神七宇航服能防流星体 关键面料已研制成功

2007年05月29日09:34  来源:北京科技报

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  关键所在面料已经研制成功,要成型仍需更多的技术突破

  日前,我国“神舟七号”成功开发出航天员舱外服面料。据介绍,该面料采用高级混合纤维制造而成,经权威机构检测,该面料具有高强度、耐高温、抗撞击、防辐射等特性,可满足宇航员出舱要求。目前,首批300平方米宇航员舱外服面料正在生产之中。据悉,“神舟七号”计划在2008年发射,届时,中国的航天员将身穿国产的舱外航天服首次实现太空行走。

  “神七”航天服相当于一个小型飞行器

  “‘神舟七号’的航天服与现在大家看到的航天服将有很大的区别。”著名航天领域专家庞之浩在接受本报记者采访时介绍说。“航天员舱外服面料为今后国产舱外航天服的研制打下了基础。”

  2008年,我国将进行“神七”发射,它与“神五”、“神六”最大的不同是不仅人数要上升到3人,更重要的是要首次进行太空行走,每名宇航员可能都会被要求在“户外”行走几十分钟。

  据专家介绍,航天员所穿的航天服按照功能可分为舱内用航天服和舱外用航天服。舱内航天服也称应急航天服,当载人航天器座舱发生泄漏,压力突然降低时,航天员及时穿上它,接通舱内与之配套的供氧、供气系统,服装内就会立即充压供气,并能提供一定的温度保障和通信功能。航天员一般在航天器上升、变轨、降落等易发生事故的阶段穿上舱内航天服,而在正常飞行中则不需要穿着。

  “杨利伟、费俊龙和聂海胜所穿的就是舱内用航天服。”庞之浩说,“而由于神舟七号要实现太空行走,执行舱外任务的航天员所穿的舱内用航天服将接受更大的考验,所以在研制上需要实现更多的技术突破。”

  据专家介绍,舱外航天服是保证航天员安全、有效完成出舱活动的重要手段。其基本功能是保护航天员不受宇宙空间恶劣环境的影响,并为航天员个体提供赖以生存的微环境。随着载人航天科学技术的发展,航天员出舱活动越来越频繁,出舱活动的时间也越来越长,对舱外航天服的设计提出了更高的要求。

  庞之浩还透露,“我国的舱外航天服将采取有保险绳的设计方式。这样可以既满足与飞船和地面保持通讯联系,也可以为舱外活动的航天员提供氧气、食物,同时排泄掉废物。”

  舱外航天服材料很关键

  专家认为,舱外宇航服外层防护材料是其成型的关键所在,它应具备舱内服所不具备的防辐射、防紫外线、抗骤冷、骤热等功能。因为出舱的航天员可能会遇到向着太阳的一面是200多摄氏度高温、背着太阳的一面是零下摄氏度的低温。这种骤冷、骤热的变化必须要使用特殊的材料及防护层。

  本次,我国自主设计的舱外航天服能使宇航员免受太空微流星体撞伤,并能过滤一定程度的辐射。

  不但隔热要好,还要能散热

  为了应付极端变化的温度,大多数航天服都会用许多层纤维去隔热,并再用能够反射光的布料覆盖着最外层。在呼吸作用中,每个人都会产生热,因此每当宇航员在进行工作时都会产生大量的热。如果这些热不除去,皮肤便会产生大量汗水并覆盖着头盔,宇航员会因此严重地脱水。

  航天服里有风扇或水冷式的布料去除过量的热。还有一件由一系列的尼龙及弹性人造纤维并由胶管交织成的“长内衣”。由航天服背部或经由管道从太空穿梭机中送出的冷水会流过这些胶管除去宇航员制造的过量的热。

  通讯传递系统不可少

  航天服上有个纤维罩,包含了免提装置的通讯用的麦克风及喇叭,配合宇航服中的传输器及接收器,可以使宇航员与地面控制中心及其他的宇航员通话。

  自主动力系统要求高

  它还能产生助力,使宇航员在太空穿梭机外能自由行走。在这一方面,美国的宇航服做的最好。他们的舱外宇航服有以气体推动的操纵杆装置,每当宇航员要向某方向移动时,相应位置便会喷出气体,使宇航员移动。这装置提供的最高速度为每秒三米。

  输送养料排泄废物

  每次太空漫步都会维持很长时间,而身体会不断制造尿液,如果走进太空穿梭机中的洗手间,会把太多时间浪费在平衡太空穿梭机与航天服的压力程序中。因此航天员都会穿上一块吸收尿液及排泄物的布。当工作完成后,这块布便会被弃掉。

  航天员需要的食水被放在一个胶袋中。胶袋可容纳1.9公升的食水,由航天员嘴边的一条小管及饮管连接。胶袋有一个可放置壳类食物棒的长孔供正在进行太空漫步的宇航员进食。

  每个人都会呼出二氧化碳,航天员也不例外。在航天服这个密封的空间中,如不除去二氧化碳,那它的浓度会上升至危险程度,令宇航员死亡。空气首先会进入一个装有木炭的盒子除去臭气,接着便会进入过滤二氧化碳的部分,随后,经过一个风扇,在纯化器被除去水蒸气后再回到水冷系统。空气的气温维持在12.8摄氏度,航天服上的转换装置可提供长达7小时的氧气供应及二氧化碳的去除。

  ◆延伸阅读

  俄美舱外宇航服大比拼


  现在国际上只有美国和俄罗斯有可出舱的宇航服。

  俄罗斯的宇航服呈半软半硬状态,除了胳膊和腿部为软材料制造外,其余部分全部为金属材料。上下连成一体。穿着时,宇航员须从宇航服后背部位的开口处钻到衣服里,然后,再用开口处的铰链将宇航服的后背部位合拢。

  美国宇航服由软材料制造而成,分为衣服和裤子两部分,宇航员须分别穿好“衣”、“裤”,然后再用连接器将“衣”、“裤”连成一体。

  俄美宇航服按照不同的设计要求,可分别使宇航服内保持0.4和0.28个大气压。由于美国宇航服内的气压较小,因此在太空行走时这种衣服的弯曲、伸缩性能更佳。但是,在0.28个大气压的环境里,宇航服各部件和宇航员身体所散发出的气息会使密闭宇航服内产生较浓烈的异味。因此在穿着美式宇航服前后,宇航员须用较多的时间来清除宇航服内的异味和使宇航服内的气压恢复到0.28个大气压。

  俄美宇航服表面的一些装置也存在着差异。美国宇航服上装有微型航天发动机,宇航员可灵活地开启发动机,在空间站或飞船附近短距离地移动。俄式宇航服上没有这种装置,因而其总重量比美式宇航服轻。穿俄式宇航服的宇航员在太空行走之前,须在衣服上固定安装一条一端与航天器相连的保险绳,以免在太空行走时意外飘飞到茫茫宇宙中。(本报实习记者 陈永杰)

(责编:张文君)
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