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宇航服的发明和改进史 创意来自科幻小说

2017-6-19 15:23| 发布者: 伤我心太深| 查看: 244| 评论: 0

  航天服进化史

  航天服是宇航员实现太空行走的最关键装备,它不仅是一件衣服,更是一艘小型太空船,一套保障宇航员生命活动和工作能力的个人密闭装备。它可抵御宇宙空间中的真空、高低温、太阳辐射等环境因素对人体造成的危害,时刻保护太空探索者的安全。


  航天服是从飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能装备,从1965年美国人首次成功实现太空舱外活动至今,航天服的外观和细节历经种种变化,但其基本需求却始终没变。

  

  1959年,美国宇航员戈登·库珀身穿第一代航天服。


  第一代航天服于1961年在美国问世,当年5月,阿仑·谢泼德第一个成功地进行了美国最早的载人航天飞船计划——“水星计划”的亚轨道飞行。当时谢泼德所穿的航天服,是由美国海军为高性能战斗机飞行员设计的MK-4型压力服改进制成的。这种航天服由涂在布上的氯丁橡胶防护层和经过氧化铝处理的强化尼龙的内绝热层叠合而成,肘和膝关节部分缝入了金属链,以方便弯曲。但是当内压升高时,穿着第一代航天服的航天员难以活动身体。


  20世纪60年代中期,在实施“双子座计划”时,美国又开发了第二代航天服。这种航天服在封入空气压的压力囊外,蒙上了一层用特氟纶混纺材料织成的网。由于“双子座计划”要求宇航员进行舱外太空活动,因此与“柔软”的第一代航天服相比,第二代航天服加压时周身充满弹性,并且具有极佳的运动性。


  第三代航天服是美国实施“阿波罗计划”时使用的航天服。由于这项计划要求宇航员在月面活动,而月面活动与浮游在太空活动的情形不同,宇航员必须一边步行在遍地皆是岩石的月球表面,一边弯下身体采集岩石标本,因此航天服也必须更新换代。此外,新款航天服还要保证宇航员能经受住强烈的太阳光辐射,并且不会被从天而降的微小陨石损坏。

  第三代航天服在关节周围制成了伸缩自如的褶皱,大大提高了运动性能。但是,宇航员必须配套穿着特殊的“内衣”。这种几乎遮盖全身的网状内衣缝入了长达100米的管子,管内流着的冷水能将宇航员身上散发的热量吸走,排到宇宙空間,所以宇航员穿上此款内衣后会感到十分舒适。穿在内衣外的航天服由内绝热层、压力层、限制层(抑制压力层的膨胀)重叠而成,最外面还会蒙上由聚四氟乙烯与玻璃纤维制成的保护层。全套第三代航天服还包括强化树脂制成的盔帽、与航天服几乎一样多层的手套,以及密布金属网眼的长统靴。

  


  身穿第二代航天服的月球浸步者尼尔·阿姆斯壮。

  与以往的航天服相比,第三代航天服的根本优势在于采用了便携式生命保障系统。这套生命保障系统固定在宇航员背上,功能是供氧、二氧化碳净化和排除体热。

  


  1984年,布鲁斯·麦克坎德莱斯身穿第三代

  航天服,成为第一个在不借助绳索情况下在

  太空飘浮的人。


  为了迎接空间站时代的到来以及2020年的重返月球计划,美国宇航局正致力开发新一代航天服。

  目前,美国宇航局已经公布了新一代航天服Z-1的原型设计,该航天服以白色和绿色为主色调,头罩采用半球形透明设计。相较于第三代航天服,Z-1的最大改进是对各个接头和材料进行了重新设计,穿戴更为方便。此外,新一代航天服要求在保护宇航员免受严酷环境伤害的同时,有更好的活动能力和柔韧性,并提供长达120小时的生命支持,甚至还会装备可与地球直接相连的计算机系统。

  不过,人类制造和发展航天服的时间还相当短暂,相信未来的航天服将更适合人类航天和太空生活的需要。



  宇航服的发展史:



  航天服是太空行走的最关键因素,它不仅是一件衣服,实际上是一艘小型太空船,时刻保护着太空探索者。从1965年美国人首次成功太空舱外活动,登陆月球,直至今天,宇航服的外观和细节历经变化,基本需求却始终没变。



  一切从那本科幻书开始的


  科学幻想常常启发人类的重大发明创造。1865年法国著名作家凡尔纳在他的科幻小说《从地球到月球》中描述了引人入胜的宇宙航行情节:在那时,凡尔纳就想到了太空旅行要穿特殊的服装。而实际上,直到30年代进行高空飞行时,人类才确实需要特殊的飞行服装。随着飞机越飞越高,高空的低气压迫使飞行员需要加压的服装,或者加压的座舱,以改善飞行员的呼吸。



  抵抗“减压困境”的加压服


  人在地面时承受着大气压力,当飞行到高空时,气压降低,体内组织中所溶解的氮释出形成气泡,导致四肢疼痛等身体反应,严重时会丧失意识。这就是常说的减压病。

  简单的说,当人体处在18000米以上的高度时,血管和内脏就会爆炸。没有保护装置不可想像

  30年代中期,人们汽车轮胎的启发,将制造加压飞行服的任务交给一家轮胎公司,但这种衣服十分麻烦笨拙,有时甚至不得不剪开加压服,人才能从里边解脱出来。

  50年代时,人类制造出神奇的纤维——尼龙,把尼龙网嵌到橡胶中作为加强层,衣服也就变得柔软轻便。1961年美国第一位航天员谢泼德就穿着这样的衣服进入了太空。


  终极形态:宇航服


  如今,航天飞机已经有了加压的机舱,航天员也不必再穿笨重的加压服,只需穿上被戏称为“休闲服”的普通飞行服装。

  如果要太空行走或月球着陆,航天员就要换上“舱外活动装备”,即特种宇航服。这种宇航服共有几千个零部件,具有完全独立的生命保障系统,可以看成世界上最小的宇宙飞船。它有内部加压,并保持良好的微气候。它能屏蔽太阳光和宇宙辐射,并使航天员能耐受太空的温度变化。


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