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年9月27日,在我国航天员开展初次太空行走,中国研制的第一套舱外航天服“飞天”第一次在距地球上多少公里的一望无际外太空“现身”。年7月4日十一点左右02分,航天员刘伯明、汤洪波身穿中国独立研制的新一代“飞天”舱外航天服,已依次从天和关键舱连接点舱取得成功出舱。KG重的舱外航天服,是航天员实行出舱主题活动的盔甲。它像一个人型宇宙飞船,冲进去一定的工作压力后,可维护航天员的人身安全,抵挡外星球的高低温试验、强辐射源等。那麼,这一件比金子还珍贵的“飞天战衣”,是由哪些制成的?又是怎么做出去的?对于以前的版本号干了什么升級?
第二版舱外航天服飞天
舱外航天服相近一个小四轴飞行器,因为它有内置供电系统、气动阀门、致冷和气体操纵等技术性,能单独完成自然环境操纵和性命确保。
在我国研制的“飞天”舱外航天服每件总重KG,工程造价约三千万元RMB,靠谱指数0.,可在外太空自然环境下工作中4钟头,具备自然环境操纵与性命确保及舱外通讯作用,各类性能指标彻底达到“神七”航行每日任务必须。
在“神七”气闸舱里,有2套舱外航天服,各自为在我国研制的“飞天”舱外航天服和乌克兰研制的“大众”舱外航天服。
舱外航天服关键由帽子、服饰、胶手套和皮靴构成,其关键作用有:室内环境安全防护,包含真空泵工作压力安全防护、室内空间热安全防护、室内空间辐射源与浮尘流安全防护;功效确保,包含实际操作功效确保、视觉效果确保;自然环境操纵与性命确保,包含制氧变压、自然通风净化处理、积极遥控器等。
从技术上,舱外航天服的研制关键有下列好多个难题:主题活动密封技术、高宽比集成化、安全性结构设计优化技术性、路面仿真模拟实验。以前,仅有美、俄两国有制舱外航天服。
航天服的右臂上印着鲜红色的五星红旗,手臂上面有2个粗字:“飞天”。,“飞天”是中国研制的第一代舱外航天服,总体设计方案和各构件的设计方案、拼装全是中国人自身进行的。就进行现阶段每日任务的工作能力来讲,贴近国际性水准。
第三版舱外航天服的內部结构
假如忽视“隐藏”在航天服上的诸多“行政机关”,“飞天”很像一件加厚型、超大码的羽绒衣。服饰整体纯白色,躯体像铠甲,四肢像吐司面包。从上向下先后是帽子、上臂、躯体、腿部、工作压力胶手套和皮靴,身上也有一只1.30米多的大挎包。
那麼,舱外航天服的內部结构是如何的?
从内到外,舱外服游戏分成6层:由独特抗静电解决过的纯棉布织出的舒服层,硫化橡胶材质的备份数据气密性层,复合型关节结构构成的主气密性层,锦纶面料的限定层,根据热反射面来完成隔热保温的隔热板,及其最外边的外安全防护层。表层的安全防护原材料可承受正负极℃之上的温度差转变,称得上中国较贵的纺织面料。服饰上臂(衣袖)和腿部(裤脚)的长短能够依据每一个航天员的体长开展调整。根据调整尺寸,一套航天服能够用以不一样身型的航天员,个子1.60米-1.80米的人都能够穿。
——最里边一层是舒服层,它是用独特解决过的纯棉布做成,较大特性是绝抱歉静电感应,由于舱外服游戏里边是氧气,一有静电感应便会起火。
——备份数据气密性层,由1毫米上下的橡胶垫组成,与上臂等关系构造黏贴在一起,产生相符合的样子。
——主气密性层,这一层常用的硫化橡胶布的气密性水平是随机应变。它是个总体构造,彻底遮盖服饰关键的关节结构包含躯体、挎包。它不仅能打气充压,又不可以让服饰过度澎涨,还需要让各骨关节主题活动轻松,技术水平十分大。
——限定层,是用抗压强度很高的原材料组成,由于不论是备份数据气密性层,或是主气密性层,承担的工作压力是不大的。可以说,限定层是主承力层。
——真空泵屏蔽掉隔热板,它由5-7层涂铝的pvc膜组成,各膜中间用互联网物分隔,贴在一起产生解决真空泵温度差、辐射源等极端自然环境的强劲屏蔽掉。
——外安全防护层,是一种独特的纺织布料,现阶段是中国最价格昂贵的面料,能够在溫度±℃中间维持完好无缺,抗磨损、反射强,自然光直射上来后都反射面回去了,消化吸收非常少。
第四版“飞天”的总体构造
帽子:面窗细分化四层
“飞天”帽子的制做原材料由黑龙江省一家科研单位给予。帽子的面窗一共有4层,在其中双层冲装构造间将被充进高纯氮气。外边也有一层安全防护面窗,再表层则是滤光面窗。滤光面窗对太阳光光的折射率很低,一旦航天员迎着高强光面,就可拉掉这方面窗。
帽子的两边还各有一个照明灯具,可以点亮服饰的胸口一部分,这有益于航天员在阳光照射不够的阴照面实际操作。
与照明灯具一样坐落于帽子两边的也有警报显示灯,一旦服饰发生意外,警报灯便会闪起,并能传出语言表达警报。
除此之外,“飞天”帽子上还配有监控摄像头,能够拍攝航天员出舱实际操作时的场景。
飞天帽子的优势取决于其视线比别的同行业要大,这在生产技术上规定很高,有关的科研人员耗费了多年時间才占领帽子生产制造的困难。
胸口机器设备:根据手腕子反射镜片实际操作
“飞天”舱外航天服的胸口是其“人的大脑”所属。
服饰胸口的电机控制台是家用电器系统软件的关键,内有服饰通电、泵、离心风机、数管、照明灯具、广播电台电源开关、OLED显示屏、脚踏式气压表等机器设备。
与电机控制台邻近的是汽液控制面板,它操纵着服饰供气和液路系统软件的关键部件,里边有20好几个闸阀,以确保一切正常制氧和紧急制氧,转换主备氧气罐和空气压力主备设备。
“飞天”服饰胸口的实际操作电源开关有10好几个,在其中的消音键能够双用,包含清除警报声音,及其显示屏在2个显示屏中转换。
有意思的是,由于视线限制,航天员并不可以见到胸口和腰胯部的机器设备,只有根据二只手腕子上的后视镜反射面开展实际操作。
胶手套触感:敏感度可捡签字笔
“飞天”航天服的肩、肘、腕三个上臂骨关节是气密性滚动轴承设备,两层密封性但能旋转,在其中有专用型的调整带,能够调整规格合适不一样人穿。由于出舱主题活动关键靠上臂,因此腿部的膝、膝关节主题活动工作能力沒有上臂规定高,但腿部和裤裆都是有好几处调整带。
“飞天”航天服的胶手套在手指尖一部分仅有一层气密性层,能够维持触感。这种胶手套分不一样型号规格。生产制造时将14本人的手臂数据信息运用三维扫描技术性,生产制造出合适亚洲人的胶手套,分尺寸号,其敏感度能够协助航天员握紧25mm如签字笔般大小的物品。
挂勾双绳:舱外主题活动更替应用
“飞天”航天服上面有二根胎儿脐带,在其中01号胎儿脐带长8米,02号胎儿脐带长4米。这类胎儿脐带将航天服与宇宙飞船联接在一起,航天员出舱后,在独立方式下并不用电量胎儿脐带,但一旦发生意外,做为紧急制氧管的胎儿脐带便会充分发挥。
航天服上的两个安全性挂勾针对此次每日任务十分关键。航天员出舱时,挂勾能够具有安全防范功效,使航天员出舱不摆脱舱体。
这两个挂勾上的绳索一长一短,一根3米,一根一米。一米的绳索载重一吨,因为较为短能够避免盘绕,它呈伸缩状,一旦在外力的作用下进行,就说明航天员早已离去宇宙飞船。另一根3米长的绳是弹簧绳,可变长,也可以承担一吨重。
具体步骤时,出舱的航天员要更替应用2个挂勾,像攀岩运动那般才可以完成舱外主题活动。
穿衣服程序流程:由上而下
老天爷后航天员要将挂在气闸舷梯上的服饰商品从支撑架上取下,放到服饰架子上,解压,查验,开展拼装。
穿衣服时,航天员先坐着舱外服游戏挎包门边框上。挎包两边是制氧构件,航天员先把腿部穿好,把服饰与水冷散热服联接。水冷散热服会排热70%-80%,是延展性网状结构纺织物做成并含有遮阳帽,在网格图中间穿有灌满水的塑料软管,塑料软管构造关键集中化在身体头顶部、躯体、大腿根部等位置。水冷散热服的肩肘和腹部等怕凉的地区都加了独特的羊毛毡开展安全防护。
飞天航服:可以用五次
“飞天”航天服的每一处设计方案极为注重,小到一个襻扣都需要考虑到具体运用。据医生介绍,在我国自主研制的“飞天”舱外航天服由于不含有制动系统设备,因此与英国航天服不一样,而贴近于乌克兰航天服。
这套服饰能够多次重复使用5次上下。但据内部人士称,神七的航行每日任务中,“飞天”舱外航天服将留到气闸舱中留轨,但是在其中的胶手套要带到。
第五版舱外航天服中的高精密技术性
躯体外壳:维护性命的铠甲
躯体外壳是舱外航天服的行为主体,是航天服的安装集成化管理中心,各种各样机器设备、仪器设备都需要与之联接,是舱外航天服研制的头等大事。
舱外航天服躯体外壳为铝合金型材厚壁硬体构造,与挎包系统软件安装后一同承担路面运送、上升段的各种各样荷载,具备工作压力安全防护、荷载支撑点、密封性等作用,是当之无愧的航天员的性命“铠甲”。奇妙的是,这副“性命铠甲”的躯体外壳为铝合金型材厚壁硬体构造,壁厚仅1.5mm。
呼吸道:出入气大关
舱外航天服上面有呼吸道,它是为航天员全自动提供人工合成气体、排出来有机废气、调整安全性标准气压和净化处理航天服内臭味的重要系统软件,关联到航天员的性命确保和吸气舒适感。
据了解,舱外航天服内的空气指数,既能全自动将多种多样汽体混和成人工合成气体,又能立即全自动清除身体有机废气,还能全自动将服内标准气压操纵在安全性范畴值之内,并能全自动净化服内臭味,确保吸气舒适感。
电胎儿脐带:万无一失的应急车道
在航天员离去“神舟七号”迈向神密外太空时,与宇宙飞船联接全靠一条“电胎儿脐带”,这一包含航天服电缆网、挂包电缆网和航天服标准气压调整限位开关等以内的系统软件均担负着向航天服各构成部分供电系统和传送数据信号的关键重任。
“电胎儿脐带”或是一根能够随时随地把航天员拉回仓内的“绳索”,其上的胎儿脐带数据信息CPU能够将收集到的航天服、舱载机器设备信息内容即时传输给宇宙飞船的数管子系统,并将本身的信息内容根据测控技术通讯传到路面。那样,航天员在太空行走的安全系数获得了充足的确保。“电胎儿脐带”的柔软性好似一般的胶原纤维自来水管一般,优良的柔软性确保了航天员在外太空主题活动灵便轻松。
第六版中国舱外航天服三大优点
中国研制的舱外航天服有自身的优点,具体表现在三个层面:
最先,中国的舱外航天服选用大量智能化技术性,在数据采集、传输数据等层面均选用智能化方式。
而乌克兰的“大众”航天服研制于上世纪七、八十年代,那时候电子信息技术还不比较发达,因而选用的是仿真模拟技术性。
次之,中国的舱外航天服在与宇宙飞船连接时,选用CDMA风格,而“大众”航天服用的是短波通信方法。
第三,中国的舱外航天服在腕关节、膝盖骨等处,承继了仓内航天服的优势,相对而言较为绵软,那样航天员的行動也就更灵便。
第七版“飞天”五大自主创新提升出舱工作效能
舱外航天服,是航天员在太空行走和工作中的代步工具。为便捷航天员出舱工作中,提升工作效能,在我国科技人员精雕细琢,对服饰的核心部件开展了技术革新。
帽子面窗。在外太空中,维持视线清楚并非易事。出舱时,有时候会碰到-℃的超低温,帽子面窗的溫度也会降低,而航天员口鼻中散出的热流便会在面窗户结雾,防碍航天员的视线。因此,科技人员采用自然通风去湿式、双方面窗法,确保了面窗的清晰度。
关节结构。为了更好地降低主题活动摩擦阻力,科技人员根据科学研究虾外壳的结构,自主创新出扣接式的关节结构,既保证各骨关节抗压强度和密封性,又确保了协调能力。
胶手套。出舱走动关键凭感觉来进行,为确保胶手套有充足的协调能力,科技人员在三年多時间内,依次对原材料开展了几十次配制,最后明确了最好计划方案。现阶段,该胶手套能够轻轻松松握紧气闸舱外的护栏。
汽液控制面板。它能够说成服饰的“心血管”,容积并不大的小盒子里,集中化了20多种多样闸阀。全部供气系统软件要向服饰气路,何时供、供多少,航天员都能够根据高宽比集成化的控制面板来进行。
电子器件显示设备。为了更好地便捷航天员能够更好地观察数据信息和主要参数,开展出舱主题活动,电子器件显示设备采用最优秀的OLED技术性,色彩鲜艳,耐温性强,稳定性高,强光照下也可以确保看得一清二楚。
第八版仓内舱外服游戏比拼
电机控制台、汽液控制面板、汽液组成电源插座、紧急制氧管、电胎儿脐带……躯体机壳上遍布着各种各样仪器设备。一个仅有中文词典尺寸的控制面板里,集成化了20多种多样闸阀,每一个闸阀也是一个更精致的电源开关结合体。
那麼,一样全是航天服,舱外航天服跟仓内航天服有哪些不一样?
仓内航天服只确保工作压力,但舱外航天服任何东西都要管理。宇宙飞船里的大部分作用,都需要在舱外航天服里完成。
总体来说,舱外航天服为航天员给予三层面的确保。
一是辐射源、真空泵、微流尘等自然环境的安全防护;
二是性命确保,也就是要维持一个合适人存活的汽体和溫度环境湿度自然环境;
三是优良的作用确保,确保航天员衣着舱外航天服能进行检修器械等外太空工作。
可以说,舱外航天服便是一个“穿在的身上的宇宙飞船”。
新一代“飞天”舱外航天服
因为外太空自然环境很极端,因而航天员出舱时务必穿舱外航天服,便于把航天员的人体与外太空极端自然环境防护起来,并向航天员给予一个等同于路面的自然环境。
舱外航天服等同于小型载客航天飞机,技术性很繁杂,是一个我国载人航天飞船整体实力的关键反映。它由服饰、帽子、胶手套和航空航天靴等构成,在其中最繁杂的是服饰,由双层构成。最里层是内衬和尿搜集设备;内衬外是用以排热的水冷散热自然通风层;水冷散热自然通风层外是用以造成一定工作压力的充压气密性层;随后是限定充压气密性层向外澎涨的限定层;限定层外是应对舱外大温度差转变的隔热板;最外边是防护层,它由多种多样化学纤维复合型纺织物做成,具备优良的柔韧度,耐透过、抗磨损、耐热、耐点燃、抗腐蚀,也有防电磁辐射的作用和联接别的配件的插口。
舱外航天服的帽子由帽子壳、面窗构造和项圈等部件组成,在其中的帽子壳常用原材料具备抗压强度大、抗撕裂击等优点。在出舱前,头盔面窗的内部要喷上防雾剂。手套与服装通过腕圈接连,靴子由压力靴和舱外热防护套靴组成。
舱外航天服在背部装有提供氧气等维持生命所需各种条件的便携式生命保障系统。如果太空行走时间较长,舱外航天服内要装有饮水袋。在饮水管的旁边还有一个放置食物棒的长孔,航天员只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒状食品。
“飞天”舱外服特点
我国太空行走第一人翟志刚年穿的“飞天”舱外航天服质量为千克,高2米,配有1.30米高的生命保障系统背包,可支持至少4小时的舱外活动,能重复使用5次以上,价值0多万人民币。
它从内到外分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1.60~1.80米的人都能穿上这套衣服。最外层防护材料可耐受±℃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,承受整套服装千克质量。
“飞天”舱外服采用整体拟人形态半硬式密封结构(躯干是硬式结构,四肢是软式结构),及后背铰链门式穿脱机构;采用闭式循环非再生式环控生保系统,由高压氧瓶供氧,使用40千帕纯氧压力制度,主要采用水升华器技术实现主动热防护;遥测与控制系统把舱外航天服的工程参数、航天员的生理参数和话音信号,利用“脐带”方式有线下传或遥测设备无线下传;可由“脐带”模式舱载供电,也能由服装电池自主供电。
其指尖部分只有1层气密层,以保持触觉,手指其余部位内有2层真空屏蔽隔热层。手套的手背处装有可以翻折的热防护盖片,它不仅能提高手指的热防护能力,还能保证手指的关节活动性。在手套的握物部位设置有防滑的凸粒状橡胶。
重而不笨、行动灵活是“飞天”舱外服一大特点。它巧妙地利用了仿生结构,使关节活动更自如。其上下肢的所有关节处使用了气密轴承,使航天员的手脚可随意转动,又能严格保证气密性。其背包是航天服穿脱口的密封门,在背包内安装了舱外航天服生保设备,背包壳体下端装有备用氧瓶等。背包关闭通过拉紧钢索和操作关闭手柄完成。
升级版“飞天”舱外服
“飞天”舱外服头盔的视野比其他同类产品要大;头盔上装有摄像头,可拍摄航天员出舱操作;两侧各有1个照明灯,可照亮服装胸前部分,方便航天员在阴暗面操作;两侧有报警指示灯,在舱外服出现泄露时闪动报警,同时还有语言报警。它的面窗有4层:其中里面两层为充压结构,即两层之间充高纯氮气和防雾剂,外面是防护面窗,最外层是镀金的滤光面窗,对太阳光折射率低,防止太阳光线直接照射人眼。
躯干外壳装有:电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带。仅十几平方厘米的电控台里有照明、数码管控、机械式压力表等9个开关,汉语辞典大小的气液控制台里集成了20多种阀门。
出舱通信分为无线和有线两种方式,它们互为备份,但以无线通信为主。有线通信通过连接航天员腰部左侧的8米长“电脐带”来实现,用于传输航天员生理参数,还可与地面直接通话。里面有很细的钢缆,不仅能提供备份通信或者能源,也起到一定的安全防护作用。但主要靠舱外服胸甲右下侧伸出的两根一长一短的橘黄色安全系绳及其挂钩来保障安全。它们内部有弹簧,最长可拉至3米,承受1吨的拉力,我国的设备可保证2~3倍的安全余量。
在电控系统上,“飞天”舱外服全部采用数字信号处理,显示屏则采用最先进的有机发光显示器技术,使显示器更大、更薄、更省电、更能耐受高低温,显示色彩更艳丽。
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,重多公斤,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。