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宇航服与装备

宇航员为什么需要宇航服

太空是对人体最危险的地方之一。那里没有空气可以呼吸,没有气压来保证身体安全,温度可以在极热和极冷之间剧烈变化。宇航服就像包裹在宇航员身体周围的一艘微型宇宙飞船,提供生存所需的一切。没有宇航服,宇航员在太空真空中最多只能坚持约15秒。这就是为什么宇航服是整个太空项目中最重要的技术之一。

宇航服的各个部件

现代美国航空航天局的宇航服,称为舱外机动装置(EMU),有超过18000个独立零件。硬质上躯干是一个玻璃纤维外壳,覆盖胸部和背部,与手臂、腿、头盔和生命支持系统相连。特殊织物层保护宇航员免受以比子弹更快速度飞行的微流星体碰撞。头盔内还有一个饮水袋,这样宇航员在长时间太空行走中可以喝水。每件宇航服在离开地球之前都经过仔细的组装和测试。

头盔和面罩

头盔是宇航服最易辨认的部分之一。它由一种坚硬透明的材料——聚碳酸酯制成,可以让宇航员向各个方向看。镀金面罩可以放下来保护宇航员的眼睛免受太阳刺眼光线的伤害,太阳在太空中比在地球上亮得多。头盔上安装有灯和摄像机,这样宇航员可以在轨道暗处看清楚,任务控制中心也能观察他们的工作。头盔内的麦克风和扬声器允许宇航员相互交谈,也能与地面团队通信。

生命支持和温度控制

主要生命支持系统(PLSS)是附着在宇航服上的大型背包。它为宇航员泵送氧气呼吸,并去除他们呼出的二氧化碳。背包还通过在宇航员穿着的特制内衣中细管中循环冷水来控制温度。在直接阳光下,太空温度可达约121摄氏度,而在阴影中可降至约零下157摄氏度。生命支持系统使宇航员在这些极端温差下保持舒适。

手套和机动性

宇航服手套是最难设计的装备之一,因为宇航员需要在戴着手套的情况下握住工具和处理小物件。每双手套都是按照单个宇航员的手型定制的。硅橡胶指尖帮助宇航员通过厚手套材料感觉到所接触的物体。手套指尖还内置加热器,因为在空间站的阴影下手会变得非常冷。尽管有所有这些技术,宇航员经常说,戴着宇航服手套工作就像戴着厚烤箱手套做事情一样。

宇航服内衣

在穿上外层宇航服之前,宇航员要穿一件特殊的冷却衣,称为液冷通风服(LCVG)。这件弹性连体服中编织了约90米的窄塑料管。冷水通过这些管道流动,将热量从宇航员身体带走,就像汽车散热器保持发动机凉爽一样。没有这套冷却系统,宇航员自己身体散发的热量会很快使宇航服内部变得危险地炎热。宇航员还穿着一种类似尿布的服装,称为最大吸收服,因为太空行走可能持续六到八小时而没有上厕所的机会。

宇航员在太空使用的工具

宇航员在空间站外工作时使用许多专用工具。手枪式夹持工具的工作原理像无绳钻,是太空行走中最常用的工具。系绳和安全电缆将工具固定在宇航员身上,防止任何东西飘入太空。简化舱外活动救援辅助设备(SAFER)是一种小型喷气背包,如果宇航员意外脱离空间站,可以用它飞回去。每件工具都必须设计为能在太空真空中、极端温度下工作,同时能在戴着笨重手套的情况下操作。

宇航服的未来

美国航空航天局正在为未来的月球和火星任务开发新一代宇航服,称为探索舱外机动装置(xEMU)。这些新宇航服将比现有设计更轻、更灵活、更易于移动。它们将使宇航员能够在月球表面行走、弯腰和跪下,这在20世纪60至70年代阿波罗任务所用的宇航服中是很困难的。SpaceX和Axiom Space等私营公司也在为商业太空旅行设计自己的宇航服。随着人类计划深入探索太空,宇航服技术将不断改进,以在更长、更具挑战性的任务中保持宇航员的安全。