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航天服分系統(tǒng)主任:航天服工程與飛船類似

2008-09-26
作者:新京報
關(guān)鍵詞: 液冷 地球 電控 防靜電 隔熱層
?? 航天員將身著價值3000萬元的國產(chǎn)“飛天”艙外航天服進(jìn)行太空行走,但在“神七”返回時卻只能帶回來一雙手套。

  雖然艙外服可重復(fù)利用,但在本次“神七”飛行中,因為返回艙容積和重量受到限制,艙外航天服將和軌道艙(氣閘艙)一起墜入大氣層燃燒消失。

  中國自主研制的艙外服名為“飛天”,這一名字也由胡錦濤在它的右臂上題詞,其左臂上則有國旗。該航天服重達(dá)120公斤,并非一開始就是可以穿卸的整件,而是在上天后由航天員從氣閘艙艙壁上的支架取下來一個服裝包,再放在服裝架上進(jìn)行解包和檢查,隨后進(jìn)行組裝。

  “穿”上艙外服的過程也極為復(fù)雜:航天員先坐在艙外服背包門框上,背包兩側(cè)是供氧部件;隨后把下肢穿好,把服裝與液冷" title="液冷">液冷服連接,讓兩個管子一進(jìn)一出,通過腰部的分集流器上下部分流;最后把生理背心、通信頭戴連接好,環(huán)境控電系統(tǒng)和測量部件都在背包內(nèi)。

  雖然在“神七”任務(wù)中,航天員太空行走時間定為半小時,但這件硬結(jié)構(gòu)主要由鋁合金制成的艙外服,將能保障航天員出艙4小時。

  ★釋疑

  穿航天服就像鉆蠶蛹

  穿艙外服很不簡單。這是記者在低壓艙訓(xùn)練中看到的一幕———兩名航天員從準(zhǔn)備間走進(jìn)實驗艙,純白和純藍(lán)色的緊身液冷服,把他們從頭到腳包得如同電影里的“蜘蛛俠”。在工作人員的協(xié)助下,他們像蟲子鉆進(jìn)蠶蛹一樣,進(jìn)入了航天服。

  與其說是“穿”航天服,不如說是“坐”航天服———兩名航天員小心翼翼地把雙腿伸進(jìn)航天服的下肢,臀部放在航天服的背包沿上,然后關(guān)閉背包門,把自己裹在了龐大的航天服中……

  這個過程也就一兩分鐘。但之前的準(zhǔn)備工作需要花不少時間:航天員在穿上貼身內(nèi)衣以后,首先要穿一件能夠測量心跳、體溫的生理背心,接下來是防靜電" title="防靜電">防靜電的連體內(nèi)衣,第4層是給人體散熱的液冷服,然后戴上通訊裝備,最后才穿艙外服。

  穿衣服全程搬到天上,就更復(fù)雜了。雖然120公斤的重量在失重狀態(tài)下不會對航天員造成負(fù)擔(dān),但在太空進(jìn)行任何精細(xì)的操作都是很困難的。

  胸甲

  像是一個操控臺,包含安全帶以及電臍帶等保障系統(tǒng)。壁厚僅1.5毫米的鋁合金軀干外殼上密集著各種儀器:電控" title="電控">電控臺、氣液控制臺、氣液組合插座、應(yīng)急供氧管、電臍帶。僅十幾厘米見方的電控臺里,就有照明、數(shù)碼管控、機(jī)械式壓力表等9個開關(guān),氣液控制臺里的閥門更是多達(dá)20多個。

  ★ 艙外航天服圖解

  “飛天”艙外航天服檔案

  重量:120公斤

  顏色:白色

  造價:約3000萬元

  組成:用料軟硬結(jié)合,從上到下依次是頭盔、上肢、軀干、下肢、壓力手套、靴子

  適用:四肢裝有調(diào)節(jié)帶,通過調(diào)節(jié)上臂、小臂和下肢的長度,身高1.60米-1.80米的人都能穿上

  耐力:可支持4個小時艙外活動,并可重復(fù)使用5次

  上肢關(guān)節(jié)

  巧妙地利用仿生結(jié)構(gòu),使關(guān)節(jié)活動更加自如。

  腕鏡

  手腕處裝有一面小鏡子,航天員可以通過它隨時察看自己身上的各種開關(guān)。

  背包

  高1.3米,是航天服穿脫(進(jìn)出)口的密封門,在背包殼體內(nèi)安裝艙外航天服生保設(shè)備,背包殼體下端安裝有掛包、備用氧瓶等。背包關(guān)閉通過拉緊鋼索和操作關(guān)閉手柄完成。

  頭盔

  經(jīng)過科研攻關(guān),“飛天”航天服頭盔的視野比其他同類產(chǎn)品要大。

  攝像頭 頭盔還有攝像頭,可拍攝航天員出艙操作。

  照明燈 兩側(cè)各一照明燈,可照亮服裝胸前部分,方便航天員在陰暗面操作。

  報警指示燈 兩側(cè)有報警指示燈,一旦服裝出現(xiàn)泄露報警燈閃。同時還有語言報警。

  面窗 其面窗4層,2層充壓結(jié)構(gòu),2層之間充高純氮氣,防結(jié)霧,外面是防護(hù)面窗,外層是濾光面窗,對太陽光折射率低,迎著光照面可拉下它。

  手套

  為每位航天員量身定做,看上去特別厚實,有點像拳擊手套。

  外層 熱防護(hù)手套外層為纖維織物,有兩層氣密,使用特殊隔熱橡膠材料,能耐受高溫到100℃。

  指尖 指尖部分,只有一層氣密層,保持觸覺。手指背部位內(nèi)有兩層真空屏蔽隔熱層" title="隔熱層">隔熱層。

  手心 在手心握物部位設(shè)置有凸粒狀橡膠,主要為防滑。手套可握住25毫米的鉛筆粗細(xì)的東西。

  熱防護(hù)蓋片 在手背有可翻折的熱防護(hù)蓋片,用于覆蓋手指部位,提高此部位的熱防護(hù)能力和保證手指的關(guān)節(jié)活動性。

  手表

  專門設(shè)計的航天手表,材料適合航天特殊環(huán)境。

  外觀 它比一般手表表盤大,實現(xiàn)功能也比普通手表多,上有三個小表盤,分別是小時、分鐘、秒??梢宰x北京時間和飛行時間,另外可以轉(zhuǎn)動表盤記時。

  用途 航天手表可讓航天員在漆黑的太空中,清楚地知道地球" title="地球">地球的晝夜之分。保障航天員的生活規(guī)律與地球同步,不至于打亂生物鐘。

  衣料

  航天服須真空屏蔽隔熱,所用織物要多種織法結(jié)合起來才能達(dá)到強(qiáng)度要求。

  層次 航天服6層:由特殊防靜電處理過的棉布織成的舒適層、橡膠質(zhì)地的備份氣密層、復(fù)合關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)組成的主氣密層、滌綸面料的限制層、通過熱反射來實現(xiàn)隔熱的隔熱層、最外面的外防護(hù)層。軀干達(dá)到7層,最厚的是掛包有20層。

???  ★ 對話

  航天服就是一個微型載人飛行器

  艙外航天服分系統(tǒng)主任劉向陽稱,航天服工程與飛船類似

  國產(chǎn)“飛天”艙外航天服將接受太空惡劣環(huán)境的考驗,航天員系統(tǒng)艙外航天服分系統(tǒng)主任劉向陽,向本報記者講述了有關(guān)該航天服的一些細(xì)節(jié)。

  四年制一服

  新京報:請問是什么時候開始研制航天服的?大概用了多長時間?

  劉向陽(以下簡稱劉):我們從2004年7月份開始進(jìn)入自研,到今年7月份,整個飛天艙外航天服完成了所有的研制工作。整個過程歷時大概四年多。

  新京報:我們的航天服的主要功能是什么?

  劉:首先,它能保證航天員在太空、真空和熱的情況下進(jìn)行正常的生存。從大的方面來講,它實際上是一個小的載人的飛行器。從工程來講,跟飛船是類似的。

  第二,通過航天服的熱泵系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)提供給航天員一個溫度控制的環(huán)境。再一個就是面板顯示,有利于處理整個數(shù)據(jù)。

  最后,通過無線通信保證跟母船信息溝通的暢通。

  太陽粒子穿不透

  新京報:太空中的一些高速粒子怎么處理呢?

  劉:對于太空中有很強(qiáng)的穿透性的高濃度粒子,我們主要通過早期的空間預(yù)報。就是在神七任務(wù)出艙階段對太空中可能產(chǎn)生的太陽粒子的數(shù)量、強(qiáng)度等各種情況做一個預(yù)報。通過這種預(yù)報的形式要避免有高速太陽粒子時出艙。

  作為服裝本身而言,我們剛才說的反射層本身也有抵御高速粒子的強(qiáng)度。此外還包括我們胸甲部分采用了鋁合金材料,對高溫也有一定的阻擋作用。

  新京報:對于航天員的頭部有沒有什么特殊的保護(hù)措施?

  劉:嗯,我們的頭盔是特殊制造的。比如大家看到頭盔面窗好像是透明的,但是頭盔面長一共分成四層,有兩層是專門管壓力防護(hù)的,還有一層就是壓力面窗外層的防護(hù)面窗,為了防止意外的磕碰。最外面一層是鍍金的綠光面窗,如果太陽出來的時候把它放下,太陽光線就不會直接照到人眼睛上去。

  穿航天服須準(zhǔn)備15小時

  新京報:航天服穿脫操作一次要多長時間?

  劉:穿脫衣服,如果簡單理解只需5分鐘。但是嚴(yán)格按照出艙程序來說,僅僅第一個組裝檢查和訓(xùn)練階段,就需要近15個小時左右。這個時間是不可或缺的。美國出艙的時候都要進(jìn)行15個小時。再加上出艙過閘段,整個過程大概要20個小時。

  新京報:我們15.5個小時的準(zhǔn)備時間和國際上長度是怎么樣的?大家都是一樣的?

  劉:我們這個時間是參考俄羅斯的經(jīng)驗。對于神七而言,發(fā)射任務(wù)只有3天左右的時間,15小時就顯得比較長。對于國際空間站而言,因為長期在那兒,15小時在整個過程中不算太長的工作,神七要特殊一些。

  ★ 揭秘

  研制團(tuán)隊年均不足30歲

  2004年7月28日,中國決定以自研艙外服為主,目標(biāo)是讓中國自己培養(yǎng)的航天員穿著自主研制的服裝出艙。

  艙外服的系統(tǒng)構(gòu)成頗為復(fù)雜,按照國外工程研制經(jīng)驗,艙外服的研制周期是十年。最短也要七八年。

  艙內(nèi)服研制,我國經(jīng)歷了十多年,而在艙外服研制上,我國除了一部分“863”預(yù)研的成果,再無其他。

  艙外航天服涉及學(xué)科多,中國航天員中心集中了國內(nèi)五六十個協(xié)作單位,集智攻關(guān),研制隊伍的平均年齡不足30歲。

  研制難在哪里呢?包括艙外服的環(huán)控生保系統(tǒng)、醫(yī)監(jiān)遙測系統(tǒng)、控制顯示分系統(tǒng)、氧瓶等。

  科研人員用4年時間攻關(guān),解決了一個個難題,研制出了艙外航天服裝備,經(jīng)過各項性能測試滿足神七任務(wù)要求。

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