舱外航天套研究动向

舱外航天手套（ＥＶＡＧｌｏｖｅｓ）是航天服一个重要组成部分。由于外层空间恶劣环境（真空、极端温度、电离、辐射等），手套应具有隔热、保暖、防微流陨石的功能。另一方面，由于航天员出舱主要用手来执行任务，要求手套不影响手的灵活、运动、触觉等性。介绍舱外航天手套的基本功能、结构、目前存在的问题以及研究动向。     

舱外航天手套对手动作业的影响及解决办法

从舱外活动时航天员手的作用具有无比优越性,众多自动装置或机器人无法取代的事实出发,比较详细地论述了舱外航天手套对手动作业影响的主要因素后,提出了寻求解决手套防护要求与保持手部具有基本功能之间矛盾的一些医学工程设想。     

舱外航天服手套的工效问题

为提高舱外航天服手套的工效,分析了影响其工效的主要因素:手指皮肤温度低于15.6℃会使工效明显下降,压力总是对手套工效有显著的影响,形状结构使手套工效存在±50%的差别,好的材料能改善手套关节点的特性.提出解决手套工效的关键在于处理好手套的形状和结构.从舱外航天服手套的设计、制作和增加辅助装置等几个方面探讨了提高工效的方法.并从力量、疲劳、灵活性、触觉、活动范围和舒适性六个方面介绍了评价手套工效的方法.     

图解世界载人航天发展史(二十二)

正四、出舱活动舱外航天服早期的舱外航天服都是软式的,除了头盔和手套可拆卸之外,其余部分是一个整体。采用通风的方式散发身体产生的多余热量,供氧等生命保障由航天器通过脐带式管线提供。图为苏联进行第一次舱外活动时航天员穿用的舱外航天服,全身是软式的,可以看到位于身前的生命保障脐带。     

2010年的欧洲航天活动

欧洲在2010年开展了较多的航天活动,其中有不少技术先进的新型航天器,例如,冷卫星-2（CryoSa-2）、“陆地合成孔径雷达-X附加数字高程测量”（TanDEM—X）雷达成像卫星、宁静号节点舱-3（Tranquility Node3）、隙望塔号（Cupola）观测舱和“欧洲机械臂”（ERA）等重要航天器都顺利上天,只有新发射的欧洲通信卫星公司的W3B通信卫星因故障而失效,令人遗憾。     

美国舱外航天服的设计标准(摘要)

1 舱外航天服的设计要求 1.1 一般性要求 □□灵活性:舱外航天服的灵活性应接近不穿服装时身体的活动范围. 尺寸:为了尽量减少舱外航天服在天上的储存数量,舱外航天服应该可以调整尺寸大小,以适合不同身材的航天员穿用.特别是服装手套的手指、手臂、下肢和干躯的长短应该可以调整,以满足每个航天员的灵活性和舒适性要求.     

低温加压条件下EVA手套的力量分析

为了研究航天员舱外活动时的手套压力和太空低温复合效应对操作力量的影响,选取最大握力和握力疲劳两个指标评价手动作业力量,其中握力疲劳采用做功能力评价.操作力量抓握试验所需的不同温度和压力是通过在低温模拟舱中利用液氮降温以及真空泵抽气实现.结果表明:戴手套对最大握力和握力疲劳的影响都非常显著;与常温常压戴手套相比,压力(29.6 kPa,39.2 kPa)单独作用对最大握力的影响显著,低温单独作用对最大握力的影响并不显著,而二者对握力疲劳的影响都非常显著;在加压和低温复合作用下,最大握力和握力疲劳会进一步受到显著影响.可见手套压力和太空低温复合效应严重降低了航天员手部力量的发挥,航天员舱外作业人-手套系统的研究需考虑复合因素的影响.     

画说航天服

航天服是航天员进入太空必须穿的服装，一般由压力服、头盔、手套和鞋子等组成。航天服可不是一般的服装，它是保障航天员生命安全的最重要的个人救生设备。航天服按用途可分为舱内航天服和舱外航天服两大类，分别有软式、硬式和软硬混合式结构。相比之下舱内航天服的结构与功能较为简单，舱外航天服的结构复杂，     

“国际空间站”航天员出舱活动医学保障主要结果

正空间站航天员出舱活动医学保障工作,是载人航天长期飞行医学保障的重点,也是空间站运营和发展的重要保障。本文主要以"国际空间站"俄罗斯舱段为背景,介绍了"国际空间站"航天员舱外活动的概况、舱外活动的工作组织原则与医学保障系统,阐述了舱外活动的减压安全保障措施、舱外活动期间航天员作息制度的特点,最后分析了"国际空间站"航天员舱外活动的主要结果。随着航天员舱外活动个体装备技术的完善及其功能可靠性的提高,舱外工作逐渐由短时行为变为航天员有     

俄罗斯水槽实验室设备系统构成

自从1965年3月18日苏联航天员阿里克谢·列昂诺夫走出上升-2飞船,成为第一位完成太空行走的航天员至今已过去40多年,舱外活动任务由简单到复杂,并已成为载人航天活动中不可或缺的组成部分,而中性浮力训练设施在舱外活动训练中的重要作用也一次又一次地被美国、苏联/俄罗斯40来年的载人航天实践     

Development of life support requirements for long-term space flight.

When humans move out into the solar system to stay for long durations, the most immediate challenge will be the provision of a life-supporting environment in locations that are naturally devoid of food, air, and water. Life support systems must provide these commodities in all phases of space flight--during intravehicular activity (IVA) and during extra-vehicle activity (EVA). Systems that support human life must provide: overall reliability in the space environment, allowing maintenance and component replacement in space; reduced resupply mass of consumables and spares; for planetary surfaces, the ability to utilize local resources for increased self sufficiency; and the minimized mass power and volume requirements necessary for all space flight systems. This paper will discuss the melding of these technical requirements in such a way as to meet the human needs of space flight.     

Minimizing space radiation exposure during extra-vehicular activity

Continued assembly of the International Space Station (ISS) requires numerous extra-vehicular activities (EVAs). Prudent radiological safety practices require minimizing additional exposures to crewmen during these periods. The spatial distribution of the “normal” trapped proton and electron radiation sources in low Earth orbit is strongly governed by the geomagnetic field. It is possible to use ISS trajectory information to estimate crew exposures during EVAs and to identify periods that can result in minimal EVA crew exposures through avoidance of these trapped radiation regions. Such exposure minimization planning can also accommodate the unforeseen development of a solar proton event. An EVA exposure estimation tool, EVADOSE, is described and applied to various EVA exposure scenarios. Procedures and parameters that influence EVA exposures are discussed along with techniques to minimize crew exposures.     

一种用于出舱活动的相变储热／辐射器式热沉

首先讨论了出舱活动中的各种散热方案；然后介绍了一种相变储热／辐射器式热沉。给出了闭式散热系统设计的性能要求及相变材料的选取标准和计算方法。     

EVA的形状记忆功能探讨

首先对形状记忆功能高分子的特性进行了分析,提出了形状记忆性能的评价指标,即形状回复率、形状固定率、形状回复速度等.并进一步探讨了乙烯-醋酸乙烯基共聚物(EVA)的形状记忆功能特性,研究发现,用过氧化二异丙苯(DCP)可对EVA进行适度交联,控制二者组分结构,从而控制EVA的交联程度,可使EVA具有优异的记忆功能特性,如形状回复率和形状固定率均可达95%以上;进一步分析了EVA的化学结构,讨论了分子结构与形状记忆性能的影响,并结合DMTA等热分析技术,对交联EVA的交联密度进行计算,结果表明EVA的交联点间分子量随DCP用量增加而下降,并且其交联程度与EVA的记忆特性存在着某种内在的必然联系,进一步研究分析发现其形状固定性与室温和橡胶态模量的比值呈线性关系,初步揭示了形状记忆机理.     

舱外机动装置姿态自适应控制研究

舱外机动装置是一种帮助宇航员在航天器舱外活动的机动装置,航天员自身的质量特性的不确定性使得其姿态控制问题为非线性时变,并且带有不确定参数的系统的控制问题,传统的控制系统理论难以处理该问题.自适应控制指令跟踪法用于舱外机动装置的姿态控制系统以应付质量特性不确定性的影响,研究结果表明该方法可以实现对舱外机动装置姿态机动和稳定控制,具有良好的抗干扰性和控制鲁棒性,姿态控制精度达到0.5°,姿态稳定度达到0.1 °/s.      

舱外机动装置控制技术的实时仿真研究

舱外载人机动装置的姿态控制为非线性时变,并且带有不确定参数的系统控制问题,传统的控制理论难以处理该问题.为了验证自适应控制方法对该问题的处理以及该方法在工程上的实用性,因此在dSPACE平台上建立了半物理仿真系统,该系统真实模拟了现实环境并且仿真出真实可靠的结果,从而验证了自适应控制方法对于控制舱外机动装置具有良好的控制特性.      

基于Lagrange方法的失重人体建模与仿真

阐述了利用多刚体系统动力学进行航天员舱外活动仿真EVA(Extra Vehicular Activity)的必要性.给出了应用计算多刚体系统动力学建立的通用失重人体4关节反向运动学与反向动力学模型.选取典型的实例,在对其进行适当简化的基础上,运用通用模型对其进行仿真计算,计算时为考虑失重对人体质量、惯量与力量等参数的影响,对通用模型进行了修正.利用能量比较法对结果进行分析,得出当手部的运动轨迹半径与角速度减小、时间延长,髋关节做前驱运动时航天员工作最为节省能量.通过能量比较法计算得到了人体运动时各关节作功最为节省能量的范围.计算方法对航天员舱内外活动仿真及工效分析有一定的参考价值.