航天服是保障航天員在整個航天活動過程中生命安全的防護裝備,分為艙內(nèi)航天服和艙外航天服。由于飛船發(fā)射和返回階段風(fēng)險高,容易出現(xiàn)事故,這兩個階段航天員均需穿著艙內(nèi)航天服。艙內(nèi)航天服是在座艙失去密封性的應(yīng)急情況下對乘員進行救生用的。在座艙密封條件下,艙內(nèi)航天服內(nèi)基本沒有余壓,航天服通風(fēng)系統(tǒng)工作,保障航天員必須的氣候條件;當座艙失去氣密性時,航天服內(nèi)自動加壓并維持規(guī)定的壓力,如圖1所示。
圖1 艙內(nèi)航天服工作模式示意圖
艙內(nèi)航天服一般由壓力服、頭盔、可脫戴的手套、靴子、通風(fēng)和供氧軟管及一些附件組成,如圖2所示。壓力服是艙內(nèi)航天服(也稱應(yīng)急壓力服)的主體,由限制層、氣密層和散溫層構(gòu)成,一般是上下身連接在一起。壓力服必須具備非常好的密封性,能夠在充氣和加壓的情況下也保持密封,同時,還必須保證人的四肢能在一定范圍內(nèi)活動。氣密層是由涂氯丁橡膠的錦綸基布制成的,具有良好的氣密性和耐磨性;限制層是由聚酰胺類纖維、聚酯纖維、聚四氟乙烯纖維等制成的,具有良好的抗拉和抗撕裂性能。這些紡織品都是經(jīng)過特殊處理和選擇的,以適應(yīng)太空環(huán)境中的各種因素。
圖2 艙內(nèi)航天服 (來源:中國載人航天 https://mp.weixin.qq.com/s/o1HMq8UEme0EgrwY8NE3Fw)
艙內(nèi)航天服的壓力制度。壓力服的設(shè)計首先需要選擇合適的工作壓力。航天飛機壓力制度為1 atm,航天服選用的壓力制度較低(19~24 kPa),會存在一定的減壓病風(fēng)險,航天員需進行低壓艙訓(xùn)練,如圖3所示。在宇航服加壓與不加壓的情況下,都應(yīng)滿足通風(fēng)要求,通風(fēng)結(jié)構(gòu)應(yīng)柔軟且富有彈性,舒適無壓迫感,蜂窩結(jié)構(gòu)的通風(fēng)層由聚氯乙烯和棉制成的,制成后放入沸水中,由于其縮率不同,就形成了蜂窩,滿足了通風(fēng)要求。
圖3 航天員低壓艙訓(xùn)練 新華社發(fā)(秦憲安 攝)
艙內(nèi)航天服包含開放式和閉式循環(huán)2類。閉式循環(huán)艙內(nèi)航天服在早期運用較多,適用于較低的艙壓,同時兼顧短期的艙外活動需求。整個飛行過程中航天員均穿著航天服,將座艙和航天服內(nèi)氣體的溫濕度控制和凈化相結(jié)合,在較長時間的壓力應(yīng)急工作條件下,航天員比較舒適,氧的消耗量也比較小。當前使用的艙內(nèi)航天服均為開放式通風(fēng)供氧,系統(tǒng)組成簡單,壓力應(yīng)急飛行時,服裝耗氧量比較大;如果壓力應(yīng)急飛行狀態(tài)持續(xù)時間較長,航天員的舒適度也比較差。
紡織技術(shù)在艙內(nèi)航天服中發(fā)揮了重要的作用,為航天員提供了必要的保護和支持。紡織品也是一種先進的材料,它們在太空探索中有著廣泛的應(yīng)用和巨大的潛力。
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