將隨返回艙帶回地面。由于體積、重量的限制,費(fèi)這么大勁兒穿上的艙外航天服,在完成出艙任務(wù)脫下后,這套價(jià)值3000萬元人民幣的航天服只能留在太空了。
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