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航天服

作者: 时间:2022-02-23 点击数:

航天服是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备。可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在真空环境中,人体血液中含有的氮气会变成气体,使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服,就会因体内外的压差悬殊而发生生命危险。航天服是在飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能服装。早期的航天服只能供航天员在飞船座舱内使用,后研制出舱外用的航天服。现代新型的舱外用航天服有液冷降温结构,可供航天员出舱活动或登月考察。

发展历程

世界上第一个使用航天服装备的人是美国冒险家威利·波斯特。二十世纪30年代初,他驾驶“温尼妹号”单座机在向横越北美大陆飞行的挑战中,将飞机上升到同温层。当时波斯特身穿的高空飞行压力服,是用发动机的供压装置送出的空气压吹起来的气囊。

第一代

近代的航天服是1961年在美国问世的。当年5月阿仑·谢泼德第一个成功地进行了美国最早的载人航天飞船计划——水星计划的亚轨道飞行。飞行所用的航天服,是由当时美海军的高性能战斗机飞行员穿着的MK-4型压力服加以改进的。这种航天服由氯丁橡胶涂在布上的防护层和经过氧化铝处理的强化尼龙的内绝热层叠合而成,肘和膝关节部分缝入了金属链,容易弯曲。但是,当内压提高时,航天员难以活动身体。

第二代

60年代中期在实施双子星座计划时,美国又开发了第二代航天服。这种航天服在封入空气压的压力囊外蒙上了一层用特氟纶混纺材料织成的网,即使空气压使航天服整体膨胀也容易弯曲。由于双子星座计划要求航天员进入太空在轨道上作会合或入坞的活动,所以这种航天服具有极佳的运动性。

第三代

第三代航天服是实施阿波罗计划时使用的航天服。月面活动与浮游在太空活动的情形不同,必须一边步行在遍地皆是岩石的月球表面,一边弯下身体采取岩石标本。再者,要求保护航天员能经受强烈的太阳光辐射,以及使从天而降的微小陨石砸在身上也不致破损。

这种航天服在关节周围制成伸缩自如的褶皱,大大提高了运动性能。阿波罗航天服与过去的航天服相比,根本的差别是采用了便携式生命保障系统,即将生命保障系统固定在背上,以进行供氧、二氧化碳的净化和排除体热。

第四代

航天飞机上的航天员使用的航天服可以说是第四代航天服了。在此之前,航天服是定做的,不仅开发和制作上耗费巨资和时间,而且一件航天服只能用一次,已远远不能适应新的需要了。

航天飞机用的航天服不是定做的,它是根据人体的造型把航天服分成几部分,分别被规格化为“特大”到“特小”几种尺寸,然后成批生产,加工成现成的服装。航天员只要从中选择合身的各部分,重新加以组合就可得到一套满意的航天服了。使用后,也不像过去那样送进博物馆,而是把航天服再分解,各部分清扫后再次使用,计划使用寿命是15年以上。

在阿波罗时代穿好一身航天服需要1小时,现穿航天飞机用航天服(包括生命保障系统在内的舱外机动装置)只要10~15分钟就足够了。新的生命保障系统可在长达7个小时内向剧烈消耗体力的航天员供给必要的氧、冷却水、电力。不仅如此,头盔内侧还可供给500毫升的饮料和少量的航天食品。

航天服的制造和发展时间还相当短,未来的航天服将更适合人类航天和在太空生活的需要!


新一代

NASA新一代宇航服航天服美国国家航空航天局(NASA)公布了NASA公布火星太空服 像极"巴斯光年"下一代宇航服Z-1的原型设计,该宇航服以白色和绿色为主色调,头罩采用了半球形透明设计,看上去酷似动画片《玩具总动员》中的主角巴斯。

新宇航服有望在未来几年投入使用,相对于上代宇航服,Z-1的最大改进是对各个接头和材料进行了重新设计,宇航员穿戴宇航服时更为方便,不到一小时就能完成穿戴。此外,Z-1的气闸也得到改进,节省了调整气压的时间。

类别划分

航天服按功能分为舱内用应急身着航天服的宇航员航天服和舱外用航天服。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。舱内航天服用于飞船座舱发生泄漏,压力突然降低时,航天员及时穿上它,接通舱内与之配套的供氧、供气系统,服装内就会立即充压供气,并能提供一定的温度保障和通信功能,让航天员在飞船发生故障时能安全返回。飞船轨道飞行时,航天员一般不穿航天服。

功能介绍

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。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;

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便,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,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。这是由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。

整体上看,有以下五个功能:保持宇航员体温;保持压力平衡(使太空人承受的压力与在地球上的相似);阻挡强而有害的辐射(如来自太阳的辐射);处理宇航员的排泄物;提供氧及抽去二氧化碳。

保护原理

宇航服是保护宇航员在太空不受低温,射线等的侵害并提供人类生存所需的氧气的保护服。

宇航服的:氧气罐为太空人提供氧气。而排出的二氧化碳则由氢氧化锂(lithium hydroxide)所吸收。宇航服的表层有阻隔辐射的功用。太空人的体温则由一套贴身内衣调节,这件内衣布满水管,水泵不断把水循环,把太空人身体所发出的热力带走,而水则由升华器(sublimator)所冷却。宇航服最后一个重要功用,是为太空人提供所需的气压(约等于半个标准大气压力52kpa);如果气压过低,人体血液及身体组织内的气体会离开,令太空人患上类似潜水员常有的潜水病(在真空的情况下,太空人更会由于血液瞬间“沸腾”而死亡)。

(图文源自百度百科)

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