航天员又要出舱了,他们穿的航天服有多厉害?

作者: 苏子安

来源: 科学大院

发布日期: 2021-08-20

本文详细介绍了航天服的分类、功能及其在不同国家的应用情况,特别是中国新一代“飞天”航天服的改进和设计特点。同时,文章也提到了航天员出舱活动的危险性和历史上的一些重要事件。

太空中的三位中国航天员已经在太空中工作了两个月,最近他们又登上了热搜。航天员一周前已开始训练准备出舱。作为航天员出舱的重要保证,航天服(也称宇航服)一直都是大家关注的焦点。那么问题来了,航天服有多复杂?新一代航天服到底有多厉害呢?

在不同的照片里,我们可以看到不同颜色的航天服,比如几个月前随神舟十二号一起亮相的白色航天服、航天员在空间站内穿的蓝色连体服、阿波罗飞船内的橙色航天服……为什么航天服会有这么多的颜色呢?原来,航天服也有不同的分类,按功能可以分为舱内航天服和舱外航天服。

舱内航天服也称应急航天服,指的是航天员升空、变轨或者返回地球等易发生事故时所穿的航天服,主要面向舱内工作使用。

舱内航天服配有许多协助航天员的装备,比如信号器、求生工具、药品、通讯工具等,可以防止航天器/航天飞机等在发射或降落时出现问题。如果发生危险,接通舱内与之配套的供氧供气系统,服装内就会立刻充压供气,并提供一定的温度保障和通信功能。这有利于航天员在出现事故后顺利逃逸,并先行自救,等待救援人员的到来。

舱外航天服的设计就比舱内航天服复杂得多,可以说是一个小型的航天器。航天员出舱后面临的环境十分恶劣,比如要在短时间内多次面对高低温交替、空间辐射、真空环境、微流星和太空垃圾等一系列考验,因此一件合格的舱外航天服不仅需要具备独立的生命保障和工作能力,还要包括温度调节和人体平衡控制、氧气控制和压力控制、测控和通信保障、人体代谢物收集处理等功能。

目前世界上能独立进行载人航天任务的国家只有中美俄三个国家,因此我们也只针对这三个国家的航天服做简单介绍。世界上第一件被使用的航天服是苏联的sk-1航天服。1961年4月,航天员尤里·加加林穿着它进入太空。而美国的第一件航天服也诞生于这一年,当年5月,艾伦·谢泼德成为美国第一位进入太空的航天员。

当时他穿着的舱内航天服是为应对太空舱失压的紧急情况而设计的,由当时美国海军的高性能战斗机飞行员穿着的压力服加以改进制成,又名水星航天服。

新开发的第二代“飞天”航天服,在各方面都做了改进。

比如:相比第一代适体性更好,能够满足身高在1.6米-1.8米之间的人穿着;采取拟人形态的半硬式密封结构,也就是躯干是硬式结构,而四肢是软式结构,整体采用“后背铰链门式穿脱结构”,可以调节适应每位航天员的体型;进行了专门的外观设计,手臂上的线条就是参照敦煌壁画里的飞天,为白色的航天服增添了几分美感;加长了续航时间,升级了各项系统,能够支持8小时舱外自主活动。

8小时之外,还支持1.5小时额外时间和返回时间半小时;使用次数也大大增加,从原来的2年5次增加到3年15次;更重要的是,航天服内的90多个关键部件,完完全全都是国产的。

这六层结构可以实现真空防护、高低温防护和辐射防护、供氧保暖、压力调整等功能,保证航天员在舱外免受外部环境侵害,得以保障生存和执行任务。最值得一提的便是航天服最顶部的金色头盔。新一代头盔可以提供更广阔的视野。

头盔内部装有摄像头、照明灯、报警指示灯和面窗。仅仅面窗就包含了四层结构:最外一层是滤光面窗,可以根据阳照区和阴影区来决定放下或打开,以调节入眼光线保证航天员可以在不同阶段均正常工作;中间一层是防护面窗,可以更换,主要起到防护作用;最内的两层是压力面窗,中间充氮气,可以起到隔热和防止结雾的作用。

航天员在太空出舱活动有多危险?第一个出舱活动的航天员是1965年的苏联人列昂诺夫。因为当时人类对舱外的环境一无所知,所以他遇到了很多危险,其中最危险的便是返回阶段。由于错误地估计了舱外的真空环境,他身上的航天服膨胀起来,无法进入气闸室。这种情况持续了20多分钟,列昂诺夫只得手动降低了航天服内的气压到一个比较危险的水平,最后才勉强入舱。这次事件后来被改编成了电影《天际行者》,有兴趣的盆友可以去看看~

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