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2008年9月27日的神舟七号飞行任务中,我国宇航员翟志刚穿着中国“飞天”舱外航天服完成出舱任务,刘伯明穿俄罗斯“海鹰”航天服辅助,太空行走总时长不到20分钟。
讲道理,他们身上的舱外宇航服还可以继续服役很长时间。一般情况下,它可以在三年内被反复使用15次以上。所以这两套价值不菲的舱外宇航服讲道理可以带回来,换副手套之后就可以接着用了。但可惜的是,这两套衣服最后都留在了轨道舱里,随着轨道舱坠入大气层中烧毁了。
身穿的3000万元衣服,为何无法带回地球?为什么这么浪费呢?究其原因,还是神舟飞船的返回机舱没有办法承受更多的负荷了。虽然只是一套衣服,但是舱外宇航服的总重量已经超过了100公斤,也就是说,想把它带回来就相当于返回舱要多上一个人的负荷。
对于返回舱来说,它的技术难点就在于减速和放热。一般情况下,无人返回舱要求在落地前减速到12米每秒以下,而载人返回舱要求在落地前减速到6到9米每秒以内。这对全靠气动减速的返回舱来说是个不小的挑战。为了获得足够的空气阻力,返回舱都被设计成了圆锥形,最底部的防热盾是返回舱抵抗高热和空气阻力的关键。
这个防热盾的面积和整个返回舱的重量是精密匹配的。什么东西会带上返回舱跟着宇航员回来,什么东西应该抛弃,在当初设计飞船时就已经定好了。
返回舱的重量越大,需要的阻力就越大,也就需要更大的底面积。不仅如此,到了降落的最后阶段,返回舱还要打开巨大的降落伞进一步减速,才能达到安全返回的要求。需要回收的重量越大,需要的降落伞和防护盾就越大,整个返回舱的制造成本就会大幅上升。
尤其是返回舱的隔热盾。在返回途中,隔热盾需要承受上千度的高温。在这样的温度下,任何金属都会失去结构强度,所以隔热盾只有隔热功能,对人物来说是应该尽量减小的废重。所以想把舱外宇航服带回来,就意味着要设计更大的返回舱,用更多的燃料和更大的发动机,才能把它送上太空。从这个角度来看,把宇航服带回来代价太高了。
而且最重要的是,返回舱如果太大,相应的结构强度就会减弱,很有可能发生危险。人命才是真正无价的东西,相比之下,让宇航员为了节省3000万去冒风险,可不是我们的风格。宇航员才是我们的无价之宝,和他们比起来,一套宇航服又算什么呢?而且我国的舱外宇航服经过神舟7号的测试,已经验证了国产宇航服的质量,所以它已经完成了自己的任务。
到了现在,我国的空间站正在建设之中,新一代的舱外宇航服在搬运上去之后,就会一直留在空间站里服役到报废为止。在可以预计的未来,这些宇航服在运上去之后,便再也没有机会回到地球了。如果服役期满,它就会像其他废料一样被丢进大气层中完全烧毁。
“飞天”舱外服一共有几层?
航天员一共有两种航天服,一种是舱内航天服,价值大约是10万人民币。另一种是舱外航天服,我国第一代舱外航天服价值约3000万人民币。
那么问题来了,同样是航天服, 为什么舱外航天服要比舱内航天服贵得多呢?
舱内航天服,又被称为“应急航天服”,是航天员在飞船内部穿着的航天服。通常情况下,航天员只有在飞船上升、变轨、下降时,或飞船座舱发生泄漏、压力突然降低时需要穿上舱内航天服,在正常的飞行之中不需要穿着舱内航天服。比如:3名航天员在我国空间站生活时,并不需要穿着航天服。
舱内航天服可以接通舱内的供氧、供气系统,并且能够提供一定的温度保障和通信功能。一旦飞船内部发生泄漏或者压力突然降低,舱内航天服能够暂时保障航天员们的安全。
历史 上,曾经有过因为没有穿舱内航天服,导致宇航员死亡的案例。1971年,苏联联盟11号飞船执行太空任务,执行完任务之后,在返回地球的过程中,轨道舱和返回舱之间的一个通气阀门无意中开启,导致飞船舱内的压力迅速下降,舱内层真空环境,3名航天员因没有穿着舱内航天服而急性缺氧、体液沸腾而死亡。
该事故发生之后,规定在上升和返回段以及出现其他意外情况时,必须要穿上舱内航天服。
舱外航天服其实不仅仅是一套服装,而是一个 微型载人航天器 ,如果没有舱外航天服,航天员将无法进入到宇宙空间。
我们知道,太空中呈真空环境,没有人类赖以为生的氧气;真空还会导致压强降低,而压强降低将会影响液体的沸点,甚至会导致人体体液沸腾。
更为重要的是,太空环境非常恶劣,有许多高能粒子和辐射。这也导致了人体进入到宇宙之中时,如果没有舱外航天服的保护将会立即死亡。
舱外航天服可以为航天员提供三方面的保障:舱外航天服能够让航天员免受太空中的各种有害辐射;能够为航天员提供适宜生存的氧气、压强和温度等;还能够让航天员开展太空作业。
神舟十二号航天员刘伯明、汤洪波先后从空间站天和核心舱节点舱成功出舱,他们所穿的,正是我国自主研发的新一代飞天舱外航天服。
新一代飞天舱外航天服重约120公斤,有6层组成,有很多从里到外分别是:舒适层、备气密层、主气密层、限制层和热防护层、外防护层。
在穿上舱外航天服之前,还要穿上航天内衣和液冷服,之后再穿上重达120公斤的舱外航天服。在航天领域,舱外航天服除了要保障航天员的生命安全之外, 还要具备高度的灵活性, 便于航天员在太空中操作仪器,这也是舱外航天服和飞船最大的不同。
为了保证舱外航天服的灵活性,工作人员制作出了“波纹袖”,而要知道的是,波纹袖的一针一线都是由人工缝制而成,缝制的针孔距离必须要均匀,并且不能来回拆缝。
在关节处,还设计了许多铰链、轴承等,使转动更为灵活,也使得舱外航天服满足了“重,但不笨重”的要求。
相比于上一代舱外航天服而言,新一代舱外航天服的寿命也有所提升,从过去的两年5次,每次4小时,提升到了 3年15次,每次出舱时间在6-8小时 。
据中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任、载人航天工程航天员系统副总设计师张万欣介绍,新一代航天服在3个方面做了重要改进:改变了结构布局设计,提高了服装的寿命,提高了人服能力。
现如今,全世界能完全独立掌握,舱外航天服设计和研制技术的国家只有中国、美国和俄罗斯。可以说, 舱外航天服技术是一个国家载人航天实力的重要体现。
只不过由于返回舱空间大小有限,以及为了减轻重量,舱外航天服一般在使用之后都不会再带回地球;而舱内航天服则是航天员在乘坐返回舱时的必备物资,所以航天员们会穿着舱内航天服返回地球。#湘潭# #揭秘中国新一代飞天舱外航天服# #航天服的工业设计是湘潭大学的#
穿上130公斤航天服只需5分钟
“飞天”舱外服从内到外分6层:舒适层、备份气密层、主气密层、限制层、隔热层、外防护层,具备防辐射、温度调节和压力调节等功能,还有完备的生命保障系统。服装的四肢装有调节带,通过调节上臂、小臂和下肢的长度,身高1.60至1.80米的人都能穿上这套衣服。最外层防护材料可耐受±100℃左右的温差变化。
壳体为铝合金薄壁硬体结构,厚度1.5毫米,抗压能力超过120千帕,经得起地面运输、火箭发射时的震动,还能连接服装各个部位,承受整套服装120千克质量。
神舟十二号航天员将穿着“飞天”舱外服
据悉,这次神舟十二号航天员将穿着进行了大量改进与升级的“飞天”舱外服,它已经组装完毕,高度在2米左右,重100多千克,可支持更长时间的舱外活动,重复使用次数更多,关节处更加灵活。
舱外服的整体效能、可靠性、舒适性有了进一步提高,舱外服的操作动作和信息识别更加迅速、准确,科技感更强,同时具有中国的审美识别性。
神舟十二号航天员刘伯明表示:“我很期待站在机械臂末端那一刻,面向整个茫茫宇宙,随着机械臂摆动,会有一种飞翔的感觉。”
以上内容参考?千龙网-揭秘中国新型“飞天”舱外航天服!神舟十二号航天员将穿着升级版舱外服进行太空行走
穿上130公斤航天服只需5分钟
穿上130公斤航天服只需5分钟,这次神舟十二号乘组在出舱时,使用的是我国自主研制的“飞天”舱外航天服,这套服装是二代的舱外航天服,然后它就是从功能上还是相当于一个微型的载人航天器。
穿上130公斤航天服只需5分钟1这次神舟十二号乘组在出舱时,使用的是我国自主研制的“飞天”舱外航天服,它究竟包含了哪些新的功能?能支持多久的出舱时间?航天员穿着它作业是否舒适?自主研制的背后,有一个怎样的团队?
跟随总台央视记者一探究竟。
总台央视记者 何椿:这里是中国航天员中心舱外服综合性能实验室,今天我们有幸被允许进入到这个实验室里边,然后我们将零距离接触我们中国自主研制的“飞天”舱外服。
设计团队
博学精进,平均年龄35岁
实验室是舱外航天服设计团队待得最多的地方,而张万欣是这个设计团队的领头羊,舱外航天服从最初的设计图纸到最终穿在航天员身上实施出舱作业,她一直全程跟进。从1993年大学毕业来到这里,她一干就是28年。
中国航天员中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师 张万欣:这是我们的实验室,您看墙上这几个字,然后前面是敬业乐群、博学精进这八个字,是我们的一个室训,因为我们的工作压力非常大,也非常艰苦,所以我们要提倡整个队伍是一个快乐的工作、快乐的生活。
记者:是不是咱们的人员也比较年轻?
中国航天员中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师 张万欣:是的,我们整个的队伍平均年龄可能也就只有35岁左右,他们大多都来自高校的一个博士生,或者至少是一个硕士生。
面窗有四层
中间充氮隔热防结雾
在这个平均年龄只有35岁的团队,压力常会被转化为动力,他们最常挂在嘴边的一句话就是:没有最好,只有更好。
中国航天员中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师 张万欣:没有最好,只有更好。我们这套服装是二代的舱外航天服,然后它就是从功能上还是相当于一个微型的载人航天器。它最上面就是一个头盔,整个一个面窗,您看它实际上我们是四层的结构:两层是压力面窗,中间是充氮,然后它可以就是起到一个防结雾的作用,隔热和防结雾;另外最外层这是防护面窗,防护面窗怕他就是在作业过程中也难免有磕碰,可能会划伤,划伤之后就影响视野,所以就把这个防护面窗,这是在轨能更换;最外层这个滤光面窗,滤光面窗航天员根据就是阳照区和阴影区来放下和打开,就是阳照区相当于太阳镜,防止这个光线射入眼睛。
多层设计
应对真空温差和辐射环境
航天员离开空间站进入太空,面临200多摄氏度的温差、空间辐射等一系列考验,而飞天舱外航天服有多层设计,实现了真空防护、高低温防护和辐射防护。
中国航天员中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师 张万欣:每个服装,就是它的每个关键功能都有一个就是冗余备份,所以一旦主份就是失效了,然后备份可以继续工作来保障航天员的安全,我们每套服装生产出来就是研制出来之后要做很多实验,凡是有可能穿这套服装的人都要来试穿。你看这个整个一个上肢,它也是根据咱们的人的关节来设置的,加转动的就用轴承,就可以动,然后臂轴承,还有一个就是腕轴承,一共有三个轴承。
自主工作时间可达八小时
比神七时更安全
新一代飞天舱外航天服无论是原材料、设计,还是确定实验方案、验证总结再改进,都是自主研发。相比于神舟七号翟志刚的出舱舱外服,它的安全可靠性更高,支持舱外活动的时间更久,使用寿命也更长,而最核心也是团队一直孜孜不倦追求突破的,就是如何让舱外航天服穿在身上更加舒适。
中国航天员中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师 张万欣:现在的`服装自主工作时间可以长达八个小时。原来的服装就是一米六五到一米八的人来穿着,然后还是比较大,然后现在是我们就经过改进提升,就是关节的小型化之后,它可以满足了一个一米六到一米八的人穿着使用,适体性越好,它的活动性能才能保障,就是人穿着它就工作起来更轻松。
舱外航天服重130公斤
穿上只需5分钟
此外,飞天舱外航天服可以调节适应每位航天员的体型。虽然重达130公斤,但穿脱起来极其方便快捷。
中国航天员中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师 张万欣:穿五分钟,脱五分钟,这个都是有计时的。一般情况下,受试人员包括航天员都用不了(五分钟),也就在三分钟左右。所有产品,就是所有那个就是金属产品,在经过拓扑设计,能把它镂空的都镂空了,因为它的功能决定了它就只能是这么重。所有其他的产品我们都是要求越轻越好,因为大家知道上行一克,那个产品的重量就等于一克黄金的价值,所以尽量把它做轻。
穿上130公斤航天服只需5分钟2北京时间7月4日14点57分,经过约7小时的出舱活动,神舟十二号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务,航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱,标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。这是继2008年神舟七号载人飞行任务后,中国航天员时隔13年再次实施空间出舱活动,也是空间站阶段中国航天员的首次空间出舱活动。
8时11分,航天员刘伯明成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门。之后航天员汤洪波也成功出舱,并完成在机械臂上安装脚限位器和舱外工作台等工作。之后二人在机械臂支持下,相互配合开展空间站舱外有关设备组装等作业。其间,在舱内的航天员聂海胜配合支持两名出舱航天员开展舱外操作。
此次出舱活动,天地间大力协同、舱内外密切配合,圆满完成了舱外活动相关设备组装、全景相机抬升等任务,首次检验了我国新一代舱外航天服的功能性能,首次检验了航天员与机械臂协同工作的能力及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性,为空间站后续出舱活动的顺利实施奠定了重要基础。
神舟十二号航天员乘组自6月17日进驻天和核心舱以来,按计划开展了各项工作,目前3名航天员状态良好,后续在轨飞行期间还将进行一次出舱活动。
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