航天服设计的15个秘密

航天员之所以能在恶劣的太空中漫步，能在月球表面行走，主要归功于他们身穿的神奇的航天服的保护。那么，关于航天服设计的秘密你知道多少呢？为帮助你进一步了解航天服，在此结合《心理牙线》杂志采访NASA约翰逊航天中心先进航天服设计团队的航天服工程师林赛·艾奇逊的相关内容，一起来揭开航天服设计过程中的一系列秘密!     

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。     

我和我的航天服

唐·佩蒂特（Don Pettit），NASA航天员，国际空间站第30、31长期考察组任务专家，他通过本文表达了自己对航天服的复杂情感，我们不仅能感受到他对航天服强烈的“敬佩和疼爱”之情，同时也能感受到他对航天服的畏惧，相信他的此番表达也正是说出了所有穿过航天服的航天员们的心声。     

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。     

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。     

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。     

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]     

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。     

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。     

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．     

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）。     

俄罗斯行星航天服的设计展望

本文分三个部分，第一部分简单介绍了前苏枞罗斯研究火星航天服的历史，第二部分介绍火星航天服和轨道航天服研制要求的共同点和差别，并列出了几种火星航天服的整体方案，第三部分介绍了火星航天服的壳体结构和部组件方案（躯干、下肢、靴鞋等）以及航天服和火星车的接口方案。     

航天发射史上的趣闻

2011年是人类载人航天飞行50周年。您可能不知道,在过去的半个世纪,NASA航天发射过程中曾经发生过不少有趣的事件：航天员在起飞前把尿液排到了自己的航天服里——这对美国的第一次载人航天飞行来说实在不是一个好兆头;     

太空新概念：“生物航天服”——从“峨冠袍带”到“胡服骑射”

在长达40年的航天探索中,航天员一直穿着沉重笨拙的航天服行走在太空,美国麻省理工学院航空航天和工程学教授达瓦·纽曼(Dava Newman)博士和她的研究团队正试图改变这一现状。目前,一款颇有前景的新型航天服——"生物航天服(Bio-suit)"原型亮相公众,它轻便、平滑、紧身、时尚,而且具有较高的安全性,这种革命性的设计有望使航天员像众所周知的‘蜘蛛侠’一般,游刃太空。     

机器人航天员——“人马”

“人马”（Centaur）是由NASA约翰逊航天中心机器人系统技术部门，与美国国防高新技术研究计划局合作设计的半人形机器人（如图）。它是机器人航天员（Robonaut）上躯干和4轮机动底部组成的。机器人航天员是人形机器人，其大小和灵活度与穿着航天服的航天员相当。机动底座能够以6km／hr的速度行驶。     

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。     

航天服材料的静电吸附效应地面试验研究

航天员在轨出舱作业时，其穿戴的航天服面临空间尘粒污染的静电吸附增强效应问题，空间尘粒污染会对航天员的健康及仪器设备的安全稳定运行造成威胁。文章分析了空间站–航天服静电起电模型，研究了污染物粒子带电机理及带电尘粒在电场作用下的静电吸附过程；在此基础上搭建空间站–航天服电场的静电吸附效应地面模拟装置，并开展了4种航天服表面典型材料对空间中尘埃粒子的静电吸附效应试验验证。通过对试验结果的分析，提出后续应在航天员出舱活动中设计静电消除装置、处理航天服主体材料表面保持航天服洁净等建议。     

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     

科学家发现首颗地球大小宜居行星

借助NASA“开普勒”太空望远镜的观测,科学家已首次发现了位于母恒星宜居区内且大小与地球相仿的一颗系外行星。这项成果4月17日发表在《科学》杂志网站上。这颗距地球约490光年的行星称为开普勒186f,大小约是地球的1．1倍,以5240万公里的距离围绕红矮星开普勒186运行,理论上说处于该红矮星的宜居区内。     

对新型航天服背入式穿脱系统的评估

舱外活动（EVA）期间的工作能力取决于航天员穿着的航天服，能够快速、安全地穿上航天服，这种能力对于使EVA有效时间最大化是至关重要的。独立穿着航天服的能力也是必需的，航天服的灵活性限定了工作空间的包络面。适宜的活动性也同样是最大化有效EVA时间所必需的，