
近日CCTV-7军事节目曝光了中国航天员备战“神七”训练状况
今年10月即将发射的神州七号近期一直备受关注。19日,北京航天飞控中心专家李剑作客北京天文馆,向天文爱好者们透露了“神七”的一些细节:“神七”航天员将进行太空行走,并放飞飞船携带的一颗小卫星,在近一个小时的行走中,航天员将系上一种特殊的绳子,自己爬回飞行舱。
李剑透露,“神七”发射升空后,将在341公里高度的绕地轨道飞行,3名航天员中只有1人出舱行走,其他两人要在舱内辅助以及做一些应急的准备。出去行走的航天员届时将用绳子绑住自己,回来时需要靠双手作用爬回来,而且航天员在太空行走过程中速度和飞船是一致的,也就是每秒七八公里。
根据计划,航天员出舱接近一个小时,出舱后要放飞飞船携带的一颗小卫星。李剑透露,航天员穿着的服装,中国采取的是从背后钻进去,然后密封上的航天服,这是世界上最昂贵的衣服。航天员届时还将戴上手表,将地球的时间概念带往太空,再返回地球。
据悉,宇航服是世界上最贵的服装,目前世界上最贵宇航服造价为150万美元。
李剑表示,出舱过程看似很简单,实际上很危险,出舱的过程,要保证整个通讯的畅通,这也是测控难度大大高于神六的原因。他说,舱外航天服的构造很复杂,基本相当于一个飞行器,不仅能抗辐射,抗高温低温,还要保持一个密闭的微循环。地面测控不仅要控制飞船,也要能测控航天服,相当于同时测控两个航天器,地面指挥中心要随时知道航天员的身体情况和环境参数,对航天服发出指令。


利用水池,模拟出太空失重漂浮的条件

为保护宝贵的航天员,潜水教练随身协助

航天员出舱活动模拟图

中国专门研制卫星飞船的航天五院院庆40周年宣传片,首度曝光国产“神七”出舱航天服及气闸舱(来源:人民网)

俄罗斯海鹰-M型出舱活动航天服
背景资料:
海鹰-M型出舱活动航天服是在海鹰-DMA型航天服的基础上发展起来的。海鹰-M型航天服最初是为和平号空间站设计的,从1997年4月开始有3套服装在和平号空间站上使用过,曾经完成3次太空行走,每次太空行走时间在5小时左右。
俄罗斯参加美国的国际空间站计划以后,为了适应国际空间站的特殊要求,美国希望俄罗斯进一步提高海鹰型出舱活动航天服的性能,因此俄罗斯对海鹰-M型出舱活动航天服进行了改进。2001年这种专门为国际空间站生产的出舱活动航天服开始在站上使用。
海鹰-M型航天服虽然也是半刚性结构,但与海鹰-DMA型服装相比,其性能有很大提高。除了部分满足国际空间站的要求、有较高的可靠性、增加了太空行走的次数和改进了电子通信系统的性能以外,最重要的是提高了服装的活动性,特别是提高了手臂、躯干和髋关节的活动性,同时对服装的胸甲和手套也做了很大的改进。
不过目前的海鹰-M型出舱活动航天服并没有完全满足国际空间站的要求,特别是很多女航天员还没有合适的航天服穿用;航天服的一些关节部位,灵活性还不够理想。
美式舱外航天服

俄式舱外航天服
美俄出舱活动航天服的比较
美、俄有不同的方式。俄罗斯的舱外航天服是后开门式,或称背部穿/脱结构;采用坚硬的躯干,与头盔结合成一个整体,而四肢为软的囊,航天员从航天服背部的一个铰链门进入航天服。
美国的舱外航天服是分体式,或称腰部穿/脱结构。是硬的上躯干,软的下躯干及袖子、手套、裤腿和靴子。手套按人定做,泡形头盔可拆卸。便携式生保系统装在硬躯干的后面,手动控制和显示器装在前面。服装的上下躯干由一个腰部断接器连接,是一种腰部穿/脱的分体式结构。航天员穿它时从腰环进入,先穿下躯干,然后穿上躯干,通常需要别人帮助。
美国航天员在穿过俄罗斯的出舱活动航天服以后,他们的评价是,比较喜欢俄罗斯航天服非常耐用,结构简单,容易穿脱;在自然姿势下,穿俄罗斯的航天服感到比较舒适,但在工作和用力的时候就感到不太舒服。美国服装在腰部有一个轴承,因此上身左右转动很是方便,而俄罗斯没有这种腰部轴承,航天员感到对身体转动很不利。
俄罗斯的航天手套总的来说不如美国的手套好用,但在腕关节的设计上俄罗斯的手套又优于美国;头盔面窗的可见性方面,俄罗斯头盔在向下看时优于美国,但向上看和侧看都不如美国;


俄式舱外航天服结构示意图,中国舱外航天服结构与其类似
神舟六号任务完成,两名航天员费俊龙和聂海胜离开返回舱

近观神舟五号、六号的航天员舱内航天服
舱内航天服
顾名思义,舱内航天服是航天员在航天器内使内使用的航天服,航天员在航天器发射、返回和在轨道运行期间发生密闭舱失压等事故时,必须穿上舱内航天服。航天服因具有充压和加压的重要功能,将起到保护航天员生命安全的关键作用。
舱内航天服通常是为每一位航天员定做的,它是在高空飞行密闭服(简称压力服)的基础上发展起来的,一般由航天头盔、压力服、通风和供氧软管、可脱戴的手套、靴子及一些附件组成。压力服的特点是,当它在充气加压时可呈拟人状态,人在其内全身可处于同一均匀的大气压力环境中。
当航天员在舱内使用航天服时,必须将航天服与舱内环控生保系统连接使用,它的主要作用是在人体周围创造适宜人生存和工作的微小气候环境,用于防护低压环境对人体的危害,如有需要也可增加对高温、低温或有害气体环境对人体危害的防护作用。
在正常情况下,舱内环控生保系统能够给穿着航天服的航天员提供全身的通风,使航天员处于相对舒适的环境中:当座舱出现压力应急时,给服装通风的风机会自动关闭,使航天服处于密封供氧状态,应急供氧装置通过服装供氧软管将氧气送入航天服内,一部分氧气将进入头盔内供航天员呼吸及头部散热,然后由压力调节器排出。

舱内航天服构造示意图

舱外航天服构造示意图
舱外航天服
舱外航天服实际上是最小的载人航天器,是航天员走出航天器到舱外作业时必须穿戴的防护装备。舱外航天服除了具有舱内航天服所有的功能外,还增加了防辐射、隔热、防微陨石、防紫外线等功能,在服装内增加了液冷系统(液冷服),以保持人体的热平衡,并配有背包式生命保障系统。
气密限制层是舱外航天服最重要的部分,通常选用无毒性、重量轻、抗压强度高、伸长率小的织物和像胶材料制成,它的作用是保持服装气密,限制服装膨胀,使各大关节具有一定的活动度。
液冷通风服穿在气密限制层内,在服装的躯干和四肢部位有网状分布的塑料细管,液体流过时可将热量带走。此外还装有通风管。

俄罗斯海鹰-M型出舱活动航天服的喷气背包

国产出舱活动航天服也配备了喷气背包
背包装置,又被称为便携式生命保障系统,主要由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统等组成。它能够为航天员提供呼吸用氧,并控制服装内的压力和温度,清除航天服内二氧化碳、臭味、湿气和微量污染。当航天员出舱活动时,将背包装置与舱外航天服配套使用,可以保证航天员在舱外活动长达8-9小时之久。


美式舱外航天服