中國自主研制“飛天”艙外航天服

　　我國研制的“飛天”艙外航天服每套總重量120公斤，造價約3000萬元人民幣,可靠系數(shù)0.997,可在太空環(huán)境下工作4小時，具有環(huán)境控制與生命保障及艙外通信功能，各項技術(shù)指標(biāo)完全滿足“神七”飛行任務(wù)需要。 　　在“神七”氣閘艙里，有2套艙外航天服，分別為我國研制的“飛天”艙外航天服和俄羅斯研制的“海鷹”艙外航天服。 　　艙外航天服主要由頭盔、服裝、手套和靴子組成，其主要功能有：空間環(huán)境防護(hù)，包括真空壓力防護(hù)、空間熱防護(hù)、空間輻射與微塵流防護(hù);工效保障，包括操作工效保障、視覺保障;環(huán)境控制與生命保障，包括供氧調(diào)壓、通風(fēng)凈化、主動遙控等。 　　在技術(shù)上，艙外航天服的研制主要有以下幾個難點：活動密封技術(shù)、高度集成、安全可靠性設(shè)計技術(shù)、地面模擬試驗。之前，只有美、俄兩國有艙外航天服。

　　航天服的左臂上印著鮮紅的國旗,右臂上有兩個大字：“飛天”。“飛天”是中國研制的第一代艙外航天服，整體設(shè)計和各部件的設(shè)計、組裝都是中國人自己完成的。就完成目前任務(wù)的能力而言，接近國際水平。

　　從內(nèi)到外，艙外服分為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(fù)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，以及最外面的外防護(hù)層。外層的防護(hù)材料可耐受正負(fù)100攝氏度以上的溫差變化，堪稱國內(nèi)最貴的服裝面料。服裝上肢(袖子)和下肢(褲腿)的長度可以根據(jù)每個航天員的身長進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)大小，一套航天服可以用于不同身材的航天員，身高1.60米-1.80米的人都可以穿。

　　——最里面一層是舒適層，它是用特殊處理過的棉布制成，最大特點是絕對不起靜電，因為艙外服里面是純氧，一有靜電就會著火。

　　——備份氣密層，由1毫米左右的橡膠板構(gòu)成，與上肢等關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)粘貼在一起，形成相匹配的形狀。

　　——主氣密層，這一層所用的橡膠布的氣密程度是滴水不漏。它是個整體結(jié)構(gòu)，完全覆蓋服裝主要的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括軀干、背包。它既要能充氣加壓，又不能讓服裝過于膨脹，還要讓各關(guān)節(jié)活動自如，技術(shù)難度非常大。

　　——限制層，是用強(qiáng)度很高的材料構(gòu)成，因為無論是備份氣密層，還是主氣密層，承受的壓力是很小的。可以說，限制層是主承力層。

　　——真空屏蔽隔熱層，它由5-7層涂鋁的聚酯薄膜構(gòu)成，各膜之間用網(wǎng)絡(luò)物隔開，貼在一起形成應(yīng)對真空溫差、輻射等惡劣環(huán)境的強(qiáng)大屏蔽。

　　——外防護(hù)層，是一種特殊的紡織面料，目前是國內(nèi)最昂貴的布料，可以在溫度±100℃之間保持完好無損，耐磨損、反射性強(qiáng)，太陽光照射上去后都反射回去了，吸收很少。

　　頭盔：面窗細(xì)分四層

　　“飛天”頭盔的制作材料由黑龍江一家科研院所提供。頭盔的面窗共有4層，其中兩層充壓結(jié)構(gòu)間將被充入高純氮氣。外面還有一層防護(hù)面窗，再外層則是濾光面窗。濾光面窗對太陽光的折射率很低，一旦航天員迎著高強(qiáng)光照面，就可拉下這層面窗。

　　頭盔的兩側(cè)還各有一個照明燈，能夠照亮服裝的胸前部分，這有利于航天員在光照不足的陰照面操作。

　　與照明燈一樣位于頭盔兩側(cè)的還有報警指示燈，一旦服裝出現(xiàn)意外，報警燈就會閃起，并能發(fā)出語言報警。

　　此外，“飛天”頭盔上還裝有攝像頭，可以拍攝航天員出艙操作時的情景。

　　飛天頭盔的優(yōu)點在于其視野比其他同類產(chǎn)品要大，這在制造技術(shù)上要求很高，相關(guān)的科技人員花費了數(shù)年時間才攻下頭盔制造的難關(guān)。

　　前胸設(shè)備：通過手腕反射鏡操作

　　“飛天”艙外航天服的前胸是其“大腦”所在。

　　服裝胸前的電控臺是電器系統(tǒng)的核心，內(nèi)有服裝加電、泵、風(fēng)機(jī)、數(shù)管、照明、電臺開關(guān)、OLED顯示器、機(jī)械式壓力表等設(shè)備。

　　與電控臺相鄰的是氣液控制臺，它控制著服裝氣路和液路系統(tǒng)的核心部件，里面有20多個閥門，以保證正常供氧和應(yīng)急供氧，切換主備氧氣瓶和氣體壓力主備設(shè)施。

　　“飛天”服裝前胸的操作開關(guān)有10多個，其中的消聲鍵可以兩用，包括消除警報聲，以及顯示器在兩個屏幕中切換。

　　有趣的是，因為視野所限，航天員并不能看到胸前和腰胯部的設(shè)備，只能通過兩只手腕上的反光鏡反射進(jìn)行操作。

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　　手套觸覺：靈敏度可撿鉛筆

　　“飛天”航天服的肩、肘、腕三個上肢關(guān)節(jié)是氣密軸承裝置，雙層密封但能轉(zhuǎn)動，其中有專用的調(diào)節(jié)帶，可以調(diào)節(jié)尺寸適合不同人穿用。因為出艙活動主要靠上肢，所以下肢的膝、踝關(guān)節(jié)活動能力沒有上肢要求高，但下肢和襠部都有多處調(diào)節(jié)帶。

　　“飛天”航天服的手套在指尖部分只有一層氣密層，可以保持觸覺。這些手套分不同型號。制造時將14個人的手部數(shù)據(jù)利用三維掃描技術(shù)，制造出適合亞洲人的手套，分大小號，其靈敏度可以幫助航天員握住25毫米如鉛筆般粗細(xì)的東西。

　　掛鉤雙繩：艙外活動交替使用

　　“飛天”航天服上有兩根臍帶，其中01號臍帶長8米，02號臍帶長4米。這種臍帶將航天服與飛船連接在一起，航天員出艙后，在自主模式下并不用電臍帶，但一旦出現(xiàn)意外，作為應(yīng)急供氧管的臍帶就會發(fā)揮作用。

　　航天服上的2個安全掛鉤對于這次任務(wù)非常重要。航天員出艙時，掛鉤可以起到安全防護(hù)作用，使航天員出艙不脫離艙體。

　　這兩個掛鉤上的繩子一長一短，一根3米，一根1米。1米的繩子承重1噸，由于比較短可以防止纏繞，它呈折疊狀，一旦在外力作用下展開，就表明航天員已經(jīng)離開飛船。另一根3米長的繩是彈簧繩，可拉長，也能承受1噸重。

　　具體操作時，出艙的航天員要交替使用兩個掛鉤，像攀巖那樣才能實現(xiàn)艙外活動。

　　穿衣程序：自下而上

　　上天后航天員要將掛在氣閘艙壁上的服裝產(chǎn)品從支架上取下，放在服裝架上，解包，檢查，進(jìn)行組裝。

　　穿衣時，航天員先坐在艙外服背包門框上。背包兩側(cè)是供氧部件，航天員先把下肢穿好，把服裝與液冷服連接。液冷服能散熱70%-80%，是彈性網(wǎng)狀織物制成并帶有帽子，在網(wǎng)格之間穿有注滿水的軟管，軟管結(jié)構(gòu)主要集中在人體頭部、軀干、大腿等部位。液冷服的肩肘和腰部等怕涼的地方都加了特殊的羊毛氈進(jìn)行防護(hù)。

　　飛天航服：可用五次

　　“飛天”航天服的每一處設(shè)計極其講究，小到一個襻扣都要考慮實際應(yīng)用。據(jù)專家介紹，我國自行研制的“飛天”艙外航天服因為不帶有制動裝置，所以與美國航天服不同，而接近于俄羅斯航天服。

　　這套服裝可以重復(fù)使用5次左右。但據(jù)消息人士稱，神七的飛行任務(wù)中，“飛天”艙外航天服將留在氣閘艙中留軌，不過其中的手套要帶回。

　　軀干殼體：保護(hù)生命的盔甲

　　軀干殼體是艙外航天服的主體，是航天服的裝配集成中心，各種設(shè)備、儀器都要與之連接，是艙外航天服研制的重中之重。

　　艙外航天服軀干殼體為鋁合金薄壁硬體結(jié)構(gòu)，與背包系統(tǒng)裝配后共同承受地面運輸、上升段的各種載荷，具有壓力防護(hù)、載荷支撐、密封等功能，是名副其實的航天員的生命“盔甲”。神奇的是，這副“生命盔甲”的軀干殼體為鋁合金薄壁硬體結(jié)構(gòu),壁厚僅1.5毫米。

　　呼吸系統(tǒng)：進(jìn)出氣關(guān)口

　　艙外航天服上有呼吸系統(tǒng)，這是為航天員自動供給人造空氣、排出廢氣、調(diào)節(jié)安全氣壓和凈化航天服內(nèi)異味的關(guān)鍵系統(tǒng)，關(guān)系到航天員的生命保障和呼吸舒適度。

　　據(jù)悉，艙外航天服內(nèi)的空氣質(zhì)量，既能自動將多種氣體混合成人造空氣，又能及時自動排除人體廢氣，還能自動將服內(nèi)氣壓控制在安全范圍值以內(nèi)，并能自動凈化服內(nèi)異味，保證呼吸舒適度。

　　電臍帶：萬無一失的生命通道

　　在航天員離開“神舟七號”走向神秘太空時，與飛船連接全靠一條“電臍帶”，這個包括航天服電纜網(wǎng)、掛包電纜網(wǎng)和航天服氣壓調(diào)節(jié)行程開關(guān)等在內(nèi)的系統(tǒng)均承擔(dān)著向航天服各組成部分供電和傳輸信號的重要使命。

　　“電臍帶”還是一根可以隨時把航天員拉回艙內(nèi)的“繩子”，其上的臍帶數(shù)據(jù)處理器可以將采集到的航天服、艙載設(shè)備信息實時傳送給飛船的數(shù)管分系統(tǒng)，并將自身的信息通過測控通信傳回地面。這樣，航天員在太空行走的安全性得到了充分的保障。“電臍帶”的柔軟度如同普通的膠質(zhì)水管一般，良好的柔軟度保證了航天員在太空活動靈活自如。