中国舱外航天服:仿生结构活动自如 将坠入太空燃烧消失[组图]
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中国舱外航天服 新华社发
中国专门研制卫星飞船的航天五院院庆40周年宣传片曝光国产“神七”出舱航天服及气闸舱(来源：人民网) |
新华网北京９月２６日电 题：解开中国舱外航天服之谜
新华社“新华视点”记者白瑞雪、孙彦新、张汨汨
中国载人航天工程新闻发言人王兆耀２６日在国新办举行的新闻发布会上宣布，神七航天员将于２７日１６时３０分进行首次太空行走。这意味着，中国研制的“飞天”舱外航天服也将与出舱航天员一起暴露于太空中。
在提前近观了“飞天”真面目后，新华社记者请中国航天员科研训练中心航天医学工程总体研究室主任刘伟波、航天服研究室主任刘向阳、航天员选拔训练研究室主任吴斌等专家，解开舱外航天服之谜。
中国舱外航天服 新华社发
从内到外分为６层
现场观察：如果忽略“暗藏”在航天服上的种种“机关”，“飞天”很像一件加厚、特大码的羽绒服。服装通体纯白，躯干像盔甲，四肢像面包。从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下肢、压力手套和靴子，背上还有一只１．３０米高的大背包。
那么，舱外航天服的内部构造是怎样的？
专家释疑：从内到外，舱外服分为６层：由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层，橡胶质地的备份气密层，复合关节结构组成的主气密层，涤纶面料的限制层，通过热反射来实现隔热的隔热层，以及最外面的外防护层。外层的防护材料可耐受正负１００摄氏度以上的温差变化，堪称国内最贵的服装面料。
服装上肢（袖子）和下肢（裤腿）的长度可以根据每个航天员的身长进行调节。通过调节大小，一套航天服可以用于不同身材的航天员，身高１．６０米－１．８０米的人都可以穿。
记者感受：舱外航天服躯干的设计厚度为１．５毫米，相当于两根头发丝。既要保证一定的强度、刚度，又要尽量减轻重量，还要能承受一定程度的磨损，这对材料和工艺的要求之高，超乎想像。难怪整套服装的造价达到３０００万元人民币左右！
中国舱内航天服 新华社发
舱内舱外服完全不同
现场观察：电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带……躯干外壳上分布着各种仪器。一个只有汉语辞典大小的控制台里，集成了２０多种阀门，每个阀门又是一个更精巧的开关集合体。在记者看来，这相当于把飞船的控制台整个搬到了航天员身上。别说准确操作，光记住它们的位置都很难。
那么，同样都是航天服，舱外航天服跟舱内航天服有什么不同？
专家释疑：舱内航天服只保证压力，但舱外航天服什么都要管。飞船里的大多数功能，都要在舱外航天服里实现。总的来说，舱外航天服为航天员提供三方面的保障。一是辐射、真空、微流尘等环境的防护；二是生命保障，也就是要保持一个适合人生存的气体和温度湿度环境；三是良好的功效保障，保证航天员穿着舱外航天服能开展维修器材等太空作业。可以说，舱外航天服就是一个“穿在身上的飞船”。
记者感受：世界上研制航天器的周期通常为７－１０年，而中国的舱外航天服从立项到投入使用，用了４年时间。这是中国航天人创造的奇迹，也是神七飞船上最大的亮点。
手套灵活性国际一流
现场观察：舱外航天服手套又肥又厚。把大拇指以外的４个指头缝合在一起的话，有点像拳击手套。手心和指头内侧，则布满了密密麻麻的灰色橡胶凸粒，就像常见的防滑垫。
那么，戴着这么厚的手套，还能从事精细的操作吗？
专家释疑：航天服虽然是“批量”生产的，手套却是用国际上先进的“三维数字扫描”技术，为每个航天员量身定做的，既安全又灵活。戴上它，航天员能够轻松握持直径为２５毫米的物体，拿起一个水杯不在话下。手心握物部位的那些凸粒状橡胶，就是为了隔热和防滑而设计的。
记者感受：出舱活动主要靠手完成操作和“行走”，手套必须灵活，同时又要有相当的厚度以保证气密性、隔热性，这在材料与工艺上几乎是矛盾的。而我们的科研人员经过无数次试验，终于制造出了灵活性国际一流的手套。
仿生结构活动自如
现场观察：舱外航天服重量为１２０公斤，最高能达到２米。庞大的形体，反光的面罩，用一位香港明星评价航天服的话来说，“看上去很科幻”。
在失重的太空中，舱外航天服的重量不会对航天员造成困扰。但是，在加压充气之后，航天员会不会变成行动困难的“巨无霸”？
专家释疑：重而不笨、行动灵活，是中国舱外航天服的一大特点。设计师们在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等关节处，使用了气密轴承。在轴承的作用下，航天员的手脚可以随意转动，同时能严格保证气密性。科研人员还巧妙地利用了仿生结构，使关节活动更自如。
舱外航天服的电控系统显示器也更方便查看，它采用了国际上最先进的ＯＬＥＤ技术，全部采用数字信号处理，色彩更艳丽，而且更大、更薄、更省电、更能耐受高低温。
记者感受：“飞天”是中国的第一代舱外航天服，就单个设备而言，功能不一定强大，但在系统的集成上具有优势。就完成目前任务的能力而言，这套服装接近国际水平。
穿衣其实是“坐”进航天服
现场观察：在低压训练舱，记者目击了航天员穿上舱外航天服的过程——在工作人员的协助下，两名航天员小心翼翼地把双腿伸进航天服的下肢，臀部放在航天服的背包沿上，然后关闭背包门，像虫子钻进蚕蛹一样，把自己裹在了庞大的航天服中……整套动作，与其说是“穿”航天服，不如说是“坐”进航天服。
那么，舱外航天服穿一次要花多长时间？
专家释疑：在地面，穿上航天服的过程也就几分钟。但这之前的准备工作要花上不少时间：航天员在穿上贴身内衣后，首先要穿一件能够测量心跳、体温的生理背心，接下来是防静电的连体内衣，再用一层能给人体散热的紧身液冷服把人从头到脚包裹起来，然后戴上通讯装备，最后才穿舱外航天服。在天上，这个过程就更复杂了。从穿衣的准备工作到全部穿好，时间长达１５个小时。
记者感受：航天员体能要求之高，是因为地上一个小小的动作，在天上都非常费劲。国际空间站里维修航天器的那些航天员参加奥运会的话，估计拿全能冠军没问题。
舱外服将留在太空
现场观察：飞船发射前，舱外航天服是打包固定在轨道舱壁上的。这可不是简单的“打包”——为了牢牢固定好航天服，使其不受上升段超重、过载的力学环境影响，工作人员用上了钢丝、绳子、螺丝等各种办法，可谓“五花大绑”。
那么，完成出舱任务后，舱外服怎么进行再次“打包”？它随返回舱一同返回地面吗？
专家释疑：启封舱外航天服的确非常复杂。“舱外服启封”项目分为２１个操作单元，其中仅仅是“解开舱外服的包装物”就包含了１２个大步骤，每个步骤又分为数十个动作。航天员需用钳子、扳手等工具，才能把衣服打开。所以，出舱任务完成后，要再“打包”就很难了。由于体积、重量的限制，这次我们的舱外航天服不随飞船返回，而是留在轨道舱里，日后随轨道舱的坠落而烧毁。
记者感受：把价值３０００万元人民币左右的舱外航天服留在天上，想想都觉得可惜。不过，这套服装一旦顺利完成出舱保障，也就完成了最重要的使命。但是，随返回舱回到地面的，将是比舱外航天服本身更宝贵的技术和经验。