
航天服的发展历史
世界上第一个使用航天服装备的人是美国冒险家威利·波斯特。二十世纪30年代初,他驾驶“温尼妹号”单座机在向横越北美大陆飞行的挑战中,将飞机上升到同温层。当时波斯特身穿的高空飞行压力服,是用发动机的供压装置送出的空气压吹起来的气囊。 第三代航天服是实施阿波罗计划时使用的航天服。月面活动与浮游在太空活动的情形不同,必须一边步行在遍地皆是岩石的月球表面,一边弯下身体采取岩石标本。再者,要求保护航天员能经受强烈的太阳光辐射,以及使从天而降的微小陨石砸在身上也不致破损。
这种航天服在关节周围制成伸缩自如的褶皱,大大提高了运动性能。但是,必须穿着特殊的“内衣”。这种几乎盖住全身的网状内衣缝入了长达100米犹如意大利空心面条那么粗的盘成网状的管子,管内流过冷水,吸走航天员身上散发的热量,并排到宇宙空间,所以航天员穿上后感到十分舒适。穿在内衣外的航天服由内绝热层、压力层、限制层(抑制压力层的膨胀)几层重叠,最外面还蒙上聚四氟乙烯与玻璃纤维制成的保护层。再戴上强化树脂制成的盔帽、与航天服几乎一样多层的手套,穿上金属网眼的长统靴,就是完整的阿波罗航天服了。
阿波罗航天服与过去的航天服相比,根本的差别是采用了便携式生命保障系统,即将生命保障系统固定在背上,以进行供氧、二氧化碳的净化和排除体热。 航天飞机上的航天员使用的航天服可以说是第四代航天服了。在此之前,航天服是定做的,不仅开发和制作上耗费巨资和时间,而且一件航天服只能用一次,已远远不能适应新的需要了。
航天飞机用的航天服不是定做的,它是根据人体的造型把航天服分成几部分,分别被规格化为“特大”到“特小”几种尺寸,然后成批生产,加工成现成的服装。航天员只要从中选择合身的各部分,重新加以组合就可得到一套满意的航天服了。使用后,也不像过去那样送进博物馆,而是把航天服再分解,各部分清扫后再次使用,计划使用寿命是15年以上。
在阿波罗时代穿好一身航天服需要1小时,现穿航天飞机用航天服(包括生命保障系统在内的舱外机动装置)只要10~15分钟就足够了。新的生命保障系统可在长达7个小时内向剧烈消耗体力的航天员供给必要的氧、冷却水、电力。不仅如此,头盔内侧还可供给500毫升的饮料和少量的航天食品。
至于大小便的处理,在进行舱外活动前,必须在舱内大便完毕,而小便可以在航天服中排泄,因为配备了尿抽吸装置。还只有供男性使用的装置,女性用的(尿布型)正在开发之中。将来,女航天员也不用为排尿担心了。
为了迎接空间站时代的到来,美国航宇局正在致力开发新的航天服。尽管建造空间站穿着航天飞机用的航天服也可以,不过进入太空活动前,航天员还先要做准备工作。即必须呼吸纯氧4个小时,或在气压为0.69毫米汞柱的舱内呆上大约12个小时,然后再呼吸纯氧40分钟,目的是将体内的氮排出,同时使身体适应低压环境。如果不做这样的准备工作,由于航天服内只有0.3个大气压,体内氮因急骤减压而形成气泡,会使航天员患与潜水员一样的沉箱病。显然,这种航天服难以适应今后在太空中频繁活动的需要。据美国航宇局预测,太空时代,每个航天员每年需在太空中工作1000小时,为此要求航天服不但耐用,而且要大幅度降低成本。
与过去的航天服相比,外观上有明显的不同,全身是金属铠甲那样的刚性结构,仅关节部分是可折皱的软结构。这种航天服的内压可提高到0.54个大气压,所以航天员穿这种新航天服进入太空之前不需要准备过程,也不用再为沉箱病担心。但是,内压提高使这种新航天服变得笨拙,运动性差。已试制成的这种航天服重达90千克,穿在身上根本无法在地面上行走。所幸的是,在太空中,重力变小了,宇航员不用费很大的力气。不过,重力变小了,质量还是没变具有和原来一样的惯性,所以宇航员不能快速移动。
航天服的制造和发展时间还相当短,未来的航天服将更适合人类航天和在太空生活的需要! NASA新一代宇航服美国国家航空航天局(NASA)公布了下一代宇航服Z-1的原型设计,该宇航服以白色和绿色为主色调,头罩采用了半球形透明设计,看上去酷似动画片《玩具总动员》中的主角巴斯。
新宇航服有望在未来几年投入使用,相对于上代宇航服,Z-1的最大改进是对各个接头和材料进行了重新设计,宇航员穿戴宇航服时更为方便,不到一小时就能完成穿戴。此外,Z-1的气闸也得到改进,节省了调整气压的时间。
火星太空服
2014年5月,美国宇航局NASA公布了宇航员登陆火星时可能穿着的太空服设计原型,这套称为Z--2系列的太空服和过去的设计大相径庭。虽然这只是设计原型,但是其中的许多设计和配件将实际运用在登陆火星太空服的制作上。