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新華視點:解開中國艙外航天服之謎

發佈時間:2011年08月04日 16:55 | 進入復興論壇 | 來源:新華網


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中國艙外航天服 新華社發

  編者注:原稿2008年發表于新華網,轉載僅為提供資料

    中國專門研製衛星飛船的航天五院院慶40週年宣傳片曝光國産“神七”出艙航天服及氣閘艙(來源:人民網)

  “飛天”航天服:穿在身上的小型飛船

  中國艙外航天服

  "神七"使用國産艙外航天服 造價3000萬

  “神七”航天服及回收傘材料堪比“黃金價”

  神七航天服能防流星體 關鍵面料已研製成功

  新華網北京9月26日電 題:解開中國艙外航天服之謎

  新華社“新華視點”記者白瑞雪、孫彥新、張汨汨

  中國載人航天工程新聞發言人王兆耀26日在國新辦舉行的新聞發佈會上宣佈,神七航天員將於27日16時30分進行首次太空行走。這意味著,中國研製的“飛天”艙外航天服也將與出艙航天員一起暴露于太空中。

  在提前近觀了“飛天”真面目後,新華社記者請中國航天員科研訓練中心航天醫學工程總體研究室主任劉偉波、航天服研究室主任劉向陽、航天員選拔訓練研究室主任吳斌等專家,解開艙外航天服之謎。

中國艙外航天服 新華社發

  從內到外分為6層

  現場觀察:如果忽略“暗藏”在航天服上的種種“機關”,“飛天”很像一件加厚、特大碼的羽絨服。服裝通體純白,軀幹像盔甲,四肢像麵包。從上到下依次是頭盔、上肢、軀幹、下肢、壓力手套和靴子,背上還有一隻1.30米高的大揹包。

  那麼,艙外航天服的內部構造是怎樣的?

  專家釋疑:從內到外,艙外服分為6層:由特殊防靜電處理過的棉布織成的舒適層,橡膠質地的備份氣密層,複合關節結構組成的主氣密層,滌綸面料的限制層,通過熱反射來實現隔熱的隔熱層,以及最外面的外防護層。外層的防護材料可耐受正負100攝氏度以上的溫差變化,堪稱國內最貴的服裝面料。

  服裝上肢(袖子)和下肢(褲腿)的長度可以根據每個航天員的身長進行調節。通過調節大小,一套航天服可以用於不同身材的航天員,身高1.60米-1.80米的人都可以穿。

  記者感受:艙外航天服軀幹的設計厚度為1.5毫米,相當於兩根頭髮絲。既要保證一定的強度、剛度,又要儘量減輕重量,還要能承受一定程度的磨損,這對材料和工藝的要求之高,超乎想像。難怪整套服裝的造價達到3000萬元人民幣左右!

中國艙內航天服 新華社發

  艙內艙外服完全不同

  現場觀察:電控臺、氣液控制臺、氣液組合插座、應急供氧管、電臍帶……軀幹外殼上分佈著各種儀器。一個只有漢語辭典大小的控制臺裏,集成了20多種閥門,每個閥門又是一個更精巧的開關集合體。在記者看來,這相當於把飛船的控制臺整個搬到了航天員身上。別説準確操作,光記住它們的位置都很難。

  那麼,同樣都是航天服,艙外航天服跟艙內航天服有什麼不同?

  專家釋疑:艙內航天服只保證壓力,但艙外航天服什麼都要管。飛船裏的大多數功能,都要在艙外航天服裏實現。總的來説,艙外航天服為航天員提供三方面的保障。一是輻射、真空、微流塵等環境的防護;二是生命保障,也就是要保持一個適合人生存的氣體和溫度濕度環境;三是良好的功效保障,保證航天員穿著艙外航天服能開展維修器材等太空作業。可以説,艙外航天服就是一個“穿在身上的飛船”。

  記者感受:世界上研製航天器的週期通常為7-10年,而中國的艙外航天服從立項到投入使用,用了4年時間。這是中國航天人創造的奇跡,也是神七飛船上最大的亮點。

  手套靈活性國際一流

  現場觀察:艙外航天服手套又肥又厚。把大拇指以外的4個指頭縫合在一起的話,有點像拳擊手套。手心和指頭內側,則佈滿了密密麻麻的灰色橡膠凸粒,就像常見的防滑墊。

  那麼,戴著這麼厚的手套,還能從事精細的操作嗎?

  專家釋疑:航天服雖然是“批量”生産的,手套卻是用國際上先進的“三維數字掃描”技術,為每個航天員量身定做的,既安全又靈活。戴上它,航天員能夠輕鬆握持直徑為25毫米的物體,拿起一個水杯不在話下。手心握物部位的那些凸粒狀橡膠,就是為了隔熱和防滑而設計的。

  記者感受:出艙活動主要靠手完成操作和“行走”,手套必須靈活,同時又要有相當的厚度以保證氣密性、隔熱性,這在材料與工藝上幾乎是矛盾的。而我們的科研人員經過無數次試驗,終於製造出了靈活性國際一流的手套。

  倣生結構活動自如

  現場觀察:艙外航天服重量為120公斤,最高能達到2米。龐大的形體,反光的面罩,用一位香港明星評價航天服的話來説,“看上去很科幻”。

  在失重的太空中,艙外航天服的重量不會對航天員造成困擾。但是,在加壓充氣之後,航天員會不會變成行動困難的“巨無霸”?

  專家釋疑:重而不笨、行動靈活,是中國艙外航天服的一大特點。設計師們在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等關節處,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動,同時能嚴格保證氣密性。科研人員還巧妙地利用了倣生結構,使關節活動更自如。

  艙外航天服的電控系統顯示器也更方便查看,它採用了國際上最先進的OLED技術,全部採用數字信號處理,色彩更艷麗,而且更大、更薄、更省電、更能耐受高低溫。

  記者感受:“飛天”是中國的第一代艙外航天服,就單個設備而言,功能不一定強大,但在系統的集成上具有優勢。就完成目前任務的能力而言,這套服裝接近國際水平。

  穿衣其實是“坐”進航天服

  現場觀察:在低壓訓練艙,記者目擊了航天員穿上艙外航天服的過程——在工作人員的協助下,兩名航天員小心翼翼地把雙腿伸進航天服的下肢,臀部放在航天服的揹包沿上,然後關閉揹包門,像蟲子鑽進蠶蛹一樣,把自己裹在了龐大的航天服中……整套動作,與其説是“穿”航天服,不如説是“坐”進航天服。

  那麼,艙外航天服穿一次要花多長時間?

  專家釋疑:在地面,穿上航天服的過程也就幾分鐘。但這之前的準備工作要花上不少時間:航天員在穿上貼身內衣後,首先要穿一件能夠測量心跳、體溫的生理背心,接下來是防靜電的連體內衣,再用一層能給人體散熱的緊身液冷服把人從頭到腳包裹起來,然後戴上通訊裝備,最後才穿艙外航天服。在天上,這個過程就更複雜了。從穿衣的準備工作到全部穿好,時間長達15個小時。

  記者感受:航天員體能要求之高,是因為地上一個小小的動作,在天上都非常費勁。國際空間站裏維修航天器的那些航天員參加奧運會的話,估計拿全能冠軍沒問題。

  艙外服將留在太空

  現場觀察:飛船發射前,艙外航天服是打包固定在軌道艙壁上的。這可不是簡單的“打包”——為了牢牢固定好航天服,使其不受上升段超重、過載的力學環境影響,工作人員用上了鋼絲、繩子、螺絲等各種辦法,可謂“五花大綁”。

  那麼,完成出艙任務後,艙外服怎麼進行再次“打包”?它隨返回艙一同返回地面嗎?

  專家釋疑:啟封艙外航天服的確非常複雜。“艙外服啟封”項目分為21個操作單元,其中僅僅是“解開艙外服的包裝物”就包含了12個大步驟,每個步驟又分為數十個動作。航天員需用鉗子、扳手等工具,才能把衣服打開。所以,出艙任務完成後,要再“打包”就很難了。由於體積、重量的限制,這次我們的艙外航天服不隨飛船返回,而是留在軌道艙裏,日後隨軌道艙的墜落而燒燬。

  記者感受:把價值3000萬元人民幣左右的艙外航天服留在天上,想想都覺得可惜。不過,這套服裝一旦順利完成出艙保障,也就完成了最重要的使命。但是,隨返回艙回到地面的,將是比艙外航天服本身更寶貴的技術和經驗。

責任編輯:魏宇

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