火星宇航服的那些事兒

據(jù)稱，美國國家航空航天局（NASA）正準備將一名女性和一名男性航天員送上月球，未來還計劃將第一批航天員送上火星表面。不過，在他們?nèi)セ鹦侵皩⒚媾R一個關鍵的問題：在大氣稀薄、受太陽和宇宙射線輻射更強的火星上，航天員該穿什么衣服？

發(fā)射升空，預計于2021年2月18日在火星的耶澤洛隕石坑降落。此次“毅力號”火星探測器的目標是尋找火星上的生命跡象，探索火星的氣候和地質(zhì)特征，并且收集火星土壤、巖石等樣品，以供將來返回地球進行科學研究。值得注意的是，“毅力號”火星探測器此次還攜帶了史上首批宇航服材料樣品，抵達火星后，測試火星宇航服的材料將是它的任務之一。

“毅力號”火星探測器為什么要帶這幾種特定的宇航服材料？宇航服有如迷你版太空飛船，是航天員出艙活動時的必備設施。

艾米·羅斯是休斯敦NASA約翰遜航天中心的一名高級宇航服設計師，目前正致力于開發(fā)在月球和火星上穿的新宇航服。據(jù)稱，他們最關注的是宇航服外層使用的材料，因為外層材料會暴露在最強輻射下。

“毅力號”火星探測器上有一個名為“SHERLOC”（意為“通過拉曼光譜掃描宜居環(huán)境中的有機物及其他化合物”）的儀器，將對它攜帶的5小塊宇航服材料進行研究。

服外層的材料，它由3種材料構(gòu)成：一種是在消防員服裝中常用的阻燃材料；一種是防水又透氣的材料；另一種則用于制作防彈背心。

關于聚芳脂纖維材料，目前將用于太空服手套的手掌部分。它具有防割性，這種特效在國際空間站上很有用。因為微流星體會撞擊空間站外的扶手，形成邊緣鋒利的凹坑，這種凹痕可能會割破宇航服的手套。

而聚四氟乙烯材料將作為航天員手套護套和手套背面的一部分，它已經(jīng)在宇航服中使用了很長時間。就像涂有這種材料的不粘鍋一樣，它很滑，因此可以有效防止被抓住或撕裂。

最后，有助于減少紫外線的聚碳酸酯材料，將用來做宇航服頭盔的遮陽板等。這種材料的另一個優(yōu)點就是不會碎裂，如果受到?jīng)_擊，它會彎曲而不是斷裂，并且仍然具有良好的光學特性。

火星塵埃會對宇航服造成影響嗎？艾米·羅斯說，火星塵埃對宇航服會是個很大的考驗。宇航服每平方英寸的壓力會膨脹到4磅（約28千帕）以上。這種程度的壓力并不是很夸張，但會給人相當僵硬的感覺。如果把人放進氣球里讓他們移動，他們會很難做到，因為氣球就像鼓面一樣緊繃。為了讓航天員在艙外探索時行動更加機動靈活，宇航服的肩膀、手腕、臀部、大腿上部和腳踝處都安裝了軸承，從而使他們能完成行走、跪坐等動作。因此，為了防止灰塵進入宇航服的軸承，他們已經(jīng)在開發(fā)像密封圈這樣的東西，而且需要把軸承密封起來。

此外，他們正在尋找其他方法來保護宇航服在長期任務中不受火星塵埃的影響。其中，涂層或薄膜材料會比編織材料更好，因為編織紗線之間有空間。而上述提到的聚四氟乙烯材料就具有防塵涂層的性能。

美國新一代登月宇航服有何特色？與火星宇航服相比，美國的登月宇航服有什么特點呢？美國“阿耳忒彌斯”重返月球計劃將使用的新一代宇航服命名為“探索艙外移動單元”，外觀以紅、白、藍三色為主。初看起來，它與目前國際空間站太空行走任務中使用的宇航服差別不大，都是由加壓服和像背包一樣的“便攜式生命支持系統(tǒng)”組成，但它的內(nèi)部技術升級可使宇航員2024年執(zhí)行登月任務時開展時間更長、程序更復雜的探索任務。

新宇航服進行了多方面改進，最大特色是“移動性”更好，更加靈活。與火星宇航服的設計類似，新宇航服的設計充分考慮這種需求。此外，宇航服上半身的改造使宇航員可以大幅度旋轉(zhuǎn)胳膊，并輕松將物體舉過頭頂。新宇航服還采用了從后面穿入的設計，使肩部組件更貼身，有助降低肩部損傷風險。

其次，這種新型艙外宇航服可在零下約157攝氏度至零上約121攝氏度之間的溫度條件下保護宇航員，使他們不受輻射、月塵和微流星體侵害。由于月壤中有大量玻璃狀碎屑，可能侵入宇航服中，新宇航服增加了防塵設計，避免月塵被吸入并污染生命支持系統(tǒng)。

此外，新宇航服的“便攜式生命支持系統(tǒng)”在為宇航員提供能源和氧氣的同時，還能清除宇航服中的二氧化碳、有毒氣體等。由于對運動中的宇航員進行了全身3D掃描，新宇航服根據(jù)3D動畫模型設計組件，最大程度保證了舒適性。