航天员|打破美俄技术垄断,造价3000万的中国舱外航天服,灵感来自小龙虾


航天员|打破美俄技术垄断,造价3000万的中国舱外航天服,灵感来自小龙虾
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【航天员|打破美俄技术垄断,造价3000万的中国舱外航天服,灵感来自小龙虾】
航天员|打破美俄技术垄断,造价3000万的中国舱外航天服,灵感来自小龙虾
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航天员|打破美俄技术垄断,造价3000万的中国舱外航天服,灵感来自小龙虾
众所周知 , 太空的高真空、高洁净、强辐射等自然条件对人体来说是一个致命的环境 , 人一旦暴露在太空中 , 就将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤四大危险 , 所以 , 人要离开航天器进入开放的太空 , 必须使用复杂的出舱活动系统硬件和软件来克服空间环境的影响 。
而舱外航天服的它相当于一个微型载人航天器 , 能把航天员的身体与太空的恶劣环境隔离开来 , 并向航天员提供一个相当于地面的环境 , 同时提供氧气、正常气压 , 排放二氧化碳 , 维持舒适的温度和抵御宇宙辐射等维持生命所需的各种条件 。
舱外航天服的技术难度有多高 , 在中国之前 , 仅有美、俄掌握这项技术 , 前两天到国际空间站两名航天员出舱执行任务失败 , 就是因为舱外航天服出了问题导致不得不返回舱内避险 。
中国舱外航天服设计过程
中国的第一代“飞天”服采用了整体拟人形态半硬式密封结构 , 头盔为不可拆卸硬式结构 , 四肢为软式结构 ,手套可快速断接 。 进岀方式为后背钗链门方式 , 采用操纵杆控制 , 生保系统集成于背包门内 。 航天员自操纵部分 , 即电动控制和气液控制集成于胸前位置 , 通过整合设计保证操作工效 。 无线遥测系统主要安装 在可拆卸的挂包内 , 便于实现有线为线模式的转换 ,并能够保证上升段的独立安装 。
它从内到外分为 6 层:由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层、橡胶质地的备份气密层、复合关节结构组成的主气密层、涤纶面料的限制层、通过热反射来实现隔热的隔热层、最外面的外防护层 。 躯干达到 7 层 , 最厚的是挂包 , 有 20 层 。
第一代“飞天”服采用闭式循环非再生式环控生保系统 , 由高压氧瓶供氧 , 主要采用水升华器技术实现主动热防护;遥测与控制系统将舱外航天服的工程参数、航天员的生理参数和话音信号通过脐带方式 线下传或遥测设备无线下传;可由脐带模式舱载供电 , 也能由服装电池自主供电 。
服装的四肢装有调节带 , 可调节上臂、小臂和下肢的长度 , 身高1.60 m~1.80 m 的人都能穿上这套衣服 。
飞天”舱外航天服躯干壳体为铝合金薄壁硬体结构 , 设计厚度仅为 1.5 mm , 却有极高的强度要求 。 其抗压能力超过120 kPa , 经得起地面运输、火箭发射时的震动 , 还能连接服装的各个部位 , 承受整套服装 120 kg 的重量 。 铝合金躯干外壳上密集着各种仪器:电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带 。 仅十几厘米见方的电控台里就有照明、数码管控、机械式压力表等 9 个开关 , 只有汉语辞典大小的气液控制台里集成了 20 多种阀门 。 很多阀门外形奇特 , 涉及特种不锈钢、特种铜材、特种橡胶和特种乙烯等材料 , 其加工难度在国内是前所未有的 , 完全就是把飞船的控制台整个搬到了航天员身上 。 这也是为什么舱外航天服的制造难题比航天器都更难的原因 ,
“飞天”最外层的防护材料堪称国内最贵的服装面料 。 这种面料可耐受正负100℃以上的温差变化 。 服装携带的氧气瓶采用复合压力 , 既可保证安全又能多带氧气 。
舱外航天服的设计来源于小龙虾
而且 , 作为微型航天器 , 舱外航天服还要兼具灵活度 , 要知道如果动一下手臂 , 得用力去掰航天服的胳膊 , 各种较劲 , 就会非常麻烦 。 而如果将各种关节处做得太软 , 防护力又不足 。 国际上 , 只有美国、俄罗斯有舱外航天服 , 但只能看到图片、文献和视频资料 , 能获取借鉴的资源非常有限 。 那如何解决这个问题 。