舱外航天服通过气密轴承保证航天员可随意转动

我国航天员将于27日下午4时30分进行首次太空行走。这意味着，中国研制的“飞天”舱外航天服也将与出舱航天员一起暴露物料提升机于太空中。航天员系统舱外航天服分系统主任刘向阳接受本报记者采访，解开舱外航天服之谜。

　　穿在身上的“生产线航天器”


　　神七航天员出舱行走，舱外航天服是关键。中国舱外航天服名字叫“飞天”，一件重120公斤，不过上天之后就没有重量的感觉了。刘向阳介绍，“飞天”舱外航天服单套价值高达3000万元人民币。但总体上讲，我们的舱外服研制还是比较省钱的。舱外航天服可靠系湿煤破碎机数为0.997，可以支持4个小时的舱外活动……


　　“飞天”舱外航天服从2004年7月开始进入研制过程，到2008年7月，完成了所有的研制工作。粉碎机刘向阳说，整个服装的研制经历了方案阶段、初样阶段和正样阶段。整个过程中先后做了10多套舱外航天服。经过航天员试穿和相关的训练，证明我们的“飞天”舱外航天服可以满足神七任务的要求。


　　神七任务航天员出舱活动时间在半个小时左右，而“飞天”舱外航天服具备4个小时的出舱能力，还有1个小时的备圆锥破石机用时间。实际做试验时，可以达到的时间更长，但指标任务是4个小时。


　　“飞天”舱外航天服最高能达到2米，躯干像盔甲，四肢像面包，再背上1.30米的大背包……很像一件加厚、特大码的羽绒服。服装通体纯白，从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下破石机肢、压力手套、靴子。


　　舱外航天服从内到外分为6层：由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层、橡胶质地的备份气密层、复合关节结构组成的主气密层、涤同步碎石封层机纶面料的限制层、通过热反射来实现隔热的隔热层、最外面的外防护层。服装的四肢装有调节带，通过调节上臂、小臂和下肢的长度，身高1.60米~1.80米的人都能穿上这套衣服。


　　舱外航天服躯干的设计厚度为1.5毫米，铝合金躯干外壳上密集着各种仪器：电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带。仅十几厘米见方的电控台里，就有照明、数码管控、机械式压力摆式给料机表等9个开关，气液控制台里的阀门更是多达20多个。这完全就是把飞船的控制台整个搬到了航天员身上。难怪整套服装的造价达到3000万元人民币左右！


　　刘向阳说，舱外航天服是我国第三次载人航天飞行中最难的一项技术。虽然都是航天服，舱外服跟舱内服完全不一样。舱内服只保证压力，但舱外服什么都要管。飞船的大多数功能，都要在舱外服里实现。可以说，舱外服就是一个穿在身上的小“四齿辊破碎机航天器”。


　　总的来说，舱外服为航天员提供3方面矿业输送设备的保障。一是辐射、真空、微流尘等环境的防护；二是生命保障，也就是要保持一个适合人生存的气体和温度湿度环境；三是良好的功效保障，保证航天员穿着舱外服能开展维修器材等太空作业。

重而不笨行化工振动筛动灵活


　　舱外航天服重量为120公斤，最高能达到2米，形轻型直线筛体庞大。航天员穿上后，会不会变成行动困难的“巨无霸”？


　　答案是否定的。重而不笨、行动灵活，是“飞天”舱外航天服的一大特点。设计师们在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等关节处，使用了气密轴承。在轴承的作用下，航天员的手脚可以随意转动，同时碎石筛分机能严格保证气密性。手背则用上了可以翻折的热防护盖片，不仅能提高手指的热防护能力，还能保证手指的关节活动性。

　舱外用的手套，看上去特别厚实。把大拇指以外的4个指头缝合在一起的话，有点像拳击手套。手背为白色，手心和指头是灰色的——密密麻麻的灰色橡胶煤矿输送机凸粒，具有防滑和隔热的作用。航天服虽然是“批量”生产的，手套却是用国际上先进的“三维数字扫描”技术，为每位航天员量身定做的。


　　出舱活动主要靠手完成操作和“行走”，手套必须灵活，同时又得有相当的厚度以保证气密性、隔热性，这在材料与工艺上几乎是矛盾的。科研人员碎石生产线经过无数次试验，终于制造出了既安全又灵活的手套。“飞天”舱外服的手套灵活性国际一流，航天员能够轻松握持直径为25毫米的物体。


　　航天服的左臂上印着鲜红的国旗，右臂上有两个大字：“飞天”。刘向阳说，“飞天”的整体设计和各部件的设计、组装都是中国人自己完成的。这套舱外服有很多我们独有的特点。在关节上，科研人员巧妙地利用了仿生结构，使关节活动更自如。电控系统上，“飞天”舱外服全部采用数字信号处理，显示屏则采用了国际上最先进的OLED技术，使显示器更大、更薄、更省电、更能耐受高低温，显示色彩更艳丽，以方便航天员查看。


　　舱外航天服将留在太空


　　研制舱外服是门大学问，穿舱外服同样不简单。两名航天员需要先把双腿伸进航天服的下肢，臀部放在航天服的背包沿上，然后关闭背包门，把自己裹在庞大的航天服中。


　　这个过程也就一两分钟。但之前的准备工作需要花不少时间：航天员在穿上贴身内衣以后，首先要穿一件能够测量心跳、体温的生理背心，接下来是防静电的连体内衣，第四层是给人体散热的液冷服，然后戴上通讯装备，最后才穿舱外服。


　　穿衣服全程搬到天上，就更复杂了。虽然120公斤的重量在失重状态下不会对航天员造成负担，但在太空进行任何精细的操作都是很困难的。


　　刘向阳介绍说，飞船发射时，舱外服是打包固定在轨道舱壁上的，因此航天员首先要启封服装，然后把各部分组合成一件完整的舱外服，再把净化器、氧瓶、电池、无线电遥测装置等可更换部件装上航天服。进入服装后，还要对服装进行尺寸调整、气密性检查和全性能测试。一切正常，这才算“穿好”了舱外服。在“穿衣”的过程中，执行出舱活动的航天员与留在轨道舱的航天员互相配合，一人操作时，另一人就读操作手册并进行确认，以确保所有操作万无一失。

神七飞行结束后，手套将随返回舱带回地面。由于体积、重量的限制，费这么大劲儿穿上的舱外航天服，在完成出舱任务脱下后，这套价值3000万元人民币的航天服只能留在太空了。