“星座”计划航天服方案和飞船接口

在实施美国航空航天局未来空间探索远景计划时,将要面对大量各种各样的有害环境因素,乘员需要穿着防护性航天服。特别确定了4个需要穿着航天服的任务阶段,分别是发射、入轨和故障应急飞行、零重力（轨道）应急舱外活动、月面舱外活动和火星表面舱外活动。本研究之前进行了体系结构评估,确定了4种备选航天服构造方案的使用需求,本研究以此为基础提供了概念性设计方案。另外,还定义了用于实现航天服和各种“星座”飞船脐带和物理连接的飞船接口要求的子系统,总结了最终的设计服装及部件概念和飞船接口定义。这项工作是在科罗拉多大学2006年秋季学期开展的,是该校研究生的航空航天工程设计课程的一部分。     

航天服靴子对比试验

为了保障行星舱外活动（EVA）系统技术、硬件和开发，NASA／约翰逊航天中心先进航天服技术实验室已经进行了一系列野外作业。作业的目的在于搜集资料和在月球／火星相似地形下通过观测身着航天服的试验对象进行典型的行星表面舱外活动积累经验。试验过程中，可以发现当前用于行星登陆的航天服靴子设计存在的不足之处。     

在月球／火星重力环境下航天服的活动性评价

人们所预想的以及正在由美国国家航空及太空总署（NASA）计划的未来去月球和火星的人类探险任务，将包括广泛的这些星体上进行的舱外活动（EVA）。为了月球和火星的恶劣环境下工作和进行科学探险活动，航天员穿着防护性的航天服组件是必要的。在大量的舱外活动期间，首要考虑的就是在维持工作的有效性水平及航天员相对舒适的同时，需要提供加压航天服必要的适当的活动性特点。KC－135系列飞行器低重力飞行示范就是为了评价在模拟月球（1／6地球引力）和火星（0．37倍地球引力）环境下，阿波罗、航天飞机、MK－Ⅲ先进技术模型航天服和一般活动性能特性。     

舱外航天服实时遥测监督专家系统的研制

引言 NASA航天飞机舱外航天服（EMU）是一个独立的系统，它在出舱活动期间为航天员提供环境保护、机动性、生命保障和通信。EMU为一个综合体，由舱外航天服组件（SSA）和生命保障系统（LSS）共同组成。它所提供的消耗品最多可满足7h出舱活动的要求。SSA是EMU中的加压服。LLS主要由背包系统组成，它包括基本生命保障系统（PLSS）和一个备用氧气包（SOP）。     

美国舱外航天服装备使用和保养经验

介绍 未来近地轨道和行星航天服将建立在现在的舱外航天服装备（EMU）基础之上。直到2005年，EMU已成功保障了91次EVA任务（通常每次EVA使用两套EMU），在未来5～10年中，为了完成国际空间站（ISS）的建造，还要保障30～60次EVA。     

未来航天服上躯干结构的系统考虑

NASA2005年公布了探索规划，计划2014年前完成乘员探索飞行器（CEV）的开发和实际飞行，于2020年返回月球，而后则逐步抵达和探索火星。舱内活动（IVA）航天服系统需要在发射入轨和任务中止的情况下为乘组提供舒适的防护功能。舱外活动（EVA）航天服系统将需要提供从CEV进行可能的零重力EVA和探索月球及火星的登陆EVA。当前正在研究一种两类航天服体系结构的定义，即IVA和EVA航天服，IVA航天服用于CEV发射、再入和应急EVA，EVA航天服则仅为月球表面灵活航天服。一个重要的考虑事项是早期CEV和随后登月航天服之间的通用性水平．其中一个概念是航天服上躯干构造的最大通用性。 上躯干是航天服的基础。上躯干支撑了生命保障系统、显示和控制系统、头盔安装，提供穿脱口、肩部和腰部灵活性关节结构。因此上躯干结构对生命保障构造、穿脱能力、质量和体积、航天服尺寸和航天服性能（特别是视野、灵活性、舒适性）具有重要影响。需要最先考虑的是上躯干材料．历史上，硬上躯干（HUT）是由铝或复合材料制成，软上躯干（SUT）是由双层（涂胶和非涂胶）织物构成的。结构方案包括腰入式、背入式和拉链锁闭式．上躯干结构是早期CEV和后期登月探索航天服系统定义的关键推动因素． 本文提供了对可能的“星座计划”需求、现有上躯干结构和候选材料的评估．本文还讨论了为了满足计划目的，当前ILC Dover正在开发的I-Suit软织物上躯干．通过比较研究评估建议软织物上躯干与“星座计划”航天服相同，能够为满足计划目的提供最佳性能保障．     

美国新型航天服一览

美国当前的航天服已经使用了超过25年，面临着明显的老旧问题。这种航天服不能适应月球和火星表面环境，也不能保障长期任务的后勤需要。前些年，为了保障布什总统的“太空探索构想”和NASA的“星座计划”，美国开始研发适合任务需求的新型航天服。     

美国舱外活动计划的过去、现在与未来

美国载人航天飞行计划期间，航天员实施舱外活动的能力被一再证实，舱外活动拓展了人在太空的活动能力，是一种极为重要且极具价值的资源。本文分为4部分进行回顾和总结：1）美国过去26年来舱外活动的成就；2）未来几年航天飞机飞行任务中安排的舱外活动；3）必须保证“自由”号空间站组装和操作任务完成所期望的舱外活动；4）舱外活动应对NASA空间探索倡议计划发挥积极作用。     

先进舱外航天服电子信息和电源系统最新发展概念

在“太空探索远景”项目中,NASA格伦研究中心负责开发下一代航天服的通讯、电子、信息和电源分系统。在未来的月球和火星任务中航天服需要更长时间的工作能力,这存在着大量技术挑战。本文概述了格伦研究中心正在进行的未来舱外活动系统的研发工作概况。     

适于先进航天服扩展性能测试的中性浮力技术

介绍 航天服设计是一个不断发展的领域，其目的是进一步提高航天员在太空或行星表面上的工作能力。随着与国际空间站（ISS）有关的舱外活动（EVA）大量增加，为改进美国航天飞机舱外活动装备（EMU）和俄罗斯“奥兰”航天服提供了一个持续不断的推动力。同样，火星载人飞行和重返月球任务提供了研发先进航天服系统的契机。     

NASA的舱外活动办公室

为协调NASA所有与舱外活动有关的科研及飞行任务，1996年，NASA成立了舱外活动办公室（EVA Office）。该办公室归约翰逊航天中心管理，为该中心的二级部门（与空间生命科学理事会平级），其内部机构包括舱外活动和飞行乘员商务管理部、安全和任务保证部、先进舱外活动研究和发展部、舱外活动整合和操作部，     

舱外航天服的工效学问题及其研究方法

阐述了舱外航天服在航天员出舱活动(EVA)过程中的作用、舱外航天服工效设计对保障航天员生命安全和EVA质量的意义，以及航天服设计必须考虑的各类因素。并在此基础上探讨了航天服设计研究的主要手段与方法，强调了现阶段利用虚拟人体进行舱外航天服工效学分析的可行性。     

美俄航天员舱外活动航天服

美俄航天员舱外活动航天服俄罗斯为和平号空间站上航天员制作的站外活动用航天服（左）和美国为航天飞机上航天员制作的舱外活动用航天服（右）美国《航空航天技术》周刊的编辑詹姆斯·Ｒ·阿斯科分别试穿俄罗斯的航天服（左）和美国航天服（右）美俄航天员舱外活动航天服...     

俄罗斯舱外航天服防护材料相关技术研究

舱外航天服是航天员出舱活动所必须个体防护系统，具有为航天员提供生命保障的功能。在空间特殊的环境中，如高真空、极端温度交变环境、微流星和空间碎片、各种辐射等，舱外航天服外层材料必须有特殊的防护功能。     

国产“飞天”舱外航天服完全满足神舟-7飞行任务需要

2008年9月16日,中国载人航天工程新闻发言人王兆耀称,中国自主研制的舱外航天服,经过专家严格评审,各项技术指标完全满足神舟-7飞行任务需要。舱外航天服的右臂上由胡锦涛题词“飞天”,左臂上则有国旗,每套造价3000万元人民币左右。舱外航天服可为航天员出舱活动提供适当的大气压力、足够的氧气、适宜的温湿度,以保障航天员的生命活动需要;航天服具有足够的强度,     

美、俄舱外活动吸氧排氮方案

减压病（DCS）是环境压力降低的结果，被认为是由于溶解到人体组织和血液中的气体（尤其是氮气）形成气泡并不断增多造成的。在当前的航天计划中，为了达到在舱外空间作业中的最大关节灵活度和最低疲劳度，乘员在舱外活动（EVA）时所穿的舱外航天服（EMU）的压力要低于飞船舱内的压力，这就使得在舱外活动期间存在着DCS的危险。舱外活动中肌肉与骨骼疼痛可影响作业任务的操作，而症状严重则可危及整个飞行任务的安全。因此，防止乘员发生DCS是舱外活动医学保障中的一项非常实际和重要的工作。目前，防止减压病的方法是吸氧排氮，由于压力制度的不同，美国和俄罗斯的吸氧排氮方法各有特色。     

用于“和平”站计划的舱外活动航天服的改进

１９７７年以来，半硬型的舱外活动（ＥＶＡ）航天服就用于俄罗斯航天站的出舱活动任务中。目前，在和平（ＭＩＲ）航天站计划中，航天员使用了奥兰－ＭＤＡ－是奥兰半硬型ＥＶＡ航天服的最新改进型。在使用奥兰型航天服的过程中，俄罗斯人获得了大量的经验，证明了半硬型结构的ＥＶＡ航天服的各种优点，其特点是穿脱均通过航天服背包上的一个铰链门，背包里装有生命保障系统（ＬＳＳ）。航天员使用后，对外壳设计和ＬＳＳ组件提出了     

航天服自动流量调节阀设计

在航天员出舱模拟训练系统中,需要外部支持系统来保证训练航天服模拟真实舱外航天服的使用环境,进行所需气体的供给,内部气体压力、流量的维持等。这些功能的完成需要对舱外航天服内部气体进行流量、压力的自动调整。文章根据流体力学原理推导出了一种流量调整机构设计方法,并对此方法进行了仿真验证。据此原理设计了舱外航天服训练用的自动流量调节阀,采用新型锥形调节结构技术、长距离弱信号高准确度传输及滤波技术、阀体开闭位置高精度检测及闭环控制技术等,实现了流量的远程自动闭环调整,并通过气体溢出流量的调整,改变舱外航天服内的压力,使气体流量变化精度不超过5mL/s,压力自适应调整精度不超过10Pa/s,有效进行了舱外航天服的压力和流量控制,通过航天员出舱模拟训练试验,验证了产品功能和性能指标,保证了出舱活动的顺利进行。     

舱外活动系统述评

舱外活动（EVA）系统可分为3部分：1）航天员装备系统,包括舱外航天服（EVA航天服）、安全系绳和机动装置;2）空间支持系统,包括气闸、约束装置、EVA工具、在轨训练设施、遥控自动操作装置,以及表面运输工具;3）地面试验、训练与保障系统,包括减重／失重设施、热／真空试验舱、虚拟现实模拟系统、星体表面模拟场地,以及任务保障设施。文章阐述EVA系统的组成与功能,评述EVA技术现状及发展趋势。     

舱外活动期间多普勒监测仪的可行性

舱外航天服技术要求减小周围的压力，以方便航天员进行舱外活动。航天服的压力仅为30-40kpa（根据所用航天服的种类），这可能导致航天员出现减压病（DCS），这主要是由于航天员在标准大气压下呼吸正常空气而使氮气溶解到他的器官中而造成的。相对于航天服压力来讲，过量的氮气会在体液或组织中形成气泡，由此造成潜在的危险结果，即减压病的综合症状。