2021年7月10日 星期六

航天飛天戰袍

  上月寫過「神舟十二」航天員》,74日航天員劉伯明、湯洪波的任務是在艙內拍檔聶海勝的配合下,成功完成中國空間站階段的首次太空出艙,在長達7小時任務中圓滿完成艙外設備組裝等高難度作業。在此次任務中,兩名航天員穿着中國自主研製新一代「飛天」艙外航天服,閃亮全球。國產「飛天戰袍」重達130公斤,這副鎧甲集尖端科技於一身,可抵禦外太空強輻射,它由多層組成,包括用於散熱的液冷通風層和用於產生一定壓力的加壓氣密層。艙外航天服的製作人員精雕細琢,將背包門的插銷座和插銷門精度控制在幾十微米範圍內,保障了航天員的生命安全。

  由於太空環境很惡劣,航天員出艙時必須穿艙外航天服,以便把航天員的身體與太空惡劣環境隔離開來,並向航天員提供一個相當於地面的環境。艙外航天服相當於微型載人航天器,技術很複雜,被認為是一個國家載人航天實力的重要體現。目前,只有美國、俄羅斯以及中國掌握艙外服獨立研發和製造能力。

  中國的艙外航天服由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成,其中最複雜的是服裝,由多層組成。最裏層是襯裏和尿收集裝置;襯裏外是用於散熱的液冷通風層;液冷通風層外是用於產生一定壓力的加壓氣密層;然後是限制加壓氣密層向外膨脹的限制層;限制層外是對付艙外大溫差變化的隔熱層;最外面是保護層,它由多種纖維複合織物製成,具有良好的柔軟性,耐穿透、耐磨損、耐高溫、耐燃燒、耐腐蝕,還有防輻射的功能和連接其他裝具的接口。因此既能滿足航天員生命保障需求,又能幫助航天員實現艙外活動任務。

  在中國空間站階段亮相的新一代「飛天」艙外航天服,高約2米左右,重達130公斤。劉伯明、湯洪波身着的艙外服,看似十分厚重,但其實行動靈巧。艙外服巧妙利用了仿生結構,使關節活動更自如。其上下肢的所有關節處使用了氣密軸承,使航天員的手腳可隨意轉動。

  艙外服的背包門被稱為航天員的「生命之門」。在太空環境下,背包門如果密封不嚴,將直接威脅航天員的生命。背包門的插銷座有4組、插銷門有4組,插銷座和插銷門合上時要天衣無縫。為此,工作人員用卡尺一點點地量,將精度精確到幾十微米。

  值得一提的是,航天服頭盔的視野比其他同類產品要大。航天服頭盔上裝配有攝像頭、照明燈還有高科技面窗,讓視野更加開闊:攝像頭可以全程記錄航天員艙外操作過程,兩側各有1個照明燈,可照亮服裝胸前部分,方便航天員在陰暗面操作;兩側有報警指示燈,在艙外服出現洩露時閃動報警;面窗包括4層結構,底層2層沖壓結構中充有高純氮氣用來防結霧,外面是防護面窗,最外層是鍍金的濾光面窗,對太陽光折射率低,防止太陽光線直接照射人眼。

  據介紹,「飛天」艙外服屬於軌道基艙外服,也就是艙外服運送入軌後不再返回地面,壽命周期內通過在軌維護與維修,保證狀態良好。艙外服還具有適體性的特點,即一套艙外服通過尺寸調節後能夠滿足所有航天員穿着適體,大大減少上行載荷的重量和空間佔用。

  經過訓練的航天員可以做到在5分鐘左右就完成穿脫,而劉伯明、湯洪波實際只有了3分鐘就完成艙外服的穿脫。「重而不笨、行動靈活」的新一代「飛天戰袍」已在空間站首次出艙活動中得到成功驗證,它將守護着航天員們開展後續的太空出艙任務。

 

艙外航天服改進要點

自給自足

  與神七時的艙外航天服相比,空間站階段的航天員與艙體之間不再有電臍帶連接,這是因為艙外航天服已實現供氧和溫度、壓力控制。

長時間工作

  可自主工作時間8小時,同時支持過閘工作時間1.5小時、返回工作時間1.5小時,工作時長遠超此前。

壽命延長

  可支持315次的使用數量,較一代艙外航天服的25次有很大提升。

人性化設計

  艙外服內要裝有飲水袋,在飲水管的旁邊還有一個放置食物棒的長孔,航天員只要一伸嘴即可吃到食物。

主要結構設計

  四層面窗

  •兩層是壓力面窗,中間是充氮,可以起到一個隔熱和防結霧作用。

  •外層是防護面窗,可以避免航天員在作業過程的磕碰和劃傷,劃傷之後會影響視野,防護面窗可以在軌更換。

  •最外層是濾光面窗,航天員可以根據陽照區和陰影區放下和打開,陽照區打開後就相當於太陽鏡,防止光線射入眼睛。

  六層服裝結構

  •最裏層是襯裏和尿收集裝置。

  •襯裏外是用於散熱的液冷通風層。

  •液冷通風層外是用於產生一定壓力的加壓氣密層。

  •然後是限制加壓氣密層向外膨脹的限制層。

  •限制層外是對付艙外大溫差變化的隔熱層。

  •最外面是保護層,由多種纖維複合織物製成,具有良好的柔軟性,耐穿透、耐磨損、耐高溫、耐燃燒、耐腐蝕,還有防輻射的功能和連接其他裝具的接口。

 

 

沒有留言:

張貼留言