俄美舱外航天服性能比较

俄罗斯航天员在和平号空间站上穿着的出舱活动航天服，与美国航天员在航天飞机上穿着的出舱活动航天服尽管在外观上很相似，但性能方面却有很大的不同。两国的航天服各有自己的长处和短处。一、航天服工作压力不同美国航天服的工作压力为29．647干帕，俄罗斯航天服的工作压力为     

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。     

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．     

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。     

航天员的衣橱

载人航天初期，先驱们在短期飞行时从起飞到降落始终都穿着航天服。而在长期飞行阶段，乘坐“联盟”号飞船的航天员们只有执行动态（发射、降落、对接）作业时才穿当时的“隼”航天服。俄罗斯航天员从空间站出舱进行舱外活动时使用“奥兰”航天服。空间站上的航天员们多数时间都是穿着地面上的衣服（航天服里面是普通内衣）。     

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。     

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。     

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。     

舱外航天服质子和电子辐射能量域值测量

ISS建造需要1000多小时的EVA。在ISS外部进行出舱活动，航天员可能会很大程度地暴露在电子和质子辐射的作用中。图1和2包含了典型的ISS轨道存在的电子和质子能谱。当前EVA航天服设计期间，服装设计者们并没有预想到ISS建造需要大量EVA，辐射屏蔽也没有作为重要的考虑对象，因此，在ISS着手建造之前需要制定辐射防护指南。这些指南将以需要确认的计算模型为基础。完成电子和质子在不同位置上穿透航天服最小能量的直接测量，这是确认计算模型的其中一步。另外，这些测量可能会影响未来的航天服设计。     

航天飞机舱外活动期间的能量利用率

舱外活动期间的工作速率或能量利用率是衡量生保系统的主要因素，同时它也可用来估量EVA的难易程度以及乘员肌肉中能量的消耗。从1983年STS-6任务的第一次出舱，我们已经执行了59人次EVA，共计341人时。在每次EVA中对能量利用率都要进行测量。每次EVA的代谢率通过氧气的利用量进行测量，该数据经过航天服泄露的修正。1981～1987年，EVA全程或EVA大半程的平均数据均可获得。自1987年以来，在EVA活动中每隔2min测量1次EVA的氧气利用量。航天飞机的平均代谢率为194kcal／h，这比“阿波罗”和天空实验室任务期间的代谢率要低很多。峰值率低丁设计水平，在任务期间很少达到，时间也很短。这说明任务中的能量消耗和训练程度成反比。     

有问题,请找航天员

河南郑州刘平问:飞船发射前,航天员要手提一个小箱子上飞船,那是做什么用的?航天员答:航天员手提的小箱子,实际上是一个便携式的航天服通风装置。登船前,航天员已经完成了一系列的准备工作,并穿好了舱内航天服。航天服由气密层和限制层组成,胸前左下方有一根内径25毫米的通风软管。穿着航天服后需要通过该软管对航天服内进行通风,才能使航天员处于比较舒适的状态,常压下通风流量为120升左右。航天员在地面穿着航天服     

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。     

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。     

用于火星任务的通用航天服方案

本文对一种适用于载人火星任务的通用航天服作了概念性的研究，并就航天服的应用分以下几种情况给予讨论：·星际飞行阶段及火星轨道运行阶段舱外活动的能力；·火星表面的舱外活动；·在下降／上升和交会过程中的穿着模式。本文对于舱外活动期间各种情况和条件以及对于航天服设计需求进行了讨论。高度的可靠性、有效性、安全性、维护性和适用性是选择航天服设计方案的主要考虑。     

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。     

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。     

设计月球和火星任务用的智能航天服

“阿波罗”计划航天员在月面14次舱外活动（EVA）中得到了监测其安全及健康的地面保障大军的真正支持。倘若对EVA的后勤、距离以及次数都是预测好的,那这对于未来在月球和火星上的EVA可是不可能的。未来的航天服必须非常智能化而不再依赖地面保障。下一代航天服可使用本文描述的两套软件系统来实现这个目标：LEGACI（生命保障,测定导引算法和消耗品询问应答机）和VIOLET（生命保障和探究跟踪语音启动执行机构）。这些虚拟指南利用一套生物传感器和舱外航天服内的通信设备、电子设备、信息学软件一起传送的实时数据,提供EVA现状、生命保障消耗品、生理特性和安全情况的即时信息。此系统正在美国航空航天局约翰逊航天中心正在实施的整套航天服测试计划中接受评估。本研究提供的是这次系列测试的数据和结果。     

国际空间站俄罗斯舱外航天服首次使用结果

对已装配好的各舱段的安装和维修，是由舱外活动(EVA)乘组人员进行的，这是国际空间站建造活动的重要部分，而且已经开始进行了。至2002年7月1日为止，使用俄罗斯“Orlan-M”航天服(SS)从国际空间站进行了7次EVA，使用美国舱外航天服装备(EMIU)(从通用气闸舱)进行了1次EVA。     

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。     

舱外航天服训练和航天员的损伤

前言 让航天员身着航天服在中性浮力水槽中进行训练是航天员出舱活动（EVA）训练中的重要内容。早在2002年，NASA就注意到身着航天服在中性浮力水槽中进行训练的损伤明显增多。虽然很多损伤没有报告或没有被完全记录，但是在为准备国际空间站任务进行训练时，这些损伤的大量增加就必须引起重视。[第一段]