俄罗斯火星任务航天服的设计构想

20世纪90年代随着火星探测的升温，一些国家开始火星任务航天服的研制工作。当时，俄罗斯也致力于火星飞行方案及医学研究的论证，尽管财力不足，但“星星”公司仍进行了火星航天服的研制工作，提出了具有本国特色的火星航天服的设计理念。“星星”公司在轨道航天服研制和使用方面积累了丰富的经验，在研制行星航天服时，主张刮用开发现有经睑和现有产品的使用能力。但完全将轨道航天服作为行星航天服是行不通的，因为两者的任务要求是不同的。未来行星航天服可采用半硬式结构，由于“海鹰”型轨道航天服具备相对较高的灵活性，因而其衣袖和手套原型完全可以用于火星航天服。火星航天服的主要特性是保障航天员在行星表面的行走能力等，下肢灵活性极为重要。因而，在火星航天服的研制初期，应主要关注其下体部分及其灵活性的设计。基于这种理念，本文提出了火星航天服的设计构想。     

一种舱内/月面兼用登月航天服总体概念设计

航天员在月面驻留与活动离不开登月航天服的保护。文章考虑载人登月任务环境对登月航天服的各种特殊要求后,从满足环境适应性的服装工艺设计角度对登月航天服进行了总体概念设计:应用基于模型的系统工程（MBSE）方法,利用SysML搭建登月航天服模型,采取舱内/月面兼用设计模式;主要对其头盔、躯干主体部分、手套、靴子、生命保障背包,以及安全性可靠性等方面分别开展设计与说明。该设计思路和方案可为我国载人登月以及载人深空探测航天服设计提供参考。     

2008年国外航天员系统发展综述

自以美国为代表的世界航天大国宣布各自的载人登月和火星计划以来,各国一方面加紧研制新一代载人航天器和运载器,另一方面也开始制定并实施新一批航天员的选拔及健康保健计划,与此同时,美俄日也在加紧研制和试验新一代登月航天服,以实现更加轻便、更加安全、更加有效的舱外活动。为了解决未来长期裁人航天的乘员健康和高效工作问题,NASA提出了“人体研究项目”,通过国际空间站医学项目、空间辐射、乘员健康对抗措施、探索医学能力、空间人的因素和适居性、行为健康与工作绩效等六个方面来研究如何减少乘员健康和绩效的风险,并以此建立乘员航天飞行健康标准的证据基础．本文将主要从航天员选训、舱外航天服以及NASA人体研究项目三个方面综述近几年来国外航天员系统的研究进展情况。     

舱内失压下航天员热舒适度和散热量仿真

针对载人登月舱内失压应急返回过程中,不同条件下航天员穿着舱外航天服维持生存时的热舒适度问题,基于Matlab建立了人-航天服热模型。其中人体热模型基于Fiala模型建立,航天服热模型使用集总参数法建立。经过不同工况的对比,仿真结果与文献数据基本吻合,验证了模型的正确性。在此基础上,基于DTS热舒适度计算方法对不同失压紧急情况下的人体热舒适度进行了分析,得到了舱内不同环境下人体热舒适度、航天服所需散热量和通风气体湿度的变化规律,并提出了系统优化方案,为我国应急舱内压力防护系统的设计和生保方案制定提供了参考。     

美国载人航天器上的出舱活动系统

“双子星”飞船。出舱活动航天服：1962年美国航空航天局花费21万美元研制“双子星”航天服。双予星G4C型为出舱活动航天服，由美国航天员穿着完成了首次出舱活动。这种型号服装的特点是手套有一定改进，手腕和手指的灵活性有所提高。另外该型航天服还能与“双子星”航天员机动装置匹配。     

舱外航天服穿说舱的发展

美国宇航局阿姆斯研究中心根据阿姆斯ＡＸ－５型硬式舱外航天服研制了航天服穿脱舱，作为改进的航天服气闸舱支持空间站的舱外眼，大部分参考者提议在月球或火星上由穿脱舱自行变化。最近发现这种服装穿脱舱在地面上第一次实际应用，用来清除有毒和有害物品。ＮＡＳＡ－Ａｍｅｓ有毒清除车的尾部设计了穿脱舱。在实际清毒应用中，穿脱舱有明显的改进：一般防毒服需要脱衣前清除，而使用穿脱舱后就避免了脱衣前的清洗，体现了服装穿脱     

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．     

浅述型号研制中的标准化工作

概述了在总公司重点型号研制中标准化工作所起的作用,分析和介绍了在型号研制的论证、方案等阶段做的标准化工作,即建立标准化工作系统、确定标准化工作目标和总体方案、抓好设计的继承性和产品“三化”工作以及加大标准宣贯力度和适时制定急需标准等,并谈了工作体会。     

认真做好型号研制标准化工作

结合○六六基地某改进型号研制标准化工作的实践,综述了提高标准化意识、建立健全工作系统,坚持标准化与型号研制紧密结合,强化各项标准及技术文件的实施与监督和开展“三化”设计等,才能有效做好型号研制标准化工作。     

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。     

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,     

MX-2中性浮力模拟航天服的系统概况和使用

美国马里兰州大学航天系统实验室已研发出一种可完全用于中性浮力环境使用的MX-2模拟航天服并对其进行了测试。人穿着这种模拟服在中性浮力研究设施中进行的反复测试表明，这种模拟服可以逼真地模拟实用的舱外活动（EVA）航天服。日常可用它模拟EVA，可模拟相当于当前EVA服的关节限制因素、工作活动范围、以及视觉和听觉环境。改进的手套和靴子、通信头戴装置、服装内置水袋和个人装备更近似于EVA航天服。先进的尺寸调节系统和配平系统允许身高范围在1．73m-1．91m、体重在54．4kg以内的被试穿着体验。此外，集成到服装内的仪器设备可以监控和收集来自服装和被试的关键数据。对液冷服（LCG）出入口温度、心率、气体温湿度的记录为任务之间或被试之间的对比提供定量指标的度量。这些定量测量能够用于研究代谢负荷，并能向测试指导人员发出性能下降、系统故障或生理应急的警告。近期正在应用MX-2服进行大量的EVA研究。其中包括各种级别的人机交互，包括从EVA作业中的灵巧操作者的支持到直接把机器臂集成到服装系统中。MX-2服的设计也促进了双向高频带宽通讯技术的使用，它针对先进控制和显示技术进行实验评估，为穿着被试提供了实时训练和保障。MX-2服是一件非常有价值的装备，为研究人员提供了一种低成本的模拟器，以用它获得EVA模拟经验。这也是未来研究EVA技术的一个很有用的平台。     

“飞天”服研制的背后

"一定要让我们自己培养的航天员穿着我们自己研制的舱外航天服圆满完成出舱活动任务",这是中国航天员科研训练中心所有人的共同追求和目标,目标背后,不为人知的是"飞天"舱外航天服的立项与研制之路。     

确保型号飞行试验“一次成功”技术保障分析要点

确保型号飞行试验“一次成功”技术保障分析方法是航天科工集团公司（以下简称集团公司）某型号研制工作实践中的经验总结，该方法是在型号完成阶段性研制工作后，围绕确保飞行试验成功这一中心任务，由总体是各分系统对设计，生产，试验，直至发射，飞行全过程中的每一个分系统，每一个产品和每一个环节中制约产品正常工作的因素进行深入细致的分析。对分析中发现的薄弱环节采取针对性的措施及进行有重点的试验验证，以达到确保飞行试验“一次成功”的目的。确保型号飞行试验“一次成功”技术保障分析是一项系统性强，涉及面广，对保证型号飞行试验“一次成功”有重要意义的工作方法，该方法体现了“预防为主”的理念，具有工作关系顺畅主动，有助于提高型号研制质量，利于保证型号研制进度，有效降低故障归零及试验验证成本等特点，是质量管理和质量控制的一种创新，确保型号飞行试验“一次成功”技术保障分析方法的实质体现了全面质量管理的思想，是集团公司开展质量经营，深化全面质量管理的有益探索和实践。     

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。     

载人航天器空间环境试验设备

载人航天器空间环境试验设备俗称"载人舱"。它是在地面条件下漠拟空间高真空、冷黑背景和太阳强辐照环境的"有人参与其中"的试验设备,用于载人飞船及各分系统在研制各阶段的性能检验、鉴定、验收试验,"人-船-服"联合试验,航天员出舱及舱外活动(俗称舱外行走)试验,特别是航天员系统的适应性试验、航天员的操作训练、心理素质的培养,以及舱外航天服、舱外活动机构、生保背包等的研制。     

GBR-P雷达反导试验中的真假目标

提出了在反导飞行试验中设计及设置地基雷达初样型(GBR-P)的真假目标以满足雷达技术要求的一些依据和解决办法。使用的设计方法以及被测目标的选定均以“民兵Ⅲ”的测量任务为前提条件。对于以真假目标及其突防系统的飞行试验作为定型、验收条件的靶场目标特性测量雷达,可为其制定飞行试验大纲和试验要求提供参考与借鉴。     

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     

对阿波罗计划航天员的采访（上）——第一次访谈：对舱外活动系统的设计建议

阿波罗登月计划的经验对于未来登月计划的实现有着非同寻常的意义。本文主要总结了美国航空航天局对阿波罗计划航天员的两次采访内容,其经验和建议涉及的方面包括：任务结构、航天服、便携式生保系统、月尘控制、自动控制系统、信息显示与控制、月球车和远程控制、使用工具、乘员训练、月面操作、疾病处置、药物与急救、辐射、乘员绩效、食品与营养、飞后康复、乘员互动等,这些宝贵经验也值得我们借鉴。     

月球和火星任务航天服使用需求与系统方案评估

为了保障NASA“太空愿景”（VSE）的完成，需要将人类送往月球和火星，其中包含了多种作业环境，在这些环境中航天员需要穿着舱内或舱外航天服。NASA提出了4种候选航天服体系结构，包含了从飞船发射、进入到微重力和行星表面舱外活动（EVA）保障任务高效完成的航天服数量和类型。本文进行的研究旨在确定VSE任务组成部分中航天服的使用和功能需求，确定当时的技术设计驱动因素，并为分析4种体系结构建立了相关权重因数。分析提出了对4种体系结构的选择建议。