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【国家制造】揭秘宇航服生产过程,当今世界为何只有中、美、俄三个国家能生产 国家制造业单项冠军

我国三名航天员手拎“小提箱”,搭乘神舟十二号载人飞船顺利入驻“天和”,开启三个月的直播上班生活。#中国人首次进入自己的空间站#

这是我国自2016年以来再次发射载人航天飞船,神舟系列使得我国成为继美苏俄之后唯一独立将宇航员送上太空的国家。

不过,你有没有发现,这么多年过去了宇航员们的服装从外表上看似乎没有太大变化。

宇航服的前世今生到底是怎样呢?

谁发明了航天服?

航天服其实是意外的发明之一。它起源于汉森先生对改进真空管的追求。

真空管是用于老式电视机等电子设备的关键部件。当时汉森先生一直想改进真空管,并从内部进行测试。于是,他设计了一套可以在真空的无气环境中穿戴的衣服。

汉森先生设计的压力服可以使穿戴者在真空中呼吸,他们的手臂能完全弯曲90度。

当晶体管技术淘汰了真空管时,科学家们看到了这种服装的第二种用途--一种可以维持人类在地球大气层以上的航天器外工作的服装。

1935年设计的第一套压力服也是现代宇航员的前身,其运作原理基本相同

人类在太空中穿的第一件航天服是尤里-加加林在1961年穿的苏联SK-1航天服。

最早的航天服基本上只是飞行员穿的飞行服的密闭版本。

1965年,宇航员阿列克谢-列昂诺夫在第一次太空行走时几乎被困在太空中,当时他的宇航服因内部压力过大而膨胀,他无法移动或操作气闸门。

后来为阿波罗任务开发的A7L宇航服使用了恒定体积的接头来避免这个问题。

航天服到今天已经发生了巨大的变化。

美国水星宇航服与现在的宇航服已经有很大的不同

航天服主要分为舱内航天服和舱外航天服两种类型。

舱内航天服主要用于载人飞船发射和返回过程中保护航天员,在航天器出现失压等状态的时候,自动充氧充压,保障航天员的生命安全。

舱外航天服是出舱活动的关键装备、浓缩的载人航天器,是出舱活动中保障航天员工作能力和生命安全的太空个体防护装备。

目前国际上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、俄罗斯三国。

人们是如何制作航天服的,使用的是什么材料?

航天服是通过将各种材料缝合和粘合在一起,然后连接金属部件,使不同的部件连接在一起。

航天服的材料包括:矫形织物、镀铝胶布、氯丁橡胶涂层尼龙、达克龙、聚氨酯涂层尼龙、特里科、尼龙/氨纶、不锈钢和高强度复合材料。

人们是如何知道应该使用什么材料来制作航天服的?

有专门的工程师会设计并制造航天服。

  1. 工程师会设定太空的极限环境(极寒和极热的温度),
  2. 通过计算机计算各种材料对上述设计极限的承受能力,
  3. 计算当材料被缝合或粘合在一起、有折叠和折痕时,这些材料的使用寿命,
  4. 计算人体肘部、手腕、腰部、臀部、膝盖和脚踝等不同位置的移动,并花费很多小时测试材料样品。

航天服是如何密不透风的?

气密是在太空真空中保护人类的许多基本功能之一,也是最重要的功能。

航天服由许多不同的层组成,每一层都能保护宇航员免受外界环境的不同影响。

只有最里面的一层是不透气的,它是由聚氨酯涂层的尼龙制成的,有机器焊接的接缝。

手套使用气密轴承连接,锁定到位,但仍允许手部旋转。这些轴承使用精确加工的铝和钛联接,用特氟隆涂层进行润滑,以防止金属在太空真空中冷焊在一起。

即便如此,航天服也不是完全密闭的。

据说NASA允许在国际空间站使用的航天服每分钟最多泄漏100毫升空气。

为什么航天服是白色的?

舱外航天服之所以是白色的,是因为白色在太空中反射热量,与地球上的情况相同。

太空中阳光直射下的温度可以超过135摄氏度。

航天服有多重?

一件舱外航天服在地面上大约重120-130公斤,相当于两个成年人的重量。不过,在太空的微重力环境中,航天服即使穿在身上也感觉不到重量。

舱外航天服看起来如此厚重,穿脱却只要5分钟就能搞定。

航天服穿脱方式有很多种,我国的飞天舱外航天服采用背入式穿脱方式。航天员可以独立完成,经过训练后可以在5分钟左右完成穿脱。

制作一件航天服的成本是多少?

宇航员们穿着的航天服都是专门量身定做的。航天服涉及到很多高科技技术,其造价是非常昂贵的。

“航天英雄”杨利伟曾在电视节目中展示过舱内和舱外用的两套航天服。

舱内的航天服价值几百万,舱外的航天服价值3000万。

航天服是一件一件的做,还是一打一打的生产?

现在宇航员的服装都是根据个人量体裁衣,不过航天服被设计成由许多可互换的零部件组成(手臂、腿、靴子等),这些部件可以提供多种尺寸,然后连接在一起。

在航天服完成其任务后,它可以被拆开,它的一些部件然后与其他部件相配,以建造另一种不同尺寸的航天服。

有专门的女宇航员服装吗?

男女航天服没有区别,不过女性通常尺寸更小一些罢了。

2019年,NASA曾宣布将由两名女性宇航员执行太空行走任务,为国际空间站换装功能更强的锂离子电池。

之前也曾有女性航天员出舱工作,但都有男性航天员的陪同。因此,全女性在太空行走就有了特殊的意义。

结果,美国航天局最终取消了这一计划,原因竟是宇航服尺寸不合适。最终,“女子双打”改为“男女混合”。

网友纷纷表示不满,为什么没有准备足够的、尺码合适的女性可穿着的航天服?

太空行走(EVA)持续多长时间?

舱外航天服是一个微型的航天器,航天员离开空间站进入太空,将面临200多度的温差、空间辐射等一系列的考验。

我国研发的新一代飞天舱外航天服出舱支持时间从原来的4个小时提升至7-8小时。而且更改的关节设置,让航天员活动度更灵活一些。

不过,在一次舱外活动中或EVA(太空行走),宇航员的工作时间完全取决于宇航员使用背包中可用空气和水的速度。

宇航员越努力工作空气和水的使用就越快。

在航天飞机内工作的服装

在轨道运行期间,航天员在空间站内工作时的着装是相对舒适的。

他们穿着的衣服材料通常都是阻燃的。有些设计会有很多口袋方便存放:铅笔、资料、太阳镜、书、瑞士军刀等物品。

未来的宇航服会是什么样子?

目前人类只成功登陆过月球。

火星以及其他小行星是人类想要征服并踏足的地方。

未来新的宇航服设计可以使宇航员能在岩石地面安全的工作,并将帮助宇航员做他们以前做不到的事情。

它将使宇航员更容易移动,能更好地保护宇航员免受灰尘的侵害,甚至服装的零部件可以使用3D打印技术打印更换......

总结

随着我们对太空生活和工作有了更多的了解,太空服的设计也不断发生变化。

神舟十二号载人航天飞行任务,是我国载人航天工程的第19次飞行任务。

我国的飞天征程,站在了新的起点上。

未来新开发的宇航服,还将让宇航员们登上月球、火星,乃至更远的地方!

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责任编辑: 鲁达

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