这些高科技 支撑太空行走的每一步( 二 )
如果舱外航天服出现问题 , 将直接威胁到航天员的生命安全 。 2013年 , 意大利宇航员卢卡·帕米塔诺在舱外作业时 , 航天服冷却水浸入呼吸系统 , 导致大量水灌入头盔 , 一时间他如同头戴一个鱼缸 , 整个脸几乎都泡在水里 , 听不见也看不见 , 好在他后来凭记忆安全返回了空间站 。
正因舱外航天服的精密、复杂 , 且直接关系到航天员的安危 , 其研制技术工艺难度极高 , 造价与等重黄金相当 。 目前全世界只有美国、俄罗斯和中国具备舱外航天服的研制能力 。
2008年9月27日 , 神舟七号航天员翟志刚、刘伯明完成了中国航天员首次太空行走 , 这也是我国第一代“飞天”舱外航天服的太空首秀 。
相比神舟七号任务 , 中国空间站任务中 , 航天员要进行时间更长、也更复杂的舱外操作 , 对舱外航天服的性能要求更高 , 因而新一代“飞天”舱外航天服进行了大量改进与升级 。 张万欣表示 , 新一代舱外航天服具有使用时间更长、安全可靠性更高、机动灵活性更好、测试维修性更强等特点 。
新一代“飞天”舱外航天服高约2米 , 在地面重约120公斤 , 全套装配下来需要近4个月时间 。
舱外航天服对于真空、辐射和高低温的超强防护作用 , 主要源自航天服的多层设计 。 航天服最里层是衬里和尿收集装置;衬里外是用于散热的液冷通风层 , 将水作为冷却液来冷却航天员身体散发的热量;液冷通风层外是用于产生一定压力的加压气密层;再外一层则是限制加压气密层向外膨胀的限制层;限制层外是对付舱外大温差变化的隔热层;最外面则是保护层 , 由多种纤维复合而成 。
舱外航天服的软结构包括上下肢和手套 , 从里到外是舒适层、备气密层、主气密层、限制层和热防护层等 , 既能抵抗太空风险 , 又能保障穿着舒适、行动灵活 。 以手套为例 , 航天服的手套必须手工缝制 , 尽量一次到位 , 尺寸公差不能超过1毫米 。
舱外航天服躯干部分为金属结构 , 像一副铠甲 , 背后挂有保障生命的通风供氧装置 。 金属结构上有上千个米粒大小的螺丝孔 , 搭配不同规格的螺丝 , 装配前需要仔细擦拭 , 留一粒浮尘都有可能酿成大祸 。 按照平整度要求 , 哪怕有0.1毫米的细微毛刺 , 都要精细打磨 。
按照设计标准 , “飞天”舱外航天服要保证在轨工作使用3年、保证航天员15次出舱活动 。 根据计算 , 其能保证8小时以上的出舱活动 。
张万欣介绍 , 对于未来的舱外航天服 , 我国的设计思路是模块化、轻量化、多用途一体化设计 。 例如在实现复杂环境一体化防护、功能模块化的互换性、外部接口的兼容性等基础上 , 最大程度地减少舱外航天服的自身重量 , 提高其灵活性与机动性 , 以充分适应不同探测任务下 , 各种人机配套模式的适用需求 。
出舱准备
航天员要经历“魔鬼训练”
2019年12月 , 航天员刘洋与陈冬、蔡旭哲一起 , 入选了神舟十四号乘组 。
刘洋是我国首位进入太空的女航天员 , 但出舱任务对她来说尚未“解锁” 。 为此 , 她选择在训练场上迎接新的挑战 。 在参加第一次水下验证试验后 , 刘洋整个人都虚脱了 , 连拳头都握不住 。 晃动的水波经过凸面头盔面窗产生的视觉放大效应 , 让她感觉既眩晕又恶心 。
采访人员从中国载人航天工程办公室了解到 , 每位航天员在进入太空执行出舱任务前 , 都要在地面经历“魔鬼训练” , 在天上做的每一个动作 , 都要在地面反复模拟 。
出舱活动技术训练包括出舱活动基础理论、专业理论、操作技能、出舱程序以及出舱任务等类别 , 每一类由不同的训练科目组成 。 除了理论学习外 , 还需用到多种装备进行模拟训练 。
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