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[组图]宇航员的厚厚的宇航服作用有什么          【字体:
宇航员的厚厚的宇航服作用有什么
作者:唐开生    教育来源:中考物理网    点击数:109    更新时间:2004-12-30
 问题: 宇航员的厚厚的宇航服作用有什么?(河北 页 2003.11.10)
    解答 : 据专家透露,我国首批进入太空的宇航员的宇航服的主色调是乳白色,局部位置镶有天蓝色的边线。衣服心脏部位有一个可以拧动的圆形装置,用 来调节衣服内的压力、温度和湿度。衣服右腹部位置有一根细管,是宇航员的通信工具;左腹部处有两条管路,是给宇航员供氧和排放二氧化碳的设备。问及宇航服的价格,这位专家打了一个比方:一件衣服的价格与一辆豪华轿车差不多。据介绍,这件连体宇航服属舱内宇航服,是用一种特殊的高强度涤纶做成的。

  新社香港十月二十九日电题:“‘神五’宇航服不简单”──访中国著名纺织材料专家、中国工程院院士姚穆
  “杨利伟所穿的宇航服是宇航服中要求比较简单的一种,但其中所含的科技成份不简单”。正在香港理工大学访问讲学的中国著名纺织材料专家、中国工程院院士姚穆在接受本社记者专访时不无自豪。
  姚穆说,这款宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料。为了防止膨胀,宇航服上特制了各种环、拉链、缝纫线以及衬料等。同时,保温、吸汗散湿、防细菌、防幅射等功能也体现在其中。
  他还提到,此款宇航服还设计了初步的废物排放循环系统。“因为只升空不到二十四小时,所以只有排尿功能;将来,要在太空逗留更久,就要考虑排粪了”。
  姚穆说,与国外同类产品相比,中国的宇航服处于先进水平,这表现在新型材料的应用、同等功能优异、加工程度精细等方面。
  他强调,中国的宇航服并非借鉴美、俄,从未见到其实物,而只是根据国际学术刊物上的公开资料,经过二百多次修改和大量的试验,并反复试穿检测后研制而成,因此可以说是全部为自研自制。

  
  前苏联航天悲剧:未穿宇航服导致人窒息死亡

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http://www.sina.com.cn 2001年07月02日 09:47 北京青年报

  30年前的6月30日,三位出色的前苏联宇航员杜博罗沃里斯基、沃尔果夫和巴查耶夫为发展宇航事业,在太空献出了宝贵的生命。30年后,俄罗斯《劳动报》记者果罗瓦切夫在标题为《致命的几十秒》一文中,揭出了30年前悲剧的原因。他在文中写道,如果当初的宇宙飞船设计师不过于自负的话,三位宇航员就不会因未穿宇航服而导致窒息死亡。

  上世纪的60年代末到70年代初,苏美在宇航事业上展开了激烈的竞争。为了在这场竞
争中成为赢家,前苏联不断加快宇宙飞船的设计,并增加发射频率,而宇航员的安全问题却往往被忽略或根本无暇顾及。为赶超美国人设计的两座舱飞船,前苏联的设计师们紧急将原有的两座舱“联盟”号飞船改为了三个座舱。而杜博罗沃里斯基和他的两位战友要“挤进”这个窄小的飞船,就只好放弃占用很大空间的宇航服。这种做法立即遭到了包括前苏联空军总司令助理卡马宁将军在内的许多人反对,但“联盟”号的主设计师米申却一再夸口说:“就算宇航员只穿内裤飞行也是一百个安全。”

  1971年6月6日,杜博罗沃里斯基、沃尔果夫和巴查耶夫顺利飞到了前苏联的“礼炮”号轨道空间站,并成了站上的第一批工作人员。6月30日,完成了长达3个多星期的工作后,三位宇航员进入“联盟-11”运载飞船准备返回地球。刚开始时飞行一切正常,但就在飞船即将进入大气层的一瞬间,座舱中与外界连接的通风安全阀忽然松开了。通常情况下,这个安全阀要等到飞船即将着陆时才会自动松开,以便使舱内与外界的气压相吻合,可此时飞船还未进入大气层呢!

  气压阀松动后,飞船上的通气小窗口快速地一开一合,飞船舱内的空气也迅速地向太空中散去,飞船内的气压在20秒钟内从900毫米汞柱一下子降到了500毫米汞柱,1分钟之后气压表上的水银柱低至170毫米!卡马宁将军在发表的日记中这样写道:在飞船出现漏气现象4秒之后,杜博罗沃里斯基每分钟的吸气次数就达到了48次,而正常人应为16次,也就是说,这时的杜博罗沃里斯基几乎进入了濒死状态。这样的状态只持续了不到半分钟,可怕的死亡便降临了。卡马宁将军说,宇航员们抵达地面后,医生们采用了多种急救措施,对三人进行了长时间的抢救,但却回天乏力,终于没能挽回他们的生命。医生们在尸检中发现,三位宇航员的濒死症状几乎完全相同,他们都有脑溢血、肺部充血、耳鼓膜破损和血痰的迹象。而如果他们当时穿上了宇航服,这个悲剧是完全可以避免的。

  血的代价使此后的宇航事业吸取了一个重大的教训。继三位宇航员的悲剧发生后,历史上再未出现过不穿宇航服乘坐宇宙飞船的做法。因此也可以这样说,三位英雄用自己宝贵的生命挽回了更多人的生命。(马骏)

              宇航服的变迁

不仅仅是装备本身让我 们想起中世纪,还有那复杂 细致的“进入”宇航服的过 程,也就是说进入宇航服的 穿戴过程也让我们想起那个 时代。第一步,宇航员放置 “收集尿液的装置”:这个收 集尿液的容器基本上是一个 可收集1升液体的塑料袋。男 宇航员惜助一个软管状的装 置套住自己。对女宇航员来 说应该有一些变化,不过 NASA的专家们对此支支吾 吾,看起来好像还是使用一 种尿布。尿液存放在航天飞 机的废水罐中,回到地球后 被排掉。在太空行走时一般 可以不考虑大便的处理问题。
当尿液收集容器设置好 以后,接下来就是穿上主要 由聚氨酯弹性纤维织成的内 衣。内衣(专业名称叫“液 体冷却与通风的服装”)包括 宇航员的空气调节设备:一 个由91米长的塑料软管形成 的网,能使宇航服保持适宜 温度的液体就在软管中流动 着;通过胳膊和腿上的排水 设备,输入氧气排出二氧化 碳。特别可爱的是“窥视帽” 一一宇航员戴在头盔下面的一 个小帽,里面有耳机和麦克 风。接着,宇宙空间的漫步 者就要进入一个由裤、鞋和 .一个密封的围腰组成的飞行 服(称为“组装的躯干下部”) 中,在围腰上面再固定带着 灵活的袖子、生命维持设备 和控制器的胸盔。

后背上的生命维持装置 包括氧气瓶、水罐、通风装 置,泵和过滤装置,一个调 节空气和冷却水温的调节器 以及一组银一锌电池。氧气 用于呼吸、宇航服内的通风 和产生压力。在“旅行背包” 的下端是一个备用的氧气包 和两个球形的氧气罐:在主 要装置失灵时,它可提供30 分钟的氧气。“旅行背包”的 上端是一个带天线的无线电 设备。宇航员通过胸部的控 制器,控制命维持装置。 这就像按动快门那样简单。

从100公斤到45公斤,宇航服设计师们面临新的挑战

穿戴程序的最后一步是, 戴上由聚碳酸酯合成材料制 成的头盔,以保护宇航员免 受微陨石的危害和强烈的红 外线、紫外线的辐射。左右 两边各有一个探照灯,需要 时还有一个照相机可供使用。
穿戴完毕,宇航员还远 远不能进入宇宙空间,谁要 是简单地穿好服装,被贸然 从航天飞机发射出去,那么 他肯定马上会处于那种致命 的氮气状况下。海军少尉兰 金在他由喷气式歼击机中弹 出去时就已经经历过这种危 险了。因为宇航服内的大气 压力还远远低于往返式宇宙 飞船中的大气压力,所以溶 在肌体中的氮气就会蒸发。 绝招在于,在太空行走之前 就用纯氧将氮气从血液中排 出。而这些纯氧是宇航员在 进入他们的宇航服之前24小 时必须吸人的。此外,航天 飞机的舱内压力(大约是101 千帕,与地表水平面的压力 相等)会一步一步地降到开 始时的30%,于是就与宇航服 内的压力相近了。穿戴完毕。 宇航员还要吸进长达40分钟 的纯氧,然后他们才能进入 气闸。在这个阶段,宇航服 内的大气压力降至舱内起始 压力的V3。在航天飞机外压 力又降至1/4,即大约25千帕, 这是在不危害健康的情况下 一个人所能承受的最低限度。
宇航服内压力较低有它 的原因:只有这样才能保证 宇航服的灵活性。当宇航服 内有较高的压力时,宇航员 必定会少吸进纯氧,但是这 个护壳如此僵硬,是会妨碍 宇航员工作的。

宇航员的装备还远远没 有发展到终点。如果人们想 要在宇宙中定居,就会要求 一种全新的宇航服。国际空 间站的宇航服不仅要保持宇 宙清洁,而且还要适合新成 员的身材。还需要一个新的 无线电设备,太空行走者多 了,新的无线电设备可供他 们闲聊;还需要一个喷气手 枪,在紧急情况下字航员可 以用它将自己反弹回空间站。 除此之外,宇航服还必须特 别便宜,这样宇宙旅行将会 在某一天变成现实。
另外,为了实现飞向火 星的计划,更需要特别轻巧 的宇航服,迄今为止的100公 斤宇航服尽管在月球上只有 17公斤重,但是到了火皇上 就会变为让人汗流侠背地去 承担的34公斤。一个研究宇 宙飞船舱外活动的小组,针 对宇航员在火星上进行舱外 活动时可能遇到的情况进行 分析后认为,未来宇航员登 陆火星时穿戴的宇航服可能 只有45公斤重(地球上的重 量),还不到今天宇航服重量 的一半。那么宇航服的设计 师们将于何时完成这一杰作 呢?我们还将拭目以待。

“进入”而不是穿上: 大图为宇航员的全部行头 宇航服的进入程序如下:

   
钻过尿液 收集容器然后进入内衣,它包括 空气循环系统和冷却系统
  接着是裤,鞋以
及躯干 生命维
持装置

装置与内衣 相连
  戴上手套
  戴上头盔
  操纵系统使 太空
行走者行动起来


改造宇航服

在空间站工作的宇航员有时需要走出舱门进行维修。空间行走的过程中,宇航员面向阳光时受到强烈阳光的直接暴晒,背向阳光时又要经受极低温度的太空严寒,如果没有性能良好的宇航服,肯定会影响太空作业的效果。目前的宇航服由于带有一套笨重的、含有流动物质的温度调节装置,因此行动起来显得笨手笨脚。


为此,美国科学家霍奇森提出一个新的思路:用掺有人造肌肉的多层纤维布制造新型宇航服,改变原有的结构,使其既轻巧又舒适。


衣服穿着是否舒适,主要看所穿衣服的散热和保温性能是否达到最佳化。比如,冷天出门如果不穿夹克,人体可能损失500瓦的热量,会感觉凉;而夏天外出散失的热量就少得多,只有约200瓦,再穿夹克就会感到闷热。人体的热量主要通过出汗并以红外线辐射的形式散失。霍奇森的目标,是想让新型宇航服能够随外部条件的变化,把人体辐射散失的热量控制在50瓦至1000瓦之间。有了这样的宇航服,航天员就可以在冷热悬殊的太空条件下舒适地行走和工作。


宇航服的纤维布是用含电色膜的聚合物纤维编织的,这种电色纤维在加上微弱电压时,能改变其吸收红外线的能力。几层纤维布之间铺设人造肌肉,在加上不同的电压时,这些人造肌肉就出现膨胀或收缩。在人造肌肉膨胀时,多层纤维布便随之扩张,使宇航服变厚,从而具有更好的保温隔热能力。而在宇航员感到闷热时,人造肌肉就收缩,多层纤维布就紧靠在一起,变得更薄,即更容易散热。简言之,这种宇航服只要用微小的电压变化,就可以使它改变厚度,即改变它的保温和散热能力,非常灵敏便捷。


这种宇航服普通人也可以穿,尤其是探险运动员在进入忽冷忽热的地区时,肯定能帮助运动员保持舒适的体温。

说明:1.透明导电膜;2.低温时,人造肌肉膨胀,间隙变宽增加绝缘性保持航天员体温;3.温度和辐射传感器,把数据传送到宇航服控制系统;4.电压控制人造肌肉;5.电色膜调整红外线的吸收能力;6.高温时人造肌肉收缩,使宇航服变薄,降低隔热能力,冷却航天员。


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