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高大上,我国航天服的那些事

2018-12-06

农村青少年科学探究 2018年9期
关键词:航天服供氧背包

航天服,简而言之就是航天员们穿的衣服。然而,航天服却又远非一般衣服可比,它是一个维生的系统,有着一个设计的系列。目前,我国航天员服装系列分为在轨系列、地面系列和服装配饰,共有10套。当然,这其中最引人注目的自然就是在轨系列航天服啦!在轨系列航天服是保护宇航员在太空不受低温、射线等的侵害并提供其生存所需的氧气和气压的个人装备系统。它又根据使用环境的不同分为舱内航天服和舱外航天服,主要由服装、生保系统和通信系统等组成。

舱内航天服

很多人都很好奇,宇航员在起飞和着陆期间都呆在航天器里面,为什么还要穿着厚重且价格不菲的舱内航天服呢?

说起来就很郁闷,这其实是人类从一个悲惨的航天事故中获得的经验。1971年6月,前苏联的联盟11号载人飞船在返回地面的过程中,因为震动而导致返回舱压力阀门意外打开,气压瞬间降低到致命程度,三名宇航员因此殒命太空。从那之后,作为航天员生命安全最后一道防线的舱内航天服,成为了各国航天员的标准配置。

舱内航天服由压力服装、头盔与手套、应急供氧和通风管路、通信系统等组成。因为舱内航天服相对笨拙,不利于宇航员进行工作、运动等必要的活动,所以在平常航天器在轨飞行的时候,宇航员们并不会穿着舱内航天服。

除了在升空和着陆的过程中,航天员出于安全考虑需要穿着舱内航天服之外,当遇到航天器发生泄漏,舱内压力突然发生变化的时候,航天员们也会迅速穿上舱内航天服。

在正常起降过程中,舱内航天服和航天器中配套的供氧、供气系统是连通的。通风系统可以给航天服通风,以带走宇航员身体散发的热量。一旦舱内压力出现异常,通风系统就会立即关闭,使航天服内部形成一个密闭的供氧状态。随后,供氧系统就会向航天服内充压供氧,并提供一定的温度保障和通信功能。

当遇到危险时,舱内航天服可以给航天员提供一个最小的近体生存环境。简单地说,就是可以通过航天服和舱载供氧系统来为航天员提供所需要的氧气和压力。目前,我国所使用的舱内航天服可以为宇航员提供6个小时的氧气、压力应急时间。

我国迄今已有两位女航天员顺利进入了太空。女航天员相对来说身体纤细,为了保证她们在应急状态下,依然能够完成必要的操作。因此,对于女航天员的舱内航天服又特别做出了适体性的改进。比如说手套,就需要针对女航天员的手型专门制模再生产。

舱外航天服

犹如一件纯白色的特大码、加厚羽绒服,身体部位又有些像盔甲,四肢部位则臃肿得像面包,背后还有一个一米多高的大背包。这就是我国“飞天”舱外航天服给人的第一印象。然而,这件貌不惊人的航天服造价却超过了3000万元,可能是世界上最贵的衣服了吧!

舱外航天服主要由外套、气密限制层、液冷通风服、头盔、手套和靴子组成。由于它具备空间防护、环境控制以及生命保障等多种功能,结构特别复杂,上面的设备也比较多,所以重量高达120公斤。

从航天服的材质来说,它从外到内一共有6层。最外面的一层是外防护层,由一种特殊的纺织面料制作而成。它能耐受正负100摄氏度以上的温差变化,并能够起到防辐射、反射太阳光、防微陨石的作用。中间几层主要是气密层、限制层和屏蔽层。最里面的一层,也是舒适性最强的一层。它由经过防静电等特殊处理过的棉布制作而成。

最里层的面料为什么要进行防静电处理呢?那是因为航天员在舱外航天服里面呼吸的是纯氧,纯氧环境下一旦遇到静电聚集就会发生爆炸……

服装的材料不过相当于人体的皮肤,那么舱外航天服的“大脑”又在哪里呢?很多人可能认为一定是背后那个大背包吧。错!舱外航天服的“大脑”是位于前胸部位的一本汉语词典大小的电控台和气液控制台。

然而,由于受到视野的限制,航天员并不能看到胸前以及腰胯部的这些设备。想要操作它们,只能通过预先安装在手腕部位的反光镜来进行。

咱们再来说说舱外航天服背后的那个大背包是干啥用的。在科幻电影中,在航天器外的航天员们都可以利用背包来喷射前进或改变方向。不过,在现实中只有美国在1984年使用过类似的装备。其喷射推进使用的是火箭燃料,背包的大小显然不够,因此当时美国宇航员还有一个类似座椅的推进装置。

我国“飞天”舱外航天服的背包高1.3米,主要为航天员提供氧气,控制服装内的温度和压力,清除服装内的二氧化碳、污染、臭气、湿气等。

另外,在舱外航天服的腰部还有一根非常重要的“电脐带”,它与航天器的内部设备相连接,主要用于航天员与航天器之间的信号传输、电源供应,同时也能作为安全绳的备份使用。

舱外航天服具备了航天器里面的大部分功能,简单地说,它本身就是一个“迷你”版的航天器。

地面系列和服装配饰

航天服地面系列以及其所搭配的各种配饰,展示的是中国的国家形象,因此备受各界关注。

过去,我们的航天员在地面出席各种活动时,老是穿着唯一的一款“出征服”,难免显得有些“寒碜”。因此,新款航天员服装在设计中充分考虑了服装的穿着场合、功能、美观、舒适和工效学等方方面面的需求,包括了夏常服、秋冬常服、常服大衣、作训大衣等系列。在配饰方面,更是增添了航天员标志、航天飞行荣誉标志以及姓名牌等。

我国航天员地面系列服装采用航天传统的蓝色系,胸前蓝色“V”形图案,寓意着每一次任务的圆满成功。左上臂配有中国载人航天工程标志,右上臂配有神舟十一号载人飞行任务标志,右胸前自上而下是航天员标志、姓名牌和航天飞行荣誉标志,左胸前自上而下则是国旗、已执行的任务徽章。

特别值得一提的就是飞行荣誉标志,它的上面有几颗星就表示这个航天员上过几次太空。如果是没有参加过航天飞行任务的航天员,那它的上面就是空的。

以舱外航天服为例,外层防护面料来自于成都某特种纺织品企业,躯干壳体来自于运载火箭总装厂,西安微电子技术研究所则攻关了数码技术分系统……实际上,不论是在轨航天服系列还是地面航天服系列,都是一套非常复杂的系统,绝非一家单位能够独立完成设计和生产,而是集合了各个行业的精英群体才研制出来的。

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