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图解世界载人航天发展史(二十二)

2018-02-27邸乃庸

太空探索 2018年2期
关键词:软式左图航天服

文/ 邸乃庸

四、出舱活动

舱外航天服

早期的舱外航天服都是软式的,除了头盔和手套可拆卸之外,其余部分是一个整体。采用通风的方式散发身体产生的多余热量,供氧等生命保障由航天器通过脐带式管线提供。图为苏联进行第一次舱外活动时航天员穿用的舱外航天服,全身是软式的,可以看到位于身前的生命保障脐带。

美国第一位舱外活动航天员穿用的舱外航天服也是软式的,位于身前的生命保障脐带比较长,航天员进行舱外活动时可以移动更远的距离(左图)。右图为两位航天员进入飞船前留影,地面上放置的小箱子是替代航天器的生命保障和通风装置,通过脐带管线向航天服内供氧和通风散热。

随着舱外航天服的不断改进,礼炮七号空间站航天员穿用的舱外航天服已经是半硬壳式,并且背后设置了便携式生命保障背包,但是供电与通信仍然使用空间站装置,需要管线相连接(图中航天员腿部侧面)。

现在的舱外航天服为半硬壳式结构,并具有便携式生命保障背包,能够独自在服装内建立气体压力,在一定时间内,提供生命维持所需要的氧气,并及时排除航天员新陈代谢产生的二氧化碳等有害气体。图为美国的舱外航天服,服装内纯氧压力为29.6千帕,氧气流量为每分钟4升至7.1升(可调)。

现在的舱外航天服都采用纯氧低压体制,这是由于压力越高内外压差越大,活动性能就越差,生命保障系统的难度也相应增加,安全性和可靠性会随之降低。图为俄罗斯海鹰舱外航天服,至今已经发展了D、DM、DMA、M、MK5个型号,服装内纯氧压力为40千帕,最大流量为每分钟3.2升(可调)。

俄罗斯舱外航天服(左图)和美国舱外航天服(右图)可以分别连续使用15次和25次;舱外航天服内有独立的电源,俄罗斯为27伏,美国为16.5伏;舱外航天服内有独立的应急供氧系统,紧急情况下可以供应30分钟氧气,保证航天员返回航天器内。

舱外航天服内还设置了测量系统,测量出舱航天员的身体状态和舱外航天服的工作状况,供在航天器内监视的航天员和地面控制中心人员实时了解,以便出现故障情况时,向出舱航天员发出报警信息。

现在舱外航天服内航天员体温控制不是采用通风方式,而是采用更为舒适有效的穿用液冷通风服的方式,在液冷通风服上用于散热的液体流动细管道总长有80米,用弹力纤维制成,将身体多余的热量带至生命保障背包内,以水蒸发方式散发。画面显示俄罗斯(左)和美国(右)舱外航天服的液冷服。

美国舱外航天服下半身是软式,航天员自己可以很方便地穿上(左图)。而上半身是硬式,航天员从下面伸开双臂向上钻入才能穿上,比较费劲,需要别人帮助才能穿好(右图)。穿好后,使用中间的连接密封机构将上下半身连接锁定,使舱外航天服形成一个整体。

戴上头盔、手套后,需要有人帮助将太空机动装置安装到生命保障背包上(如图所示),就完成了穿舱外航天服的全部过程。美国舱外航天服装自重38.6千克,包括生命保障系统背包和太空机动装置在内,全部舱外航天服重117千克。

俄罗斯舱外航天服上半身躯干也是硬壳式,下半身是软式,包括生命保障背包、头盔、手套在内整个航天服是一个整体结构,进出门开启在背后,航天员穿好液冷服后,从背部进入航天服内,关闭安装有生命保障系统的背包门后,就完成了舱外航天服的穿戴过程,穿戴过程比较简单。俄罗斯海鹰MK舱外航天服全系统重120千克,适合身高164厘米至190厘米、胸围96厘米至112厘米的航天员。

头盔面罩具有高的可见光透光率和太阳光反射率;护目镜具有高的红外线反射率,并不允许透过紫外线,以保证航天员不受太阳紫外线的伤害;在头盔两侧还安装了照明装置。左图为美国的头盔面罩(护目镜已打开);右图为俄罗斯的头盔面罩(护目镜未打开)。

航天员在月球上穿用的舱外航天服是软式的,与后来在空间站上穿用的舱外航天服最明显的不同是具有行走功能。登月用舱外航天服能够提供7小时的生命保障环境,在出现故障时,应急系统可提供1.5小时氧气,保证航天员能顺利返回登月舱。

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