艙外航天服（下）

17.蘇聯(lián)和俄羅斯航天員穿什么樣的艙外航天服？這種艙外航天服由幾部分組成？有何特點(diǎn)？

蘇聯(lián)和俄羅斯航天員穿的是海鷹型艙外航天服，這種服裝主要有4種型號(hào)：海鷹-D型、海鷹-DM型、海鷹-DMA型和海鷹-M型。我們這里以海鷹-DMA型為例來(lái)說(shuō)明這種服裝的組成和結(jié)構(gòu)。

海鷹-DMA型航天服是于1988年10月20日在和平號(hào)空間站上首次使用的，服裝的使用壽命是4年。這種服裝的組成和結(jié)構(gòu)如下：

① 頭盔：采用半剛性設(shè)計(jì)，球形雙壁結(jié)構(gòu)，與服裝的金屬剛性胸甲連在一起。頭盔材料用鋁合金，壓力面窗有雙層玻璃，玻璃之間有3毫米的間隙。在戴頭盔之前，航天員必須在面窗的里面擦上一層親水涂料，以防霧氣模糊視力。生保系統(tǒng)提供的氧氣從頭盔頂部進(jìn)來(lái)，通過(guò)鼻子和口腔區(qū)域。頭盔上還裝有兩塊減弱光線的遮陽(yáng)板，航天員可以方便地調(diào)節(jié)其位置。

② 關(guān)節(jié)軸承：服裝上裝有4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，分別裝在腕關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)上。軸承的座圈用鋁合金制成，而不使用不銹鋼。軸承上還裝有厚的橡膠密封圈，可保證良好的壓力密封。手腕部的軸承是服裝衣袖的一部分，而軸承的分離環(huán)又是手套的一部分。

③ 服裝的剛性上半身：這種服裝是從背后穿脫，服裝的背包既有生命保障系統(tǒng)，又有服裝的進(jìn)出口，以供航天員穿脫，而且背包上還有關(guān)閉進(jìn)出口的密封蓋。進(jìn)出口高792毫米，寬396毫米。背包是從左側(cè)用鉸鏈與服裝的剛性上半身相連。在密封蓋關(guān)閉時(shí)，服裝進(jìn)出口處的密封裝置能可靠地將進(jìn)出口密封住。

④ 手臂和肩關(guān)節(jié)：服裝的肘部采用一種直的錐形回旋狀的纖維關(guān)節(jié)。肩部是將一段扁圓筒形的織物通過(guò)袖口軸承與剛性上半身相連。肩關(guān)節(jié)的活動(dòng)性并不理想，穿著這種服裝，航天員只能將手臂從側(cè)面上舉到60度。

⑤ 服裝的下半身和加壓氣囊：服裝軟的下半身與剛性上半身是用鋁合金的凸緣和壓力環(huán)相連，凸緣被焊接在上半身的金屬板上。服裝內(nèi)襯有用柔軟的尼龍縫制成的襯里，可以減少摩擦。為向服裝內(nèi)施加壓力，服裝使用雙重加壓氣囊和纖維限制層。由于是雙重氣囊，一旦主氣囊發(fā)生故障，備用氣囊可以繼續(xù)維持服裝內(nèi)的壓力。這種氣囊還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是便于維修。

⑥ 航天手套：按航天員手的尺寸定做，每只手套上有一個(gè)氣囊、一層尼龍限制層，手套的外面有一層隔熱材料，掌側(cè)有握物墊。手套的手指很短而且粗，因此不能將手指完全戴進(jìn)去，航天員只能用拇指和其他手指的前一半去拿物品。再加上手套掌關(guān)節(jié)和指關(guān)節(jié)部位的做工非常粗造，手指的靈活性很差，因此戴著這種手套很難握住物品。不過(guò)這種手套也有優(yōu)點(diǎn)，由于手套內(nèi)比較寬松，手指周?chē)信諝?，航天員的手指不會(huì)感到寒冷。手套在自然位置時(shí)是采取握拳的姿勢(shì)，當(dāng)要拿東西的時(shí)候，航天員須用力將手張開(kāi)，如果反復(fù)做這種動(dòng)作，手就會(huì)感到疲勞，當(dāng)手與手套來(lái)回摩擦?xí)r，還會(huì)感到疼痛。這種手套的最大缺點(diǎn)是氣囊較薄，容易破損，而且沒(méi)有備份。為了防止意外，在腕關(guān)節(jié)處增加了一個(gè)特制的氣密袖套。一旦發(fā)生漏氣，氣密袖套就會(huì)像醫(yī)用止血帶一樣膨脹，將服裝從腕部密封住，這時(shí)航天員有15分鐘的救生時(shí)間，以便及時(shí)返回氣閘艙。

⑦ 航天靴：用多層織物和皮革制成。由于航天靴只有一個(gè)號(hào)碼，適合于所有航天員穿用，因?yàn)檠ケ容^大，航天服褲子的氣囊和限制層一直向下延伸到腳，相當(dāng)于一雙“襪子”，航天靴就套在這種“襪子”上，然后用靴帶系在服裝的限制層上。航天靴的靴底是用皮革做的，比較柔軟。

⑧ 防熱防微隕石服：這是航天服的“外套”，由5層鍍鋁的聚酯薄膜制成，聚酯薄膜之間還有一層網(wǎng)狀層隔開(kāi)，在這5層的最外面是一層灰白色的高熔點(diǎn)的聚酰胺。防熱防微隕石服與下半身的航天服不相連。這種服裝做成衣褲相連的工裝式樣，在開(kāi)口的地方用尼龍搭鏈扣住。

⑨ 生保系統(tǒng)控制器：安裝在航天服的胸前，上面有各種開(kāi)關(guān)和儀表。機(jī)械功能的開(kāi)關(guān)盒在左側(cè)，電器功能的開(kāi)關(guān)盒在右側(cè)。機(jī)械開(kāi)關(guān)盒中，左邊的小盒是主要氧氣和備用氧氣的選擇開(kāi)關(guān)。氧氣瓶安放在背包內(nèi)，瓶?jī)?nèi)壓力41.4兆帕，氧氣通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器供應(yīng)，有兩種壓力制式，40千帕和26千帕。在頭盔內(nèi)正常的氧氣流量是每分鐘12.5至25升；在整套服裝內(nèi)通風(fēng)用的氣流量每分鐘不多于150±25升。

這種艙外航天服除了服裝還有生命保障系統(tǒng)，生命保障系統(tǒng)安裝在服裝的背部。液冷系統(tǒng)使用一種多孔的盤(pán)式升華器，這種升華器每小時(shí)能帶走航天員的代謝產(chǎn)熱300至460瓦，但峰值速率在短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到698瓦。航天員在太空行走時(shí)，代謝產(chǎn)熱一般是400瓦。為了實(shí)現(xiàn)失效保護(hù)設(shè)計(jì)，生命保障系統(tǒng)的許多重要功能結(jié)構(gòu)都有備份，如供氧回路、氧氣循環(huán)風(fēng)扇、電源和通信等。

18.航天員對(duì)美國(guó)和俄羅斯的艙外航天服有何評(píng)價(jià)？

美國(guó)航天員在穿過(guò)俄羅斯的艙外航天服以后，他們的評(píng)價(jià)是，比較喜歡俄羅斯航天服的容易穿脫；俄羅斯的航天手套總的來(lái)說(shuō)不如美國(guó)的手套好用，但在腕關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)上俄羅斯的手套又優(yōu)于美國(guó)；在自然姿勢(shì)下，穿俄羅斯的航天服感到比較舒適，但在工作和用力的時(shí)候就感到不太舒服；控制器的設(shè)計(jì)符合工效學(xué)的設(shè)計(jì)原則。頭盔面窗的可見(jiàn)性方面，俄羅斯頭盔在向下看時(shí)優(yōu)于美國(guó)，但向上看和側(cè)看都不如美國(guó)。美國(guó)服裝在腰部有一個(gè)軸承，因此上身左右轉(zhuǎn)動(dòng)很是方便，而俄羅斯沒(méi)有這種腰部軸承，航天員感到對(duì)身體轉(zhuǎn)動(dòng)極為不利。

19.什么是液冷通風(fēng)服？

航天飛機(jī)艙外機(jī)動(dòng)裝備的液冷通風(fēng)服是衣褲一體的工裝式服裝，前面有一條長(zhǎng)的拉鏈，從胸骨上到下腹部，可以方便地穿脫。衣服上布滿了輸送冷卻液的塑料細(xì)管。這些塑料細(xì)管全長(zhǎng)91.5米。冷卻液通過(guò)這些塑料細(xì)管即可帶走服裝內(nèi)多余的熱量。塑料細(xì)管與主生命保障系統(tǒng)相連。該系統(tǒng)可對(duì)冷卻液重新冷卻。液冷服每小時(shí)能帶走身體200萬(wàn)焦耳的熱量。

液冷通風(fēng)服上除有輸送冷卻液的細(xì)管外，還有較粗的通風(fēng)管。通風(fēng)管的吸氣口在手腕部和腳踝部，然后沿上肢和下肢外側(cè)上行，最后通到背部。在背部通風(fēng)管與航天服的軀干通氣管相連，氣體即進(jìn)入主生命保障系統(tǒng)。從生命保障系統(tǒng)中出來(lái)的純氧，進(jìn)入服裝后通過(guò)另一條管道到達(dá)頭盔，輸出的氣流直接對(duì)著航天員的面部。通風(fēng)管不僅帶走服裝內(nèi)的二氧化碳和補(bǔ)充純氧，而且還要帶走汗液。

俄羅斯海鷹型艙外航天服內(nèi)的液冷服只有冷卻功能，沒(méi)有通風(fēng)功能，因此服裝內(nèi)另外縫有3根并行的聚氯乙烯通氣管，專(zhuān)門(mén)作為通風(fēng)用。

20.如何穿戴艙外航天服？有什么步驟和要求？

航天員穿戴艙外航天服有一套嚴(yán)格的步驟和順序，而且不同型號(hào)的航天服穿脫的順序也不一樣。我們這里以美國(guó)航天飛機(jī)艙外航天服為例進(jìn)行介紹。整個(gè)穿衣過(guò)程共分10個(gè)步驟完成：

① 穿強(qiáng)力吸尿褲。

② 穿液冷通風(fēng)服。

③ 帶上生物電子聯(lián)結(jié)裝置。在這種裝置上有測(cè)量航天員心率的傳感器和與外界進(jìn)行通話聯(lián)絡(luò)的電子設(shè)備。

④ 一些小的操作程序，包括在頭盔面窗里面涂上防霧霜，在服裝左側(cè)袖子的手腕處裝上一塊小的反光鏡，在服裝上身前胸部位裝上一個(gè)小食品袋和一個(gè)飲水袋，在頭盔上裝上照明燈和電視攝像頭，最后是將通訊帽與生物電子聯(lián)結(jié)裝置聯(lián)結(jié)在一起。上述四步都是穿服裝前的準(zhǔn)備工作。

⑤ 穿服裝的下半身。下半身有不同尺寸，可供不同身材的航天員選用。下半身服裝的腰部有一個(gè)大的帶軸承的關(guān)節(jié)，為航天員彎腰和轉(zhuǎn)身提供方便。

⑥ 穿服裝的上半身。在穿上半身之前，應(yīng)先將氣閘艙的冷卻臍帶管插入服裝胸前的顯示控制盒的接口上，以便向服裝內(nèi)提供冷卻水、氧氣和電力。因?yàn)楹教祜w機(jī)氣閘艙內(nèi)僅有2.0米高，直徑1.6米，兩名航天員在里面穿航天服顯得非常擁擠，因此航天服的上半身是掛在氣閘艙壁的支架上。這樣一來(lái)當(dāng)航天員要穿服裝上半身時(shí)，必須蹲下身體，手臂向上伸，采取一種跳水運(yùn)動(dòng)員跳水的姿勢(shì)鉆進(jìn)服裝內(nèi)。服裝上下身穿好以后，將密封環(huán)聯(lián)接在一起，然后將各種供應(yīng)管線與服裝相接。

⑦ 戴上通訊帽、頭盔和手套。一旦戴上頭盔和手套以后，航天員就不能呼吸氣閘艙內(nèi)的空氣，而是通過(guò)臍帶呼吸從航天飛機(jī)軌道器提供的氧氣。

⑧ 向服裝加壓，并由航天員對(duì)服裝進(jìn)行測(cè)試，目的是保證服裝不漏氣，而且內(nèi)部壓力穩(wěn)定。測(cè)試的重點(diǎn)是氣體流量、冷卻水和電池的功率。

⑨ 開(kāi)始呼吸純氧，進(jìn)行吸氧排氮，即將體內(nèi)的氮?dú)馀懦康氖穷A(yù)防減壓病。

⑩ 關(guān)閉氣閘艙的內(nèi)艙門(mén)，氣閘艙進(jìn)行減壓。當(dāng)氣閘艙內(nèi)的壓力降低到零時(shí)，打開(kāi)氣閘艙的外艙門(mén)，同時(shí)航天員應(yīng)將服裝與氣閘艙的所有聯(lián)結(jié)斷開(kāi)，將安全帶的掛鉤勾在艙外的固定桿上，這時(shí)航天員即可出艙進(jìn)行太空行走。

21.對(duì)艙外航天服的基本要求是什么？艙外航天服發(fā)展過(guò)程中最難解決的技術(shù)問(wèn)題是什么？

對(duì)艙外航天服的基本要求是：

① 按航天員的人體測(cè)量數(shù)據(jù)裁剪，適合不同身高和體形的航天員使用；

② 確保航天員在完成任務(wù)時(shí)動(dòng)作的靈活性；

③ 提供適當(dāng)?shù)膲毫?、溫度、濕度和氣體成分，維持航天員健康和安全所必須的微小環(huán)境；

④ 防止太空隕石微粒的危害；

⑤ 具有高的安全可靠性；

⑥ 使用壽命在20至50次以上；

⑦ 具有可維修性，便于維修保養(yǎng)；

⑧ 能防火，可以在純氧環(huán)境中使用；

⑨ 穿脫方便而快捷；

⑩ 操作簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、造價(jià)低。

艙外航天服在發(fā)展過(guò)程中最難解決的技術(shù)問(wèn)題是保證穿航天服的人的靈活性，其中主要是手的靈活，其次是四肢和腰關(guān)節(jié)的活動(dòng)靈活。如果服裝不靈活，充氣以后挺直僵硬，航天員不能靈活地完成各種工作任務(wù)，航天員的太空行走就失去意義。因此幾十年來(lái)艙外航天服的發(fā)展過(guò)程，其實(shí)就是服裝關(guān)節(jié)靈活性不斷提高的過(guò)程。

22.艙外航天服如果在天上發(fā)生損壞如何修理？

美國(guó)的艙外航天服在天上如果發(fā)生損壞，只能拿到地上來(lái)進(jìn)行修理，而蘇聯(lián)和俄羅斯的艙外航天服即可在天上進(jìn)行修理。例如在1983年10月28日，禮炮7號(hào)空間站上的航天員要進(jìn)行一次太空行走，任務(wù)是為空間站增加兩塊太陽(yáng)能電池板，以補(bǔ)充站上的電力不足。在出艙前，一名航天員發(fā)現(xiàn)他的航天服左側(cè)踝關(guān)節(jié)處有漏氣，需要馬上進(jìn)行維修。站上的航天員就用剪刀、針、線和粘膠，在尿收集帶上剪下一塊膠皮作補(bǔ)丁，粘貼在漏洞上，再用針線縫上幾針作進(jìn)一步的固定，便修理成功。

23.航天員在太空行走前如何挑選自己的艙外航天服？

美國(guó)阿波羅航天員的月球服基本上是量身定做的，而航天飛機(jī)航天員的服裝則是由服裝技術(shù)人員根據(jù)航天員的身材尺寸現(xiàn)場(chǎng)組裝而成。服裝工廠根據(jù)美國(guó)男女航天員的身材，先設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出各種不同尺寸的服裝部件，如上半身、下半身、上肢和手套等，并將這些服裝部件從工廠直接運(yùn)到約翰遜航天中心的倉(cāng)庫(kù)。然后服裝技術(shù)員對(duì)每個(gè)航天員量體，根據(jù)測(cè)量出的尺寸組裝服裝，接著進(jìn)行試穿，直到航天員試穿滿意，最后服裝技術(shù)員才正式組裝服裝。一般是先組裝訓(xùn)練用服裝，然后再組裝飛行用服裝。航宇局要求，訓(xùn)練用服裝必須在航天飛機(jī)發(fā)射前9個(gè)月組裝好，而飛行用服裝必須在發(fā)射前4個(gè)月組裝好。