中國艙外航天服:仿生結(jié)構(gòu)活動自如 將墜入太空燃燒消失[組圖]
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中國艙外航天服 新華社發(fā)
??? 中國專門研制衛(wèi)星飛船的航天五院院慶40周年宣傳片曝光國產(chǎn)“神七”出艙航天服及氣閘艙(來源：人民網(wǎng)) |
??? 新華網(wǎng)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(diǎn)”記者白瑞雪、孫彥新、張汨汨
????中國載人航天工程新聞發(fā)言人王兆耀２６日在國新辦舉行的新聞發(fā)布會上宣布，神七航天員將于２７日１６時３０分進(jìn)行首次太空行走。這意味著，中國研制的“飛天”艙外航天服也將與出艙航天員一起暴露于太空中。
????在提前近觀了“飛天”真面目后，新華社記者請中國航天員科研訓(xùn)練中心航天醫(yī)學(xué)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(xùn)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(fā)
????從內(nèi)到外分為６層
????現(xiàn)場觀察：如果忽略“暗藏”在航天服上的種種“機(jī)關(guān)”，“飛天”很像一件加厚、特大碼的羽絨服。服裝通體純白，軀干像盔甲，四肢像面包。從上到下依次是頭盔、上肢、軀干、下肢、壓力手套和靴子，背上還有一只１．３０米高的大背包。
????那么，艙外航天服的內(nèi)部構(gòu)造是怎樣的？
????專家釋疑：從內(nèi)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(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，以及最外面的外防護(hù)層。外層的防護(hù)材料可耐受正負(fù)１００攝氏度以上的溫差變化，堪稱國內(nèi)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(jù)每個航天員的身長進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)大小，一套航天服可以用于不同身材的航天員，身高１．６０米－１．８０米的人都可以穿。
????記者感受：艙外航天服軀干的設(shè)計(jì)厚度為１．５毫米，相當(dāng)于兩根頭發(fā)絲。既要保證一定的強(qiáng)度、剛度，又要盡量減輕重量，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(dá)到３０００萬元人民幣左右！
中國艙內(nèi)航天服 新華社發(fā)
????艙內(nèi)艙外服完全不同
????現(xiàn)場觀察：電控臺、氣液控制臺、氣液組合插座、應(yīng)急供氧管、電臍帶……軀干外殼上分布著各種儀器。一個只有漢語辭典大小的控制臺里，集成了２０多種閥門，每個閥門又是一個更精巧的開關(guān)集合體。在記者看來，這相當(dāng)于把飛船的控制臺整個搬到了航天員身上。別說準(zhǔn)確操作，光記住它們的位置都很難。
????那么，同樣都是航天服，艙外航天服跟艙內(nèi)航天服有什么不同？
????專家釋疑：艙內(nèi)航天服只保證壓力，但艙外航天服什么都要管。飛船里的大多數(shù)功能，都要在艙外航天服里實(shí)現(xiàn)?？偟膩碚f，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(huán)境的防護(hù)；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(huán)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(yè)?？梢哉f，艙外航天服就是一個“穿在身上的飛船”。
????記者感受：世界上研制航天器的周期通常為７－１０年，而中國的艙外航天服從立項(xiàng)到投入使用，用了４年時間。這是中國航天人創(chuàng)造的奇跡，也是神七飛船上最大的亮點(diǎn)。
????手套靈活性國際一流
????現(xiàn)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(diǎn)像拳擊手套。手心和指頭內(nèi)側(cè)，則布滿了密密麻麻的灰色橡膠凸粒，就像常見的防滑墊。
????那么，戴著這么厚的手套，還能從事精細(xì)的操作嗎？
????專家釋疑：航天服雖然是“批量”生產(chǎn)的，手套卻是用國際上先進(jìn)的“三維數(shù)字掃描”技術(shù)，為每個航天員量身定做的，既安全又靈活。戴上它，航天員能夠輕松握持直徑為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(shè)計(jì)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(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。而我們的科研人員經(jīng)過無數(shù)次試驗(yàn)，終于制造出了靈活性國際一流的手套。
????仿生結(jié)構(gòu)活動自如
????現(xiàn)場觀察：艙外航天服重量為１２０公斤，最高能達(dá)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說，“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，在加壓充氣之后，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(diǎn)。設(shè)計(jì)師們在上肢的肩、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，同時能嚴(yán)格保證氣密性。科研人員還巧妙地利用了仿生結(jié)構(gòu)，使關(guān)節(jié)活動更自如。
????艙外航天服的電控系統(tǒng)顯示器也更方便查看，它采用了國際上最先進(jìn)的ＯＬＥＤ技術(shù)，全部采用數(shù)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(shè)備而言，功能不一定強(qiáng)大，但在系統(tǒng)的集成上具有優(yōu)勢。就完成目前任務(wù)的能力而言，這套服裝接近國際水平。
????穿衣其實(shí)是“坐”進(jìn)航天服
????現(xiàn)場觀察：在低壓訓(xùn)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(xié)助下，兩名航天員小心翼翼地把雙腿伸進(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，像蟲子鉆進(jìn)蠶蛹一樣，把自己裹在了龐大的航天服中……整套動作，與其說是“穿”航天服，不如說是“坐”進(jìn)航天服。
????那么，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(zhǔn)備工作要花上不少時間：航天員在穿上貼身內(nèi)衣后，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(nèi)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，然后戴上通訊裝備，最后才穿艙外航天服。在天上，這個過程就更復(fù)雜了。從穿衣的準(zhǔn)備工作到全部穿好，時間長達(dá)１５個小時。
????記者感受：航天員體能要求之高，是因?yàn)榈厣弦粋€小小的動作，在天上都非常費(fèi)勁。國際空間站里維修航天器的那些航天員參加奧運(yùn)會的話，估計(jì)拿全能冠軍沒問題。
????艙外服將留在太空
????現(xiàn)場觀察：飛船發(fā)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(xué)環(huán)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”。
????那么，完成出艙任務(wù)后，艙外服怎么進(jìn)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復(fù)雜?！芭撏夥⒎狻表?xiàng)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(shù)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(wù)完成后，要再“打包”就很難了。由于體積、重量的限制，這次我們的艙外航天服不隨飛船返回，而是留在軌道艙里，日后隨軌道艙的墜落而燒毀。
????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(shù)和經(jīng)驗(yàn)。