NASA的下一代宇航服 統籌月球與火星探測

肖潔

2010年01月28日10:40  來源:《科學時報》

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  既可用於探月,也適合火星之旅
David Clark公司正在設計新的宇航服。


  如果美國宇航局(NASA)按計劃於2020年重返月球,宇航員們將身著新一代的宇航服登月。美國麻省理工學院的《技術評論》雜志日前報道說,新一代的宇航服在保護宇航員免受嚴酷環境傷害的同時,將提供更好的活動能力和柔韌性,並提供長達120小時的生命支持,甚至還會裝備可與地球直接相連的計算機系統。

  NASA在名為“星座”的太空探索計劃中表示,新設計將允許宇航員在國際空間站外工作,並且適合火星之旅。約翰遜空間中心“星座”計劃宇航服工程項目經理Terry Hill說:“目前的宇航服無法滿足我們的所有需要。我們有一個全新的設計,是以前從來沒有做過的。”

  NASA已經提出了一個即插即用的宇航服設計,同一套手臂、腿、靴子和頭盔可以安裝在不同的宇航服軀干上。“這是一件可以重構的宇航服。”Hill說。NASA已與總部在休斯頓的國際海洋工程公司簽訂了一份金額為5億美元、時間為6年半的合同,以設計和研發“星座”計劃的宇航服。原來一直制造深海探索裝備的國際海洋工程公司已經與馬薩諸塞州的David Clark公司合作。David Clark公司自上世紀60年代以來一直為美國宇航局研發宇航服。

  目前,美國的宇航員們需要兩種不同類型的宇航服。第一套是航天飛機發射和升空時穿的。這套織物制成的宇航服比較柔軟,能幫助宇航員應對失壓或海面著陸時的冷水,還能調節宇航員的體溫。全套系統還包括一個救生裝置、一個緊急供氧系統、一個降落裝置,在著陸發生意外時可幫助宇航員逃生。

  宇航員目前的第二套宇航服是艙外活動裝置。當宇航員離開航天飛機或空間站執太空任務,比如給空間站加裝太陽能面板,或者進修理活動時需要穿這套宇航服。這套宇航服有一個堅固的上軀干,有多層材料來保護宇航員免受微隕石和射線的危害,還有溫度調節系統、生命支撐系統和通訊系統。其重量超過300磅,而且腿部的活動能力受限——宇航員在艙外執行任務時,腿部一般都被腳部固定裝置鎖定。比如,在“阿波羅”號登月時,宇航員被迫隻能像兔子一樣跳著走。

  “當第一次登月時,我們只是想方設法到達那兒。現在不同了,宇航員們需要探索月球表面,發現資源,進行科學研究。”Daniel Barry說。他是David Clark公司的副總裁兼研發總監,也是“星座”計劃宇航服項目的負責人。

  新的宇航服將由兩套配置構成。第一套配置與目前的航天艙逃生服類似,被設計用於發射和返回時以及零重力條件下的緊急狀況。這套宇航服比較柔軟,可以使宇航員在失壓條件下或需要棄艙逃生時自如活動。

  目前的宇航服如果被加壓將會變硬。但對於“星座”計劃的新款宇航服,Barry的團隊在宇航服關節(肩膀、肘部、膝蓋)處置入特殊材料面板,可以保持宇航服的體積不變,保証宇航員輕鬆移動。David Clark的工程師們目前還在研發透氣的宇航服材料,使它們比傳統的氨基甲酸乙酯或者氯丁橡膠涂層的尼龍織物更舒服。

  “星座”計劃宇航服的第二套配置將被用於月球上的“遠足”,它使用的還是與第一套服裝相同的手臂、腿、靴子和頭盔。這些部件能很快與一個新的加強型軀干連接。這個軀干上裝有生命支撐系統、電子系統以及通訊系統。宇航員們還將穿上一件特制外,以保護他們免受包括微隕石在內的嚴酷的月球環境傷害。工程師們目前還在研制加強型材料來應對非常微小的月塵,美國宇航局通過“阿波羅”計劃了解到,這個問題可能給宇航員們帶來麻煩和危險。

  新的設計將去掉很多堅硬的成分,這些成分使傳統宇航服非常重,而且可能在野蠻著陸時對宇航員造成傷害。工程師們此番轉而使用輕的混合結構。另外,宇航員將能通過宇航服后面的拉鏈口非常快速地穿脫服裝。目前的宇航服由兩片組成,大約得三個小時才能穿上,還需要他人幫助才能拼到一塊。

  Barry說,模塊化的宇航服生產起來更便宜,能減少發射的重量和物流的復雜程度。Hill則表示,第一件完工的宇航服今年9月將可進行測試,最后的設計將於2013年之前完成,2015年將滿足飛行需要。此外,登月宇航服還將引入OLED顯示屏和計算機系統,將像因特網上的一個節點一樣運行,將數據傳回地球。

  《技術評論》說,在接下來的幾周內,奧巴馬政府將對美國載人航天的未來作出決策,這會對“星座”計劃的走向起到重要影響。Hill說:“我們的底線是,隻要我們還打算執行由人來控制的任務,就會需要新的宇航服。”他還表示,對新宇航服採取模塊化設計也是基於這樣的考慮——“如果他們打算跳過月球,直接去火星,我們的設計構想也不用改變”。

(責任編輯:王太拓(實習))
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