中國艙外航天服:仿生結構活動自如 將墜入太空燃燒消失[組圖]
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中國艙外航天服 新華社發
??? 中國專門研制衛星飛船的航天五院院慶40周年宣傳片曝光國產“神七”出艙航天服及氣閘艙(來源：人民網) |
??? 新華網北京９月２６日電 題：解開中國艙外航天服之謎
????新華社“新華視點”記者白瑞雪、孫彥新、張汨汨
????中國載人航天工程新聞發言人王兆耀２６日在國新辦舉行的新聞發布會上宣布，神七航天員將于２７日１６時３０分進行首次太空行走。這意味著，中國研制的“飛天”艙外航天服也將與出艙航天員一起暴露于太空中。
????在提前近觀了“飛天”真面目后，新華社記者請中國航天員科研訓練中心航天醫學工程總體研究室主任劉偉波、航天服研究室主任劉向陽、航天員選拔訓練研究室主任吳斌等專家，解開艙外航天服之謎。
中國艙外航天服 新華社發
????從內到外分為６層
????現場觀察：如果忽略“暗藏”在航天服上的種種“機關”，“飛天”很像一件加厚、特大碼的羽絨服。服裝通體純白，軀干像盔甲，四肢像面包。從上到下依次是頭盔、上肢、軀干、下肢、壓力手套和靴子，背上還有一只１．３０米高的大背包。
????那么，艙外航天服的內部構造是怎樣的？
????專家釋疑：從內到外，艙外服分為６層：由特殊防靜電處理過的棉布織成的舒適層，橡膠質地的備份氣密層，復合關節結構組成的主氣密層，滌綸面料的限制層，通過熱反射來實現隔熱的隔熱層，以及最外面的外防護層。外層的防護材料可耐受正負１００攝氏度以上的溫差變化，堪稱國內最貴的服裝面料。
????服裝上肢（袖子）和下肢（褲腿）的長度可以根據每個航天員的身長進行調節。通過調節大小，一套航天服可以用于不同身材的航天員，身高１．６０米－１．８０米的人都可以穿。
????記者感受：艙外航天服軀干的設計厚度為１．５毫米，相當于兩根頭發絲。既要保證一定的強度、剛度，又要盡量減輕重量，還要能承受一定程度的磨損，這對材料和工藝的要求之高，超乎想像。難怪整套服裝的造價達到３０００萬元人民幣左右！
中國艙內航天服 新華社發
????艙內艙外服完全不同
????現場觀察：電控臺、氣液控制臺、氣液組合插座、應急供氧管、電臍帶……軀干外殼上分布著各種儀器。一個只有漢語辭典大小的控制臺里，集成了２０多種閥門，每個閥門又是一個更精巧的開關集合體。在記者看來，這相當于把飛船的控制臺整個搬到了航天員身上。別說準確操作，光記住它們的位置都很難。
????那么，同樣都是航天服，艙外航天服跟艙內航天服有什么不同？
????專家釋疑：艙內航天服只保證壓力，但艙外航天服什么都要管。飛船里的大多數功能，都要在艙外航天服里實現。總的來說，艙外航天服為航天員提供三方面的保障。一是輻射、真空、微流塵等環境的防護；二是生命保障，也就是要保持一個適合人生存的氣體和溫度濕度環境；三是良好的功效保障，保證航天員穿著艙外航天服能開展維修器材等太空作業。可以說，艙外航天服就是一個“穿在身上的飛船”。
????記者感受：世界上研制航天器的周期通常為７－１０年，而中國的艙外航天服從立項到投入使用，用了４年時間。這是中國航天人創造的奇跡，也是神七飛船上最大的亮點。
????手套靈活性國際一流
????現場觀察：艙外航天服手套又肥又厚。把大拇指以外的４個指頭縫合在一起的話，有點像拳擊手套。手心和指頭內側，則布滿了密密麻麻的灰色橡膠凸粒，就像常見的防滑墊。
????那么，戴著這么厚的手套，還能從事精細的操作嗎？
????專家釋疑：航天服雖然是“批量”生產的，手套卻是用國際上先進的“三維數字掃描”技術，為每個航天員量身定做的，既安全又靈活。戴上它，航天員能夠輕松握持直徑為２５毫米的物體，拿起一個水杯不在話下。手心握物部位的那些凸粒狀橡膠，就是為了隔熱和防滑而設計的。
????記者感受：出艙活動主要靠手完成操作和“行走”，手套必須靈活，同時又要有相當的厚度以保證氣密性、隔熱性，這在材料與工藝上幾乎是矛盾的。而我們的科研人員經過無數次試驗，終于制造出了靈活性國際一流的手套。
????仿生結構活動自如
????現場觀察：艙外航天服重量為１２０公斤，最高能達到２米。龐大的形體，反光的面罩，用一位香港明星評價航天服的話來說，“看上去很科幻”。
????在失重的太空中，艙外航天服的重量不會對航天員造成困擾。但是，在加壓充氣之后，航天員會不會變成行動困難的“巨無霸”？
????專家釋疑：重而不笨、行動靈活，是中國艙外航天服的一大特點。設計師們在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等關節處，使用了氣密軸承。在軸承的作用下，航天員的手腳可以隨意轉動，同時能嚴格保證氣密性。科研人員還巧妙地利用了仿生結構，使關節活動更自如。
????艙外航天服的電控系統顯示器也更方便查看，它采用了國際上最先進的ＯＬＥＤ技術，全部采用數字信號處理，色彩更艷麗，而且更大、更薄、更省電、更能耐受高低溫。
????記者感受：“飛天”是中國的第一代艙外航天服，就單個設備而言，功能不一定強大，但在系統的集成上具有優勢。就完成目前任務的能力而言，這套服裝接近國際水平。
????穿衣其實是“坐”進航天服
????現場觀察：在低壓訓練艙，記者目擊了航天員穿上艙外航天服的過程——在工作人員的協助下，兩名航天員小心翼翼地把雙腿伸進航天服的下肢，臀部放在航天服的背包沿上，然后關閉背包門，像蟲子鉆進蠶蛹一樣，把自己裹在了龐大的航天服中……整套動作，與其說是“穿”航天服，不如說是“坐”進航天服。
????那么，艙外航天服穿一次要花多長時間？
????專家釋疑：在地面，穿上航天服的過程也就幾分鐘。但這之前的準備工作要花上不少時間：航天員在穿上貼身內衣后，首先要穿一件能夠測量心跳、體溫的生理背心，接下來是防靜電的連體內衣，再用一層能給人體散熱的緊身液冷服把人從頭到腳包裹起來，然后戴上通訊裝備，最后才穿艙外航天服。在天上，這個過程就更復雜了。從穿衣的準備工作到全部穿好，時間長達１５個小時。
????記者感受：航天員體能要求之高，是因為地上一個小小的動作，在天上都非常費勁。國際空間站里維修航天器的那些航天員參加奧運會的話，估計拿全能冠軍沒問題。
????艙外服將留在太空
????現場觀察：飛船發射前，艙外航天服是打包固定在軌道艙壁上的。這可不是簡單的“打包”——為了牢牢固定好航天服，使其不受上升段超重、過載的力學環境影響，工作人員用上了鋼絲、繩子、螺絲等各種辦法，可謂“五花大綁”。
????那么，完成出艙任務后，艙外服怎么進行再次“打包”？它隨返回艙一同返回地面嗎？
????專家釋疑：啟封艙外航天服的確非常復雜。“艙外服啟封”項目分為２１個操作單元，其中僅僅是“解開艙外服的包裝物”就包含了１２個大步驟，每個步驟又分為數十個動作。航天員需用鉗子、扳手等工具，才能把衣服打開。所以，出艙任務完成后，要再“打包”就很難了。由于體積、重量的限制，這次我們的艙外航天服不隨飛船返回，而是留在軌道艙里，日后隨軌道艙的墜落而燒毀。
????記者感受：把價值３０００萬元人民幣左右的艙外航天服留在天上，想想都覺得可惜。不過，這套服裝一旦順利完成出艙保障，也就完成了最重要的使命。但是，隨返回艙回到地面的，將是比艙外航天服本身更寶貴的技術和經驗。