答:我國太空行走第一人翟志剛2008年穿的“飛天”艙外航天服質(zhì)量為120千克,高2米,配有1.30米高的生命保障系統(tǒng)背包,可支持至少4小時的艙外活動,能重復使用5次以上,價值3000多萬人民幣。
它從內(nèi)到外分6層:舒適層、備份氣密層、主氣密層、限制層、隔熱層、外防護層,具備防輻射、溫度調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)等功能,還有完備的生命保障系統(tǒng)。服裝的四肢裝有調(diào)節(jié)帶,通過調(diào)節(jié)上臂、小臂和下肢的長度,身高1.60~1.80米的人都能穿上這套衣服。最外層防護材料可耐受±100℃左右的溫差變化。
殼體為鋁合金薄壁硬體結構,厚度1.5毫米,抗壓能力超過120千帕,經(jīng)得起地面運輸、火箭發(fā)射時的震動,還能連接服裝各個部位,承受整套服裝120千克質(zhì)量。
“飛天”艙外服采用整體擬人形態(tài)半硬式密封結構(軀干是硬式結構,四肢是軟式結構),及后背鉸鏈門式穿脫機構;采用閉式循環(huán)非再生式環(huán)控生保系統(tǒng),由高壓氧瓶供氧,使用40千帕純氧壓力制度,主要采用水升華器技術實現(xiàn)主動熱防護;遙測與控制系統(tǒng)把艙外航天服的工程參數(shù)、航天員的生理參數(shù)和話音信號,利用“臍帶”方式有線下傳或遙測設備無線下傳;可由“臍帶”模式艙載供電,也能由服裝電池自主供電。
其指尖部分只有1層氣密層,以保持觸覺,手指其余部位內(nèi)有2層真空屏蔽隔熱層。手套的手背處裝有可以翻折的熱防護蓋片,它不僅能提高手指的熱防護能力,還能保證手指的關節(jié)活動性。在手套的握物部位設置有防滑的凸粒狀橡膠。
重而不笨、行動靈活是“飛天”艙外服一大特點。它巧妙地利用了仿生結構,使關節(jié)活動更自如。其上下肢的所有關節(jié)處使用了氣密軸承,使航天員的手腳可隨意轉動,又能嚴格保證氣密性。其背包是航天服穿脫口的密封門,在背包內(nèi)安裝了艙外航天服生保設備,背包殼體下端裝有備用氧瓶等。背包關閉通過拉緊鋼索和操作關閉手柄完成。
升級版“飛天”艙外服將首秀
問:能否再具體介紹一下“飛天”艙外服在電子設備上的特點?升級版“飛天”艙外服又有哪些改進與升級?
答:“飛天”艙外服頭盔的視野比其他同類產(chǎn)品要大;頭盔上裝有攝像頭,可拍攝航天員出艙操作;兩側各有1個照明燈,可照亮服裝胸前部分,方便航天員在陰暗面操作;兩側有報警指示燈,在艙外服出現(xiàn)泄露時閃動報警,同時還有語言報警。它的面窗有4層:其中里面兩層為充壓結構,即兩層之間充高純氮氣和防霧劑,外面是防護面窗,最外層是鍍金的濾光面窗,對太陽光折射率低,防止太陽光線直接照射人眼。
軀干外殼裝有:電控臺、氣液控制臺、氣液組合插座、應急供氧管、電臍帶。僅十幾平方厘米的電控臺里有照明、數(shù)碼管控、機械式壓力表等9個開關,漢語辭典大小的氣液控制臺里集成了20多種閥門。
出艙通信分為無線和有線兩種方式,它們互為備份,但以無線通信為主。有線通信通過連接航天員腰部左側的8米長“電臍帶”來實現(xiàn),用于傳輸航天員生理參數(shù),還可與地面直接通話。里面有很細的鋼纜,不僅能提供備份通信或者能源,也起到一定的安全防護作用。但主要靠艙外服胸甲右下側伸出的兩根一長一短的橘黃色安全系繩及其掛鉤來保障安全。它們內(nèi)部有彈簧,最長可拉至3米,承受1噸的拉力,我國的設備可保證2~3倍的安全余量。
在電控系統(tǒng)上,“飛天”艙外服全部采用數(shù)字信號處理,顯示屏則采用最先進的有機發(fā)光顯示器技術,使顯示器更大、更薄、更省電、更能耐受高低溫,顯示色彩更艷麗。
據(jù)悉,這次神舟十二號航天員將穿著進行了大量改進與升級的“飛天”艙外服,它已經(jīng)組裝完畢,高度在2米左右,重100多公斤,可支持更長時間的艙外活動,重復使用次數(shù)更多,關節(jié)處更加靈活。艙外服的整體效能、可靠性、舒適性有了進一步提高,艙外服的操作動作和信息識別更加迅速、準確,科技感更強,同時具有中國的審美識別性。
神舟十二號航天員劉伯明表示:“我很期待站在機械臂末端那一刻,面向整個茫茫宇宙,隨著機械臂擺動,會有一種飛翔的感覺。”的確,我們所有人都很期待那一刻。
掌握太空行走要在水槽內(nèi)訓練
問:最后,能否介紹一下掌握太空行走技術的訓練方式?
答:太空行走技術非常復雜,要掌握這項技術必須進行大量的訓練。它分技能訓練和任務訓練兩種。前者是讓航天員學習怎樣穿脫艙外活動航天服、熟練掌握出艙程序和在太空行走時控制自己的身體和運動;后者是學習如何完成出艙活動任務。
除理論學習外,航天員主要在出艙程序訓練模擬器、中性浮力水槽和低壓艙三個設備上,進行艙外航天服和氣閘艙出艙活動相關設備的操作訓練及出艙程序訓練。最重要的就是在水槽中的訓練,因為這種方法可以給航天員提供模擬失重的訓練環(huán)境,所以是最為有效的訓練手段。
我國航天員中心的中性浮力水槽呈圓形,直徑23米,深10米,為亞洲最大。在水槽訓練時,需通過調(diào)整航天員水槽訓練服上的配重鉛塊,使航天員既不浮上來,也不沉底,從而模擬失重環(huán)境的操作效應,但與艙外實際操作還是有些區(qū)別。
水槽內(nèi)有個1:1的核心艙模型。通過中性浮力水槽訓練,可使航天員體驗和熟練掌握模擬失重狀態(tài)下身體的運動與姿態(tài)控制,以及出艙活動操作的特點、方法、技巧和技能,包括開關艙門、出艙和進艙、艙外行走、艙外作業(yè),安裝新的設備、修理和更換部件等。艙外活動的一個操作動作,一般要在水槽里練幾十次。
由于太空行走主要是用手“走”,所以神舟十二號乘組加強了體能訓練、上肢力量訓練和核心力量訓練,航天員在水槽里訓練時,要穿200多公斤的水槽訓練服在水下訓練幾個小時,航天員最初訓練結束后連筷子都拿不住了。另外,男女航天員的訓練標準是一致的,王亞平等兩名女航天員最初也面臨巨大挑戰(zhàn),但經(jīng)過訓練后都沒有問題了。所以今明兩年,我國太空行走第一位女航天員有可能問世。
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