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聂海胜刘伯明成功出舱,他们穿的这件“价值连城”的衣服门道多多

2021-08-20 12:03:17   来源:映象网

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   北京时间2021年8月20日8时38分,航天员聂海胜成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门,截至10时12分,航天员聂海胜、航天员刘伯明身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服,已先后从天和核心舱节点舱成功出舱,并已完成在机械臂上安装脚限位器和舱外工作台等工作,后续将在机械臂支持下,相互配合开展空间站舱外有关设备安装等作业。期间,在舱内的航天员汤洪波配合支持两名出舱航天员开展舱外操作。
神舟十二号航天员聂海胜出舱神舟十二号航天员聂海胜出舱
 航天员汤洪波舱内协同配合出舱操作航天员汤洪舱内协同配合出舱操作

  7月4日,航天员刘伯明穿第二代“飞天”出舱 世上最昂贵的“衣服”

  神舟七号任务出舱时,航天员翟志刚穿的是第一代“飞天”舱外航天服。据公开资料介绍,“飞天”舱外航天服虽然借鉴了俄罗斯成熟的“海鹰”舱外航天服设计,但总体上还是我国自主研制生产的。

  翟志刚穿第一代飞天舱外航天服出舱

  神舟七号任务是我国首次执行舱外活动,是“飞天”舱外航天服的首次实际运用。为了以防万一,相关人员在神舟七号气闸舱中,还备有一套俄罗斯的“海鹰”舱外服。神舟七号出舱任务成功,证明了我国“飞天”舱外航天服设计的可行性和可靠性。

  舱外航天服相当于一个独立的“小载人飞船”,其造价十分昂贵。据新华社报道,我国第一代“飞天”舱外航天服一套造价高达3000万人民币!

  多年后,我国第二代“飞天”航天服亮相,相对第一代航天服又有了不小的改进提高。

  第二代飞天舱外航天服

  第二代“飞天”航天服的综合性能和技术指标都有显著提升。据中央电视台报道,第一代“飞天”舱外服最多只能支持航天员在舱外活动4个小时,只能重复使用5次,而第二代“飞天”舱外服具有支持航天员8个小时舱外工作的能力,重复使用次数也提高到15次。

  我国第二代“飞天”舱外服性能的提高,增强了航天员执行舱外活动的能力,为中国空间站建造提供了有力的支撑。

  此前上天的第一代“飞天”舱外服造价就高达3000万人民币,现在新研制的第二代“飞天”航天服造价自然也不低。当然,外太空环境如此恶劣,作为“迷你载人航天器”的舱外航天服十分复杂,造价昂贵也在情理之中。

  美国曾为航天飞机项目研制的舱外航天服共15套,当时单价为1500万美元,如果考虑几十年来的通货膨胀,相当于现在的1.5亿美元,舱外航天服真不愧是世界上最昂贵的衣服。

  二代“飞天”改进多

  据报道,第一代“飞天”舱外服自2004年开始研制,几年时间里突破和掌握舱外航天服技术,解决了中国舱外服的有无问题。神舟七号任务到现在已经过去了13年,舱外航天服设计团队精益求精,针对中国载人航天任务的发展和需求,自主研发进行了大量改进。

  飞天舱外航天服的头盔

  不久前,中国载人航天工程航天员系统副总设计师张万欣接受采访时指出,第二代舱外航天服主要进行了3个方面的重大改进:首先是改变了航天服的结构布局设计;其次是提高了航天服的使用寿命;最后是提高了人服能力。第二代“飞天”舱外航天服相比第一代,不仅更为安全可靠,使用时间和寿命更长,而且测试维护性更强,穿着使用更舒适,可以满足未来空间站建设和运行阶段长时间舱外工作的需求。

  航天员准备进行出舱活动程序训练

  第二代“飞天”舱外服让航天员感到不仅更易用,而且更舒适。据报道,第二代“飞天”舱外服重量高达130公斤,从里到外有6层之多,内部压强也有0.4个大气压。如果按常理推断,这么笨重臃肿的衣服肯定是很不好穿的,然而根据官方媒体报道介绍,第二代“飞天”舱外服可以满足1.6~1.8米身高的航天员穿着使用,它在适体性上采用一对多设计,一套航天服可通过调节尺寸满足所有航天员适体穿着的需求。

  另外,第二代舱外航天服穿脱起来也十分方便快捷。地面试验时,人们穿起它只需要约3分钟,最多也不超过5分钟。

  刘伯明和汤洪波在“天和”内整理飞天舱外服

  第一代“飞天”舱外服关节基于仿生原理了采用了“虾”结构,保证了密封性和灵活性,但它在实际出舱中表现并不完美,翟志刚舱外爬行时就显得有些吃力。而第二代“飞天”舱外服关节部位使用小型化气密轴承等措施进行改进,大大提高了关节灵活性,减少了航天员舱外活动时的体能消耗。

  第一代“飞天”舱外服的手套可握住25毫米的铅笔粗细的东西,第二代“飞天”舱外服改进的加压手套能握住直径5毫米的物体,这对开展精细的舱外操作是十分有利的。

  此外,第二代“飞天”舱外服的摄像机和照明灯整合更充分,首次实现了航天员手臂操作区和胸前控制区的一体化集成照明设计,比原来的“飞天”舱外服以及美俄舱外服的分体式照明方案更先进,为航天员舱外活动提供了更好的助力。

  飞向深空的保障装备

  人类载人航天活动正在从近地轨道走向深空。目前,美俄正在准备载人登月,美国还在为载人登月和载人登火研制新一代舱外航天服。

  未来的舱外航天服将服务于月球轨道站、载人登月和月面基地等任务,采用一系列改进措施。未来的舱外航天服将采用更先进更轻量级的结构,轻量坚固的结构能降低航天服的重量。考虑到深空发射需要的能量更大,降低重量有明显的经济效益,而月球和火星表面都有重力,重量轻一些也将减少航天员舱外活动的体力负担。

  未来的舱外航天服可能还将进一步提高内部压力。现在的航天服一般都是0.3~0.4个大气压的内压,虽然不太膨胀,有利于航天员活动手腿关节,但低气压下很容易出现减压病,航天员在出舱活动前,需要进行长时间的吸氧排氮活动。

  美国未来的舱外航天服计划将进一步提高内部压强,这样吸氧排氮时间可以大大减少。如果进一步提高到0.6个大气压,甚至更高的压强,吸氧排氮甚至可能省下来,可以支持更频繁的出舱活动。

  2019年,美国宇航局公布的新一代航天服

  此外,未来的舱外航天服还将进一步提高关节的灵活性,这不仅有利于轨道失重环境下的舱外操作,对有重力的月球和火星表面活动,包括最基础的月面行走等操作,也将更为灵活和容易。

  当然,未来舱外服在提高内部压强的情况下,提高关节灵活性的难度相当大。另外,未来的舱外航天服在适体性上也将进一步改进,比如更方便的穿脱能力和体形适应性,更好的头盔视野和通信性能,更精细的环境控制能力,为航天员提供更舒适的舱外活动环境,以便更好地在真空等恶劣环境下开展舱外活动。

  未来的舱外航天服要支持人类登月,甚至登火,月球表面存在大量极为细小的尘埃,对航天服和航天员有很大危害。作为人类走向深空的保障装备,未来的舱外航天服还要精心设计防尘埃措施,比如采用整体式背部穿脱,以及将舱外服置于登月舱和月球车外部,最大限度减小月球尘埃对航天器和航天员的危害。

  (来源:“中国航天报”微信公众号、中国载人航天工程网)

文章关键词:聂海胜,刘伯明,成功,出舱,舱外,航天服 责编:邵恰
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