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隨著我國載人航天工程的不斷推進,人們(men) 見證了一個(ge) 個(ge) 令人振奮的航天事業(ye) 的裏程碑。從(cong) 空間站的建設和維護,到月球探測計劃,不同的任務麵臨(lin) 著各異的挑戰與(yu) 風險,這些都要求有不同的航天服來為(wei) 航天員的生命安全保駕護航。它們(men) 如同航天員的第二層皮膚,在極端的太空環境中給予最堅實的守護,開啟人類探索宇宙的嶄新篇章。
中國艙外航天服的“飛天”之路
2008年9月27日,我國航天員翟誌剛進行了首次太空行走,在距地球300多公裏的太空之中,中國研製的第一套艙外航天服 “飛天” 首次驚豔 “亮相”,這標誌著我國成為(wei) 世界上第三個(ge) 獨立掌握出艙活動技術的國家。2021年7月4日,航天員劉伯明、湯洪波身著中國自主研製的新一代“飛天”艙外航天服,先後從(cong) 天和核心艙節點艙成功出艙。“飛天”艙外航天服作為(wei) 執行中國空間站任務的重要裝備,其設計理念獨具匠心。

航天員劉伯明身著新一代“飛天”艙外航天服順利出艙
“飛天” 艙外航天服從(cong) 內(nei) 到外分為(wei) 六層,包括舒適層、備份氣密層、主氣密層、限製層、隔熱層和外防護層。它具備防輻射、溫度調節和壓力調節等重要功能,同時擁有完備的生命保障係統。

“飛天”艙外航天服
“飛天” 艙外航天服的設計非常巧妙,它重而不笨、行動靈活,巧妙的利用仿生結構使關(guan) 節活動更加自如。上下肢的所有關(guan) 節處使用氣密軸承,讓航天員的手腳可隨意轉動的同時,嚴(yan) 格保證了氣密性。其背包是航天服穿脫口的密封門,內(nei) 部安裝了艙外航天服生保設備,背包殼體(ti) 下端裝有備用氧瓶等。背包關(guan) 閉通過拉緊鋼索和操作關(guan) 閉手柄來完成。
“飛天”艙外航天服在保障航天員生命安全方麵的關(guan) 鍵技術
2021年7月4日,航天員劉伯明、湯洪波成功出艙,向世界展示了中國自主研製的新一代“飛天”艙外航天服。新一代“飛天”艙外航天服保障航天員生命安全方麵的關(guan) 鍵技術在這次飛行任務中發揮了重要作用。
“飛天”艙外航天服是保障航天員在太空惡劣環境中安全的關(guan) 鍵裝備,其技術複雜,相當於(yu) 微型載人航天器,是一個(ge) 國家載人航天實力的重要體(ti) 現。
它由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成,服裝最裏層是襯裏和尿收集裝置,襯裏外是液冷通風層用於(yu) 散熱,再往外是加壓氣密層產(chan) 生一定壓力,然後是限製層防止向外膨脹,限製層外是隔熱層應對大溫差變化,最外麵是保護層,具有多種功能。
至於(yu) “飛天” 艙外航天服的頭盔,具有極為(wei) 寬闊的視野。其麵窗更是多達4層,其中兩(liang) 層中間填充有高純氮氣,用於(yu) 防止起霧,麵窗的外麵一層是防護鏡,最外層則是可活動的鍍金濾光鏡,當航天員迎著陽光工作時,可以將其拉下,避免光線直接照射到眼睛。

新一代“飛天”艙外航天服的頭盔示意圖
它的手套外層為(wei) 纖維織物,並且有兩(liang) 層由特殊隔熱橡膠製造的氣密層,能夠耐受高達100℃的高溫,不過手套的指尖部分僅(jin) 有一層氣密層,以便讓航天員保持觸覺。靴子由壓力靴和艙外熱防護套靴組成,以便航天員腳部受到足夠的保護。
“飛天”的“控製板”設在前胸位置,用於(yu) 操作各種設備,是其“大腦”之所在。由於(yu) 穿上艙外航天服後,航天員難以看到胸口的開關(guan) ,所以“飛天”在左手腕處設有一麵小鏡子,以便讓航天員借助鏡像來觀察。
此外,航天服背部有便攜式生命保障係統提供氧氣等維持生命所需條件,太空行走時間較長時還裝有飲水袋和放置食物棒的長孔。
我國空間站所使用的“飛天”艙外服是目前世界最先進的航天服之一,這離不開航天工作者的共同努力。現在航天事業(ye) 發展到了月球探測階段,為(wei) 了應對月球複雜的環境,研發團隊設計研發出了新的航天服——登月服。
登月服:為(wei) 探測月球而生

中國登月服首次亮相
2024年9月28日,登月服外觀在中國首次亮相。登月服是在艙外航天服的基礎上發展設計而來的。登月服相較於(yu) 艙外航天服整體(ti) 性更加凸顯,外部設備元器件呈現小型化、集成化,更像一件真正的“衣服”。它繼承了艙外航天服的許多先進技術和設計理念,同時針對月球表麵的特殊環境進行了一係列的創新和改進。
月球環境十分惡劣,表麵晝夜溫差極大,白天溫度高達127℃,夜晚則降至-183℃。登月服采用了高效的隔熱和保溫材料,以確保航天員在極端溫度下的生命安全。這些材料通常具有多層結構,包括反射層、隔熱層和保溫層等。為(wei) 了進一步適應月球表麵的溫度變化,登月服還配備了先進的溫度調節係統。這個(ge) 係統能夠根據航天員的身體(ti) 狀況和外界環境的溫度變化,自動調節航天服內(nei) 部的溫度。溫度調節係統通常包括加熱元件、冷卻元件和溫度傳(chuan) 感器等。
月球表麵沒有大氣層的保護,直接暴露在宇宙射線和太陽輻射之下。因此登月服的結構設計也考慮了輻射防護的要求。例如,登月服的麵罩采用全景式防眩光麵窗,能夠最大限度地減少輻射的入射角,提高輻射防護效果。
月球表麵布滿了塵埃,這些塵埃非常細小,且具有一定的粘附性。為(wei) 了防止塵埃進入航天服內(nei) 部對航天員的身體(ti) 造成傷(shang) 害,登月服的外層和麵罩采用耐磨、防粘附的材料,能夠有效地阻擋塵埃的附著。同時,登月服的關(guan) 節部位和密封件也進行了特殊的設計,以防止塵埃的進入。

登月服關(guan) 節配置進行了改進
此外,登月服之所以能夠支持航天員長時間在月麵進行活動,離不開其獨特的功能特性。登月服通過其生命保障係統為(wei) 航天員提供必需的氧氣,調節溫度,去除二氧化碳,讓航天員的生命安全得到有力保障。同時,它能通過壓力防護保持內(nei) 部合適的壓力,避免真空環境給航天員帶來傷(shang) 害。此外,通信係統讓航天員與(yu) 地麵控製中心保持順暢溝通,能源供應則為(wei) 設備和係統持續提供電力支持。正因如此,航天員才能在月麵上長時間活動。
未來的中國航天會(hui) 在“飛天”艙外航天服和登月服的設計和技術創新上麵不斷改善,讓它們(men) 為(wei) 空間站建設和探測月球做出更大的貢獻,為(wei) 人類探索太空提供了強有力的支持。
部分信息來源於(yu) 央視網、科普中國、光明網。
(科學性審核:中國空間學會(hui) 科普與(yu) 教育委員會(hui) 委員,李良)
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