那麼,這些堪稱“價值連城”的衣服都有哪些高明之處呢?人類未來的艙外航天服還將會有哪些改進?

7月4日,航天員劉伯明穿第二代“飛天”出艙

世上最昂貴的“衣服”

神舟七號任務出艙時,航天員翟志剛穿的是第一代“飛天”艙外航天服。據公開資料介紹,“飛天”艙外航天服雖然借鑒瞭俄羅斯成熟的“海鷹”艙外航天服設計,但總體上還是我國自主研制生產的。

翟志剛穿第一代飛天艙外航天服出艙

神舟七號任務是我國首次執行艙外活動,是“飛天”艙外航天服的首次實際運用。為瞭以防萬一,相關人員在神舟七號氣閘艙中,還備有一套俄羅斯的“海鷹”艙外服。神舟七號出艙任務成功,證明瞭我國“飛天”艙外航天服設計的可行性和可靠性。

艙外航天服相當於一個獨立的“小載人飛船”,其造價十分昂貴。據新華社報道,我國第一代“飛天”艙外航天服一套造價高達3000萬人民幣!

多年後,我國第二代“飛天”航天服亮相,相對第一代航天服又有瞭不小的改進提高。

第二代飛天艙外航天服

第二代“飛天”航天服的綜合性能和技術指標都有顯著提升。據中央電視臺報道,第一代“飛天”艙外服最多隻能支持航天員在艙外活動4個小時,隻能重復使用5次,而第二代“飛天”艙外服具有支持航天員8個小時艙外工作的能力,重復使用次數也提高到15次。

我國第二代“飛天”艙外服性能的提高,增強瞭航天員執行艙外活動的能力,為中國空間站建造提供瞭有力的支撐。

此前上天的第一代“飛天”艙外服造價就高達3000萬人民幣,現在新研制的第二代“飛天”航天服造價自然也不低。當然,外太空環境如此惡劣,作為“迷你載人航天器”的艙外航天服十分復雜,造價昂貴也在情理之中。

美國曾為航天飛機項目研制的艙外航天服共15套,當時單價為1500萬美元,如果考慮幾十年來的通貨膨脹,相當於現在的1.5億美元,艙外航天服真不愧是世界上最昂貴的衣服。

二代“飛天”改進多

據報道,第一代“飛天”艙外服自2004年開始研制,幾年時間裡突破和掌握艙外航天服技術,解決瞭中國艙外服的有無問題。神舟七號任務到現在已經過去瞭13年,艙外航天服設計團隊精益求精,針對中國載人航天任務的發展和需求,自主研發進行瞭大量改進。

飛天艙外航天服的頭盔

不久前,中國載人航天工程航天員系統副總設計師張萬欣接受采訪時指出,第二代艙外航天服主要進行瞭3個方面的重大改進:首先是改變瞭航天服的結構佈局設計;其次是提高瞭航天服的使用壽命;最後是提高瞭人服能力。第二代“飛天”艙外航天服相比第一代,不僅更為安全可靠,使用時間和壽命更長,而且測試維護性更強,穿著使用更舒適,可以滿足未來空間站建設和運行階段長時間艙外工作的需求。

航天員準備進行出艙活動程序訓練

第二代“飛天”艙外服讓航天員感到不僅更易用,而且更舒適。據報道,第二代“飛天”艙外服重量高達130公斤,從裡到外有6層之多,內部壓強也有0.4個大氣壓。如果按常理推斷,這麼笨重臃腫的衣服肯定是很不好穿的,然而根據官方媒體報道介紹,第二代“飛天”艙外服可以滿足1.6~1.8米身高的航天員穿著使用,它在適體性上采用一對多設計,一套航天服可通過調節尺寸滿足所有航天員適體穿著的需求。

另外,第二代艙外航天服穿脫起來也十分方便快捷。地面試驗時,人們穿起它隻需要約3分鐘,最多也不超過5分鐘。

劉伯明和湯洪波在“天和”內整理飛天艙外服

第一代“飛天”艙外服關節基於仿生原理瞭采用瞭“蝦”結構,保證瞭密封性和靈活性,但它在實際出艙中表現並不完美,翟志剛艙外爬行時就顯得有些吃力。而第二代“飛天”艙外服關節部位使用小型化氣密軸承等措施進行改進,大大提高瞭關節靈活性,減少瞭航天員艙外活動時的體能消耗。

第一代“飛天”艙外服的手套可握住25毫米的鉛筆粗細的東西,第二代“飛天”艙外服改進的加壓手套能握住直徑5毫米的物體,這對開展精細的艙外操作是十分有利的。

此外,第二代“飛天”艙外服的攝像機和照明燈整合更充分,首次實現瞭航天員手臂操作區和胸前控制區的一體化集成照明設計,比原來的“飛天”艙外服以及美俄艙外服的分體式照明方案更先進,為航天員艙外活動提供瞭更好的助力。

飛向深空的保障裝備

人類載人航天活動正在從近地軌道走向深空。目前,美俄正在準備載人登月,美國還在為載人登月和載人登火研制新一代艙外航天服。

未來的艙外航天服將服務於月球軌道站、載人登月和月面基地等任務,采用一系列改進措施。未來的艙外航天服將采用更先進更輕量級的結構,輕量堅固的結構能降低航天服的重量。考慮到深空發射需要的能量更大,降低重量有明顯的經濟效益,而月球和火星表面都有重力,重量輕一些也將減少航天員艙外活動的體力負擔。

未來的艙外航天服可能還將進一步提高內部壓力。現在的航天服一般都是0.3~0.4個大氣壓的內壓,雖然不太膨脹,有利於航天員活動手腿關節,但低氣壓下很容易出現減壓病,航天員在出艙活動前,需要進行長時間的吸氧排氮活動。

美國未來的艙外航天服計劃將進一步提高內部壓強,這樣吸氧排氮時間可以大大減少。如果進一步提高到0.6個大氣壓,甚至更高的壓強,吸氧排氮甚至可能省下來,可以支持更頻繁的出艙活動。

2019年,美國宇航局公佈的新一代航天服

此外,未來的艙外航天服還將進一步提高關節的靈活性,這不僅有利於軌道失重環境下的艙外操作,對有重力的月球和火星表面活動,包括最基礎的月面行走等操作,也將更為靈活和容易。

當然,未來艙外服在提高內部壓強的情況下,提高關節靈活性的難度相當大。另外,未來的艙外航天服在適體性上也將進一步改進,比如更方便的穿脫能力和體形適應性,更好的頭盔視野和通信性能,更精細的環境控制能力,為航天員提供更舒適的艙外活動環境,以便更好地在真空等惡劣環境下開展艙外活動。

未來的艙外航天服要支持人類登月,甚至登火,月球表面存在大量極為細小的塵埃,對航天服和航天員有很大危害。作為人類走向深空的保障裝備,未來的艙外航天服還要精心設計防塵埃措施,比如采用整體式背部穿脫,以及將艙外服置於登月艙和月球車外部,最大限度減小月球塵埃對航天器和航天員的危害。

Source: m.cnbeta.com