科普:美国新一代登月宇航服有何特点 浙江庆元

编辑:站酷工作室 发布于2019-10-17 22:41
科普:美国新一代登月宇航服有何特点
2019-10-16 17:22:28 来源: 新华网 记者 周舟

  美国“阿耳忒弥斯”重返月球计划将使用的新一代宇航服15日亮相。宇航服有如迷你版太空飞船,是宇航员出舱活动时的必备设施。新型宇航服长什么样?与旧装备有何不同?未来有何“用武之地”?

  新一代宇航服被命名为“探索舱外移动单元”,外观以红、白、蓝三色为主。初看起来,它与目前国际空间站太空行走任务中使用的宇航服差别不大,都是由加压服和像背包一样的“便携式生命支持系统”组成,但它的内部技术升级可使宇航员2024年执行登月任务时展开时间更长、程序更复杂的探索任务。

  美国航天局在一份公报中说,新宇航服至少进行了四方面改进,最大特色是“移动性”更好,更加灵活。宇航员从国际空间站出舱进行太空行走时,下肢活动较少,而在月表行走并展开科研活动时,下肢活动更多。新宇航服的设计充分考虑这种需求,其加压服下半身安装了多个关节轴承,允许臀部弯曲和旋转,膝盖处有更大弯曲度,并采用了类似登山靴的柔性鞋底。

  此外,宇航服上半身的改造使宇航员可以大幅度旋转胳膊,并轻松将物体举过头顶。新宇航服还采用了从后面穿入的设计,使肩部组件更贴身,有助降低肩部损伤风险。

  在15日发布会现场,一名身穿新宇航服原型装备的美航天局工程师在地球重力条件下较为轻松地演示了行走、上肢大幅度旋转、深蹲、捡拾岩石和细致的手指活动等。

  其次,新宇航服的安全性和防护能力大幅提高。安全永远是人类太空任务的“重中之重”,这种新型舱外宇航服可在零下约157摄氏度至零上约121摄氏度之间的温度条件下保护宇航员,使他们不受辐射、月尘和微流星体侵害。

  1969年“阿波罗11号”宇航员首次登月时,工作人员主要担心月壤能否支撑载人飞船着陆。但是现在人类已知月壤中藏着更大的风险,那就是其中有大量玻璃状碎屑,可能侵入宇航服中。因此新宇航服增加了防尘设计,避免月尘被吸入并污染生命支持系统。

  宇航服的“便携式生命支持系统”在为宇航员提供能源和氧气的同时,还能清除宇航服中的二氧化碳、有毒气体等。据介绍,新宇航服的生命支持“背包”可以持续清除宇航员呼出的二氧化碳;相比之下,目前的宇航服只能储存二氧化碳直至饱和,从而限制了宇航服的使用时长。

  第三,新宇航服采用模块化设计,方便在长时间探索任务中更换组件。例如其头盔采用了可快速更换的防护面罩,如果出现表面破损、凹陷或刮伤等问题,可以单独更换防护面罩,无需将整个头盔送回地球维修。

  宇航服的“背包”中使用了微型化的电子系统和管道系统,因此许多组件在设计上是有备份和冗余度的,万一有些组件出现问题也无大碍,这有利于延长太空任务。

  第四,新宇航服提升了舒适性。在美航天局约翰逊航天中心,研究人员对运动中的宇航员进行全身3D扫描,根据3D动画模型设计组件,最大程度保证了宇航服的舒适性,降低了可能对皮肤造成的不适。

  新宇航服的通信系统采用了多个嵌入式声控麦克风,能自动捕获声音,克服了此前宇航服麦克风无法跟随宇航员头部运动而收声的问题。

  美航天局介绍说,新宇航服在行星表面以及微重力环境下均可使用,将首先在国际空间站使用,未来还有望用于火星探索任务。

  当日,美航天局还发布了“猎户座”飞船发射和进入大气层时供宇航员在飞船内使用的宇航服。这套橙色宇航服被命名为“猎户座船员生存系统”,具有更轻巧、强度更高、尺码更贴身、控温能力更强以及穿脱更迅速等特点。如果遇到航天器玻璃破碎导致失压等紧急情况,这款宇航服可支持宇航员生存长达6天,为他们重返地球提供时间保障。