誰知道神七宇航員的航天服是怎么做的

航天服是保障航天員的生命活動和工作能力的個人密閉裝備。可防護空間的真空、高低溫、太陽輻射和微流星等環(huán)境因素對人體的危害。在真空環(huán)境中，人體血液中含有的氮氣會變成氣體，使體積膨脹。如果人不穿加壓氣密的航天服，就會因體內(nèi)外的壓差懸殊而發(fā)生生命危險。航天服是在飛行員密閉服的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多功能服裝。早期的航天服只能供航天員在飛船座艙內(nèi)使用，后研制出艙外用的航天服。現(xiàn)代新型的艙外用航天服有液冷降溫結(jié)構(gòu)，可供航天員出艙活動或登月考察。航天服按功能分為艙內(nèi)用應急航天服和艙外用航天服。艙內(nèi)航天服用于飛船座艙發(fā)生泄漏，壓力突然降低時，航天員及時穿上它，接通艙內(nèi)與之配套的供氧、供氣系統(tǒng)，服裝內(nèi)就會立即充壓供氣，并能提供一定的溫度保障和通信功能，讓航天員在飛船發(fā)生故障時能安全返回。飛船軌道飛行時，航天員一般不穿航天服。艙內(nèi)用航天服航天服由頭盔、服裝、手套和靴子組成。頭盔通過頸圈與服裝連接。頭盔上的面窗平時可隨意啟閉，緊急時可在數(shù)秒鐘內(nèi)自動或手動關(guān)鎖。艙外用的航天服由外罩、真空隔熱層、氣密限制層、通風結(jié)構(gòu)和液冷服組成。手套與衣袖通過腕部斷接器連結(jié)，脫戴很方便。靴子有的與服裝連成整體有的與服裝分開穿著。全套航天服重約30～40千克。航天服的另外兩個部件是可隨時連接的手套和靴子。手套與服裝通過腕圈接連，是服裝壓力層的延續(xù)。它要符合穿戴者手型，能快速穿脫戴，在各手指關(guān)節(jié)部分有波紋結(jié)構(gòu)，便于操作。航天靴由壓力靴和艙外熱防護套靴組成，其中壓力靴是服裝氣密加壓限制層的延續(xù)。通常將踝部活動關(guān)節(jié)設(shè)計在壓力靴上，并與壓力服相連接。航天服內(nèi)部還設(shè)有廢物收集裝置，用于在緊急情況下收集、貯存和輸送大小便用。艙外用航天服艙外用的航天服除有艙內(nèi)航天服的所有各層外，還有三層：一是真空隔熱層，用于保護航天員在艙外作業(yè)或在月球與其它星體表面活動時，不受艙外環(huán)境過熱、過冷的侵襲，又可防止服裝內(nèi)部的熱量散失。二是液冷服，它是將艙內(nèi)航天服的通風散熱層管內(nèi)的氣體改為液體而成。航天員在艙外作業(yè)有時長達幾個小時，身體產(chǎn)生的熱量多，靠氣體散熱達不到散熱要求，而液態(tài)冷卻工質(zhì)就可很好把熱散掉。三是最外層，它除要有防高熱、防磨損和保護內(nèi)部各層的功能外，還要有防太陽輻射的功能和連接其它裝具的接口。例如，與航天員艙外活動時的臍帶連接，與身背攜帶式生保環(huán)境裝備、太空機動飛行機構(gòu)的連接等。航天服的頭盔由頭盔殼、面窗結(jié)構(gòu)和頸圈等組件構(gòu)成。目前在載人航天中使用的頭盔有軟式與硬式兩種，其中硬式頭盔又分為固定式和轉(zhuǎn)動式二種。軟式頭盔大多數(shù)作為艙內(nèi)航天服的組件。轉(zhuǎn)動式頭盔在其頸圈上有氣密活動軸承，但密封環(huán)節(jié)增多會降低氣密性與結(jié)構(gòu)可靠性，增加設(shè)計難度?，F(xiàn)以固定式全透明的鐘罩式頭盔為例，介紹其結(jié)構(gòu)組成。頭盔殼是頭盔的主體，其材料應具有強度大、抗沖擊和足夠的耐熱性等優(yōu)點。在其面窗部位上有良好的光學性能。頭盔內(nèi)腔壁有硬襯墊和軟襯墊，襯墊上鑲有細管道，它兼有減震、隔熱、消聲、通風和供氧等功能。其內(nèi)腔要適于戴通訊頭盔，允許頭在里面左右轉(zhuǎn)動，尺寸要與穿戴者的頭形相適應。還要留有安裝生理測試部件、有利于排出人體呼出的二氧化碳和水汽的空間。除上述各種要求外，面窗還應有良好的光學性能和廣闊的視野。頭殼的面窗部分除應有透光良好外，還要有防霧、去濕的措施，因為航天員出艙活動時會遇上-150℃的低溫，面窗內(nèi)的溫度也會下降。當降到空氣露點以下時面窗上就會結(jié)霧，妨礙航天員的視線。目前已用的方法有通風去濕法、雙層面窗法、電熱面窗法和化學防霧劑等，以保障面窗的透明度。否則，影響航天任務的執(zhí)行。例如，1966年美國雙子星座9號飛船的航天員，在太空用載人機動裝置進行飛行時，因面窗起霧而看不清外邊的情景，未能完成太空行走中的特定航天任務。頸圈是連接服裝與頭盔的關(guān)鍵部件，分上、下兩圈，在穿戴服裝與頭盔時，先將上下圈連接上，再連接頭盔與服裝。它要求穿脫方便，具有良好的氣密性和加接強度。在緊急情況下，要有使穿戴者本人能快速斷、接、鎖緊操作的機構(gòu)，便于及時與頭盔或服裝斷開或連接。航天服也稱宇宙服、宇航服，是在載人航天中航天員穿的一種服裝系統(tǒng)。實際上它是航天員必備的個人防護救生裝備。從功能上看，航天服有艙內(nèi)航天服和艙外航天服兩種；從服裝內(nèi)壓上看，有低壓航天服和高壓航天服之分；從其結(jié)構(gòu)上看，可分為軟式、硬式和軟硬結(jié)合航天服。目前，美國和俄羅斯使用的都是軟硬結(jié)合式的航天服。無論哪種航天服都由多層組成，它們互相連接形成一個整體服裝，但要求各層的質(zhì)量要高、要輕、不能過厚，以避免影響航天員的行動。以艙內(nèi)使用的低壓航天服為便，其基本結(jié)構(gòu)與功能是這樣的；由最貼身的里層往外數(shù)，第一層為內(nèi)衣褲，選用純棉布或棉麻布制服。第二層是保暖層，它和內(nèi)衣褲結(jié)合，選用羊毛制品或合成纖維片制成，起保溫和隔熱的作用。第三層為通風散熱層，其結(jié)構(gòu)比較獨特，是由很長的微細管道連接在衣服上而制成的，在人體與外界隔絕的情況下，它可以把人體產(chǎn)生的熱、水和氣味帶出去。第四層是氣密加壓限制層，它既要充氣加壓，使身體有足夠的壓力，不能漏氣，又不能使服裝過于膨脹，防止外界的磨損，還要使各關(guān)節(jié)活動自如。所以這一層結(jié)構(gòu)的選材和設(shè)計都比較難，是航天服裝的關(guān)鍵層。第五層為隔熱層，也叫真空隔熱層。艙內(nèi)航天服可以不加這一層。例如，美國阿波羅號飛船、航天飛機上用的航天服都沒有這層，而蘇聯(lián)的上升號飛船和俄羅斯的聯(lián)盟號飛船中使用的艙內(nèi)航天服就有這一層。這是由5~7層涂鋁的聚脂薄膜構(gòu)成，各膜之間用網(wǎng)絡物隔開，貼在一起形成屏蔽。它有良好的隔熱和防輻射作用，艙外航天服必須有這層。最外邊一層是外罩層。這個外套要求防磨損力強、耐高溫，除能防護內(nèi)部各層不受損壞外，還要注意到顏色，一般用白色或金黃色為好。編輯本段航天服的發(fā)展世界上第一個使用航天服裝備的人是美國冒險家威利·波斯特。二十世紀30年代初，他駕駛“溫尼妹號”單座機在向橫越北美大陸飛行的挑戰(zhàn)中，將飛機上升到同溫層。當時波斯特身穿的高空飛行壓力服，是用發(fā)動機的供壓裝置送出的空氣壓吹起來的氣囊。第一代航天服近代的航天服是1961年在美國問世的。當年5月阿侖·謝潑德第一個成功地進行了美國最早的載人航天飛船計劃——水星計劃的亞軌道飛行。飛行所用的航天服，是由當時美海軍的高性能戰(zhàn)斗機飛行員穿著的MK-4型壓力服加以改進的。這種航天服由氯丁橡膠涂在布上的防護層和經(jīng)過氧化鋁處理的強化尼龍的內(nèi)絕熱層疊合而成，肘和膝關(guān)節(jié)部分縫入了金屬鏈，容易彎曲。但是，當內(nèi)壓提高時，航天員難以活動身體。第二、三代航天服60年代中期在實施雙子星座計劃時，美國又開發(fā)了第二代航天服。這種航天服在封入空氣壓的壓力囊外蒙上了一層用特氟綸混紡材料織成的網(wǎng)，即使空氣壓使航天服整體膨脹也容易彎曲。由于雙子星座計劃要求航天員進入太空在軌道上作會合或入塢的活動，所以這種航天服具有極佳的運動性。第三代航天服是實施阿波羅計劃時使用的航天服。月面活動與浮游在太空活動的情形不同，必須一邊步行在遍地皆是巖石的月球表面，一邊彎下身體采取巖石標本。再者，要求保護航天員能經(jīng)受強烈的太陽光輻射，以及使從天而降的微小隕石砸在身上也不致破損。這種航天服在關(guān)節(jié)周圍制成伸縮自如的褶皺，大大提高了運動性能。但是，必須穿著特殊的“內(nèi)衣”。這種幾乎蓋住全身的網(wǎng)狀內(nèi)衣縫入了長達100米猶如意大利空心面條那么粗的盤成網(wǎng)狀的管子，管內(nèi)流過冷水，吸走航天員身上散發(fā)的熱量，并排到宇宙空間，所以航天員穿上后感到十分舒適。穿在內(nèi)衣外的航天服由內(nèi)絕熱層、壓力層、限制層抑制壓力層的膨脹幾層重疊，最外面還蒙上聚四氟乙烯與玻璃纖維制成的保護層。再戴上強化樹脂制成的盔帽、與航天服幾乎一樣多層的手套，穿上金屬網(wǎng)眼的長統(tǒng)靴，就是完整的阿波羅航天服了。阿波羅航天服與過去的航天服相比，根本的差別是采用了便攜式生命保障系統(tǒng)，即將生命保障系統(tǒng)固定在背上，以進行供氧、二氧化碳的凈化和排除體熱。航天飛機用航天服現(xiàn)在航天飛機上的航天員使用的航天服可以說是第四代航天服了。在此之前，航天服是定做的，不僅開發(fā)和制作上耗費巨資和時間，而且一件航天服只能用一次，已遠遠不能適應新的需要了。航天飛機用的航天服不是定做的，它是根據(jù)人體的造型把航天服分成幾部分，分別被規(guī)格化為“特大”到“特小”幾種尺寸，然后成批生產(chǎn)，加工成現(xiàn)成的服裝。航天員只要從中選擇合身的各部分，重新加以組合就可得到一套滿意的航天服了。使用后，也不像過去那樣送進博物館，而是把航天服再分解，各部分清掃后再次使用，計劃使用壽命是15年以上。在阿波羅時代穿好一身航天服需要1小時，現(xiàn)在穿航天飛機用航天服包括生命保障系統(tǒng)在內(nèi)的艙外機動裝置只要10～15分鐘就足夠了。新的生命保障系統(tǒng)可在長達7個小時內(nèi)向劇烈消耗體力的航天員供給必要的氧、冷卻水、電力。不僅如此，頭盔內(nèi)側(cè)還可供給500毫升的飲料和少量的航天食品。至于大小便的處理，在進行艙外活動前，必須在艙內(nèi)大便完畢，而小便可以在航天服中排泄，因為配備了尿抽吸裝置。目前，還只有供男性使用的裝置，女性用的尿布型正在開發(fā)之中。將來，女航天員也不用為排尿擔心了。為了迎接空間站時代的到來，現(xiàn)在美國航宇局正在致力開發(fā)新的航天服。盡管建造空間站穿著航天飛機用的航天服也可以，不過進入太空活動前，航天員還先要做準備工作。即必須呼吸純氧4個小時，或在氣壓為0．69毫米汞柱的艙內(nèi)呆上大約12個小時，然后再呼吸純氧40分鐘，目的是將體內(nèi)的氮排出，同時使身體適應低壓環(huán)境。如果不做這樣的準備工作，由于航天服內(nèi)只有0．3個大氣壓，體內(nèi)氮因急驟減壓而形成氣泡，會使航天員患與潛水員一樣的沉箱病。顯然，這種航天服難以適應今后在太空中頻繁活動的需要。據(jù)美國航宇局預測，太空時代，每個航天員每年需在太空中工作1000小時，為此要求航天服不但耐用，而且要大幅度降低成本?，F(xiàn)在正在開發(fā)的航天服，與過去的航天服相比，外觀上有明顯的不同，全身是金屬鎧甲那樣的剛性結(jié)構(gòu)，僅關(guān)節(jié)部分是可折皺的軟結(jié)構(gòu)。這種航天服的內(nèi)壓可提高到0．54個大氣壓，所以航天員穿這種新航天服進入太空之前不需要準備過程，也不用再為沉箱病擔心。但是，內(nèi)壓提高使這種新航天服變得笨拙，運動性差。目前已試制成的這種航天服重達90千克，穿在身上根本無法在地面上行走。所幸的是，在太空中，再重的物體也失去了重量。航天服的制造和發(fā)展時間還相當短，未來的航天服將更適合人類航天和在太空生活的需要!編輯本段穿戴航天服的步驟航天員穿戴艙外航天服有一套嚴格的步驟和順序，而且不同型號的航天服穿脫的順序也不一樣。我們這里以美國航天飛機艙外航天服為例進行介紹。整個穿衣過程共分10個步驟完成：① 穿強力吸尿褲。② 穿液冷通風服。③ 帶上生物電子聯(lián)結(jié)裝置。在這種裝置上有測量航天員心率的傳感器和與外界進行通話聯(lián)絡的電子設(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小食品袋和一個飲水袋，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。因為航天飛機氣閘艙內(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。這樣一來當航天員要穿服裝上半身時，必須蹲下身體，手臂向上伸，采取一種跳水運動員跳水的姿勢鉆進服裝內(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，而是通過臍帶呼吸從航天飛機軌道器提供的氧氣。⑧ 向服裝加壓，并由航天員對服裝進行測試，目的是保證服裝不漏氣，而且內(nèi)部壓力穩(wěn)定。測試的重點是氣體流量、冷卻水和電池的功率。⑨ 開始呼吸純氧，進行吸氧排氮。即將體內(nèi)的氮氣排除，目的是預防減壓病。⑩ 關(guān)閉氣閘艙的內(nèi)艙門，氣閘艙進行減壓。當氣閘艙內(nèi)的壓力降低到零時，打開氣閘艙的外艙門，同時航天員應將服裝與氣閘艙的所有聯(lián)結(jié)斷開，將安全帶的掛鉤勾在艙外的固定桿上，這時航天員即可出艙進行太空行走。/飛天/航天服“飛天”航天服飛天艙外航天服檔案名稱簡介：飛天航天服重量：120公斤顏色：白色造價：約3000萬元組成：用料軟硬結(jié)合，從上到下依次是頭盔、上肢、軀干、下肢、壓力手套、靴子適用：四肢裝有調(diào)節(jié)帶，通過調(diào)節(jié)上臂、小臂和下肢的長度，身高1.60米-1.80米的人都能穿上耐力：可支持4個小時艙外活動，并可重復使用5次上肢關(guān)節(jié)巧妙地利用仿生結(jié)構(gòu)，使關(guān)節(jié)活動更加自如。腕鏡手腕處裝有一面小鏡子，航天員可以通過它隨時察看自己身上的各種開關(guān)。背包高1.3米，是航天服穿脫進出口的密封門，在背包殼體內(nèi)安裝艙外航天服生保設(shè)備，背包殼體下端安裝有掛包、備用氧瓶等。背包關(guān)閉通過拉緊鋼索和操作關(guān)閉手柄完成。頭盔經(jīng)過科研攻關(guān)，“飛天”航天服頭盔的視野比其他同類產(chǎn)品要大。攝像頭 頭盔還有攝像頭，可拍攝航天員出艙操作。照明燈 兩側(cè)各一照明燈，可照亮服裝胸前部分，方便航天員在陰暗面操作。報警指示燈 兩側(cè)有報警指示燈，一旦服裝出現(xiàn)泄露報警燈閃。同時還有語言報警。面窗 其面窗4層，2層充壓結(jié)構(gòu)，2層之間充高純氮氣，防結(jié)霧，外面是防護面窗，外層是濾光面窗，對太陽光折射率低，迎著光照面可拉下它。手套為每位航天員量身定做，看上去特別厚實，有點像拳擊手套。外層 熱防護手套外層為纖維織物，有兩層氣密，使用特殊隔熱橡膠材料，能耐受高溫到100℃。指尖 指尖部分，只有一層氣密層，保持觸覺。手指背部位內(nèi)有兩層真空屏蔽隔熱層。手心 在手心握物部位設(shè)置有凸粒狀橡膠，主要為防滑。手套可握住25毫米的鉛筆粗細的東西。熱防護蓋片 在手背有可翻折的熱防護蓋片，用于覆蓋手指部位，提高此部位的熱防護能力和保證手指的關(guān)節(jié)活動性。手表專門設(shè)計的航天手表，材料適合航天特殊環(huán)境。外觀 它比一般手表表盤大，實現(xiàn)功能也比普通手表多，上有三個小表盤，分別是小時、分鐘、秒?？梢宰x北京時間和飛行時間，另外可以轉(zhuǎn)動表盤記時。用途 航天手表可讓航天員在漆黑的太空中，清楚地知道地球的晝夜之分。保障航天員的生活規(guī)律與地球同步，不至于打亂生物鐘。衣料航天服須真空屏蔽隔熱，所用織物要多種織法結(jié)合起來才能達到強度要求。層次 航天服6層：由特殊防靜電處理過的棉布織成的舒適層、橡膠質(zhì)地的備份氣密層、復合關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)組成的主氣密層、滌綸面料的限制層、通過熱反射來實現(xiàn)隔熱的隔熱層、最外面的外防護層。軀干達到7層，最厚的是掛包有20層。金錢這次神奇問天用的服裝值：30000000元