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世界上最昂贵最复杂的衣服—航天服
http://www.tcbiz.cn         2005年10月24日

  航天员进行太空飞行必须穿着特殊材料、选用特殊工艺、经过特殊加工和特殊技术制成的航天服,有的航天服造价可达上千万美元,航天服是世界上最为昂贵的衣服,它是保障航天员生命安全的最重要的个人救生设备。

 航天服的结构。航天服一般由压力舱、头盔、手套和靴子组成。其结构可分为软式、硬式和软硬混合式的,按着用途航天服可分为舱内航天服和舱外航天服两大类。

 舱内航天服是航天员在航天器内使用的航天服,如果飞船在发射、轨道运行和返回过程中发生舱内漏气等事故的时候,穿上舱内航天服,就可以保证航天员的生命安全。航天服的大小是为每一个航天员量体裁衣。舱内航天服一般由航天头盔、压力服、通风和供氧软管、手套、靴子以及相关附件组成。一般重20~30千克,再套上降落伞,重量可达40多千克。

 航天头盔一般带有密闭的启闭机构和球面形状的全景面窗。
  压力服是航天服的主体,一般为上下身连接在一起的连接式,压力服必须具备非常好的密封性,能够在充气和加压的情况下,仍然保持密封状态,同时,压力服还必须保证人的四肢可以在一定范围内活动。

 航天员既可以航天手套戴在压力服的袖口上,并保证其密封性,也可以将手套脱掉。靴子,有与压力服连接在一起构成整体的靴子,不单独使用。也有具有断接器的可以脱的密封靴子,还有可穿在压力服限制层的套靴。

 航天服通风供氧软管与舱内通风供氧装置连接在一起,在正常情况下,能够给穿着航天服的航天员提供全身的通风,使得航天员处于比较舒适的环境中;当座舱出现压力急剧下降的时候,给航天服通风的风机会自动关闭,使航天服处于密封供氧状态,应急供氧装置通过服装软管将氧气送入航天服内,一部分氧气将进入头盔内供航天员呼吸及头部散热,然后由压力调节器排出。

 舱外航天服主要由外套、气密限制层、头盔、手套、靴子、液体冷却通风服和被包装置等设备组成。

 国外已经使用的舱外航天服的重量大约有250磅,舱外航天服除具备舱内航天服所具有的功能外,还增加了预防宇宙射线辐射、防热、防止微小陨石撞击、放紫外线等功能。为了保证人体的热平衡,还增加了液体冷却系统,航天服的后背上还安装了一个大包子,里边装有航天员所需的生命保障系统。

 舱外航天服的上身是坚硬的,装有手臂和生命保障系统,头盔与身上连接在一起,头盔无法随航天员的头部一起活动,必须与身上一起活动。航天员的四肢活动是通过气密轴承和一个可以活动的关节连接来保证四肢各关节的活动性能。外套是由多层防护材料组成的真空隔热屏障层,具有放辐射、隔热、防火、放微小陨石撞击等功能。气密限制层是舱外航天服最重要的部分,选用重量轻、无毒、抗压强度高、伸长率小的材料制成,其作用是保证航天服绝对密封,限制航天服膨胀、使航天员的四肢可以在一定范围内活动。

 液体冷却通风服穿在气密限制层内,在航天服的躯干和四肢部位都设置了许多塑料细管,液体通过的时候,可以将热量带走。此外,还装有通风管。头盔有两种,均通过颈圈与航天服连接,一种面窗可以随意开启和关闭的,在应急减压时候,可以自动和人工手动开启和关闭,另一种是平时不戴,必要的时候再戴,头盔外还安装了防护罩和保护眼睛的遮阳装置。手套、靴子与服装限制层相连接。 

 背包装置,主要由氧气瓶和供氧供气调压组件、水升华器和水冷却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统等组成,它能够为航天员提供生命所需的氧气、控制航天服内的气压、调节航天服内的温度、清除航天服内的二氧化碳、臭味和微量污染。当航天员出舱活动时,将背包装置和航天服配套使用,可以保证航天员在舱外活动8~9个小时。同时,如果舱内生命保障系统发生故障,航天员可的大气压力之中,这样,即使飞船发生了泄漏事故,舱内空气溜走,依靠航天服也能在人体周围创造出一个适宜人生存的微小环境,可以有效地防止低压环境对航天员的危害,所以,能在一定时间内保证航天员的生命安全。

 值得一提的是,航天员在舱内穿着航天服必须将航天服与舱内的环境与生命保障系统连接起来一起使用。如果应急救生时间较长,还可以根据需要配置尿收集器以收集航天员的尿液排泄物。

 舱外航天服是航天员走出舱外进入宇宙空间作业的时候所必须穿戴的防护装置,从一定意义上来说,舱外航天服是最小的航天器。由于航天服具有气密性,转动头部和手腕均不会漏气,使得航天服穿着起来非常费劲。一个航天员是无法完成的,升空的时候可以由服务人员帮忙,而返回的时候,如果是几个航天员同时飞行,可以相互帮忙,一个航天员则需要等相关人员的到来。

 航天员穿衣服可以说是最复杂的穿衣服了,在地面航天员穿衣服都要费那么大的劲,在太空失重的情况下就更是一件不容易的事情了,为此,航天员在地面上需要练几十次。由于航天服的设计是不同的,因此,穿脱航天服,美国和前苏联/俄罗斯是不同的。俄罗斯的舱外航天服是后开门的形式,采用坚硬的躯干,与头盔结合成一个整体,而四肢为软的囊,航天员从航天服的背部的一个铰链门进入航天服。美国的舱外航天服是分体式,是硬的上躯干,软的下躯干及袖子、手套、裤腿和靴子。手套按人定做,头盔可拆卸。便携式生命保障系统安装在硬躯干的后面,手动控制和显示器安装在前面,航天服的上下躯干由一个腰部断接器连接,航天员穿航天服时,从腰环进入,先穿下身,然后穿上身,一个人完成起来很困难,通常需要别人帮助。相比之下,大多数航天员认为,俄罗斯的航天服非常耐用,结构简单,具有灵巧方便的特点。

 在人类太空飞行的过程中,由于不穿航天服,曾经发生过的悲剧。上世纪60年代末到70年代初,为赶超美国人设计的两座舱飞船,前苏联设计师将原有的两座舱“联盟”号飞船改为3座舱。航天员杜博罗沃里斯基和他的两位战友要“挤进”这个窄小的飞船,放弃了占用很大空间的航天服。

 1971年6月30日,杜博罗沃里斯基、沃尔果夫和巴查耶夫在“礼炮”号轨道空间站完成了3个多星期的工作后,进入“联盟-11”运载飞船返回地球。飞船即将进入大气层时,座舱中与外界连接的通风安全阀忽然松开了。气压阀松动后,飞船上的通气小窗快速地一开一合,舱内的空气迅速地向太空中散去,舱内气压在20秒钟内从900毫米汞柱降到了500毫米汞柱,1分钟后降至170毫米汞柱!

 飞船出现漏气4秒钟后,杜博罗沃里斯基每分钟的吸气次数达到了48次,而正常人应为16次,此时杜博罗沃里斯基几乎进入了濒死状态,半分钟后,死亡降临。尸检时发现,3位宇航员的濒死症状几乎完全相同,他们都有脑溢血、肺部充血、耳鼓膜破损的迹象。如果他们当时穿上宇航服,这个悲剧是完全可以避免的。