艙外航天服的設(shè)計靈感居然來自小龍蝦？

我們知道，外層宇宙空間是一個極端惡劣的環(huán)境，因此航天員進(jìn)行出艙活動需要穿著專業(yè)的艙外航天服?？赡阒绬幔亢教旆P(guān)節(jié)處的設(shè)計，竟然和我們?nèi)粘Ｒ姷降男↓埼r有關(guān)。

在設(shè)計艙外航天服時，我國航天工程師從蝦尾既堅硬又靈活的鱗片結(jié)構(gòu)中，獲得了意想不到的靈感。我們知道，小龍蝦的尾部是半硬殼的，但是一點(diǎn)也不妨礙它的伸曲和游泳動作，因為它是一種鱗片層疊結(jié)構(gòu)，可以軟硬兼施、剛?cè)岵?jì)。因此，工程師給國產(chǎn)艙外航天服關(guān)節(jié)處設(shè)計了類似小龍蝦尾部的層疊結(jié)構(gòu)，并在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等關(guān)節(jié)處，使用了氣密軸承。在軸承的作用下，航天員的手腳可以隨意轉(zhuǎn)動，同時能嚴(yán)格保證氣密性。

“飛天”艙外航天服是我國自主研發(fā)的，它包括上下肢、頭盔、手套等。上下肢部分和手套屬于軟結(jié)構(gòu)，從里到外有十多層，即出艙內(nèi)衣、液冷服、氣體循環(huán)空間、氧氣輸送管道、加壓層襯里、輔助加壓氣囊層、主加壓氣囊層、外限制層、隔熱和防流星體層、外防護(hù)層等，能夠?qū)教靻T的身體進(jìn)行有效保溫，同時保護(hù)航天員免受太空空間環(huán)境及流星等的侵害。那么，艙外航天服的外部還有哪些機(jī)關(guān)按鈕和小秘密呢？

手套上的反光鏡從下面這張圖我們可以發(fā)現(xiàn)一個特別的設(shè)計，在服裝胸前一些設(shè)備上的文字標(biāo)識是反的。之所以做這樣的設(shè)計，是因為航天員通過面窗觀察胸前的一些設(shè)備，有視野盲區(qū)。這時，航天員可以通過手套上的反光鏡來觀察，鏡像之后航天員看到的字就是正的，因此反的文字標(biāo)識是方便航天員的識別和操作。

四層頭盔面窗結(jié)構(gòu)艙外航天服的最上面是一個頭盔，由頭盔殼、面窗結(jié)構(gòu)和頸圈等組件構(gòu)成。其中，面窗是四層的結(jié)構(gòu)：兩層是壓力面窗，中間是充氮，可以起到一個隔熱和防結(jié)霧作用；外層是防護(hù)面窗，可以避免航天員在作業(yè)過程的磕碰和劃傷，影響視野；最外層則是濾光面窗，航天員可以根據(jù)陽照區(qū)和陰影區(qū)放下和打開，防止太陽光線直接照射入眼。

可調(diào)節(jié)的艙外航天服由于空間站空間有限，研制成本和運(yùn)輸成本都極其昂貴，因此艙外航天服無需做到一人一套，量體裁衣。根據(jù)飛天艙外航天服構(gòu)形，采用“一對多”的適體性原則，即以一套服裝多人穿用，被動適體性與主動適體性相結(jié)合，兼顧個性與共性要求。前面我們提到航天服的上下肢關(guān)節(jié)處使用了氣密軸承，這將使關(guān)節(jié)活動更加自如。通過調(diào)節(jié)，艙外航天服可以適應(yīng)不同身高和體重的人體參數(shù)，從1.6米到1.8米的航天員都能穿著使用。

考慮到太空中的輻射、高能粒子、高溫、低溫以及其他宇宙射線等等問題，艙外航天服的設(shè)計要非常精密，同樣，也因為外界復(fù)雜的環(huán)境，艙外航天服的使用壽命嚴(yán)重受限。第一代“飛天”艙外航天服，其造價雖然高達(dá)3000多萬元，但只能重復(fù)5次艙外活動，每次只能支持4個小時；而第二代“飛天”艙外航天服經(jīng)過了進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化，造價是3000萬元，重復(fù)使用次數(shù)提高到15次，每次工作時間提高到8小時左右，但總的來說，它的使用壽命仍然非常有限。

目前國際上能完全獨(dú)立掌握艙外航天服設(shè)計和研制技術(shù)的國家只有中國、美國、俄羅斯三國，可見艙外航天服技術(shù)是一個國家載人航天實力的重要體現(xiàn)。相信“飛天”艙外航天服在未來會有更多升級改造的可能，中國航天產(chǎn)業(yè)鏈也會越加完善，并在不久的將來幫助航天員們探索月球、火星以及更遠(yuǎn)的地方。

參考文獻(xiàn)
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