点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:看!未来航天服这个样!
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

看!未来航天服这个样!

来源:光明网-《光明日报》2025-02-20 02:55

  作者:钱航(中国青少年科技教育工作者协会理事)

  近日,经公开征集评选,我国载人月球探测任务登月服命名为“望宇”。目前,“望宇”登月服已全面进入初样研制阶段,各项工作进展顺利。

  航天服是保障航天员生命活动和工作能力的个人密闭装备。在太空中,航天服可以保护航天员不受高低温、真空、太阳辐射、射线和微流星等环境因素的侵害,并为航天员提供人类生存所需的氧气。

  在人类探索宇宙的征程中,未来的航天服将成为航天员在极端环境中生存和工作的关键装备。无论是载人登陆火星、探索太阳,还是登陆小行星,甚至飞出太阳系,航天服都需要具备超乎想象的性能和功能,以应对各种复杂和严酷的挑战。

  1.航天服隐藏的高科技

  我国的“飞天”航天服和“望宇”登月服是航天科技领域的重要成果,它们融合了众多高科技成果,为航天员在宇宙太空和月球表面的活动提供了生命保障和作业支持。这些航天服不仅体现了我国航天科技的先进水平,还展示了我国在材料科学、结构设计、智能化技术等方面的创新能力和综合实力。

  从材料科技的角度看,“飞天”航天服和“望宇”登月服采用了多种高科技材料,以应对宇宙太空和月球表面极端的真空、高低温、月尘及宇宙射线等复杂环境。服装主体由多层结构组成,从内到外依次为内衣舒适层、保暖层、通风服和水冷服、气密限制层、隔热层和外保护层。内衣舒适层选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品,以确保航天员在长时间飞行过程中保持干爽舒适。保暖层使用保暖性好、热阻大、柔软且重量轻的合成纤维絮片、羊毛和丝绵等材料,为航天员提供稳定的温度环境。通风服和水冷服在航天员体热过高时,通过气流循环和液冷管线有效散热,保障生命体征稳定。气密限制层采用氯丁橡胶等具有良好气密性的材料制成,确保在真空环境下,航天员周围有一定的压力,以保护生命安全。隔热层由多层镀铝聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜制成,有效隔绝月球表面的极端温差变化。外保护层采用镀铝织物等高强度、高耐磨材料,防火、防热辐射,并抵御宇宙射线和微小陨石的撞击。

看!未来航天服这个样!

  无穹航天展上展出的航天服 新华社发

  在结构设计方面,“飞天”航天服和“望宇”登月服注重轻量化与小型化,以提高航天员的活动能力和减少能量消耗。“望宇”登月服整体重量较前代减轻20%左右,核心功能模块的集成度提高了30%以上。这种设计不仅提高了登月航天员的活动能力,还减少了能量消耗。航天服的关节部位经过特殊设计,采用低重力环境关节配置,增强了人服活动能力。登月航天员可以轻松完成蹲、弯腰、攀爬等动作,大大提高了月面作业效率。此外,“望宇”登月服的外观设计也融入了诸多中国元素,如飘带、传统甲胄等。上肢的飞天飘带宽厚稳健,下肢则借鉴火箭升空尾焰造型,形成“一飞冲天”的视觉效果。这种设计不仅体现了中国文化的独特魅力,还寄托了中国航天科技团队对载人登月的美好希冀。

  智能化与信息化是“飞天”航天服和“望宇”登月服的另一大亮点。胸前的多功能集成控制台集成了多种操作功能,航天员可以通过简单的操作完成复杂任务。这种设计提高了操作的便捷性和高效性。航天服的面罩采用全景式防眩光设计,提升了视觉工效。同时,头部两侧配置了长短焦距摄像机,可实现远近景视频摄录,为航天员提供了全方位的视觉支持。此外,航天服还集成了先进的通信系统,能够实现航天员与地面控制中心、其他航天员之间的实时通信,确保信息传递的及时性和准确性。

  在生命保障系统方面,“飞天”航天服和“望宇”登月服配备了全套生命支持系统,确保航天员在宇宙太空和月球表面的生存。通风与水冷系统通过气流循环和液冷管线有效散热,保障航天员在高温环境下的生命体征稳定。综合防护面料能够有效防护月面热环境及月尘影响,确保航天员在复杂环境中的安全。此外,航天服还具备可靠的通信能力,确保航天员与地面之间的联络畅通无阻。

  未来,“飞天”航天服和“望宇”登月服将朝着更加智能化、多功能集成和模块化的方向发展。智能化发展将使航天服具备更强的自主决策和环境感知能力,能够更好地适应复杂多变的宇宙太空和月球环境。多功能集成将进一步集成更多功能,如医疗监测、科学研究等,为航天员提供更多支持。模块化设计将使航天服的各个部件可以快速拆卸和更换,方便维护和修理,提高航天服的可靠性和使用寿命。

  2.航天服的前世今生

  一般情况下,航天服必须具备五个功能:保持航天员体温;保持压力平衡;阻挡强而有害的辐射;处理航天员的排泄物;提供氧及抽去二氧化碳。从功能上看,航天服有舱内航天服和舱外航天服两种。显然,“飞天”航天服属于舱外航天服。

  航天服是从飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能装备,从1965年美国人首次成功实现太空舱外活动至今,航天服的外观和细节历经种种变化,但其基本需求却始终没变。

  1961年,苏联SK-1宇航服诞生。苏联航天员尤里·加加林作为地球首次载人航天飞行的乘客,在“东方一号”宇宙飞船中穿的就是SK-1。SK-1不仅抗压而且有生命维持装备。

看!未来航天服这个样!

  中国登月服外观 新华社发

  1961年,美国推出了水星计划套装。该宇航服原型是飞行员的MK-4型抗压服,内层是有橡胶涂层的尼龙材质,外层由镀铝尼龙制成。这套宇航服能抵抗太空紫外线和热辐射。它的缺陷是当内压提高时,宇航员很难活动身体。1966年,美国研制出双子座宇航服。它的关节处采用充气的压力气囊和内部网状衬里来维持一定的压力,使宇航服整体膨胀的同时也能保持容易弯曲。它没有自己的生命维持系统,而是通过一根软管连接到飞船上来给宇航员提供氧气。1968年,美国研制出阿波罗宇航服。它有独立的生命维持系统,能提供氧气,空气流通,保持气压,过滤二氧化碳和冷却功能,可以让宇航员进行7小时左右的月球漫步,重量约80公斤。

  1973年,苏联研制出索科尔宇航服。它是一种救援服,设计的目的是让宇航员躺在飞船座椅上时感到舒服,不适合太空行走等船外活动。

  1973年,美国研制出A7LB宇航服。它是阿波罗宇航服的改进款,在液体冷却服模式下最长可以使用115小时,在非加压模式下可以使用14天。

  1977年,苏联研制出“海鹰”宇航服。它是半硬式设计的舱外宇航服,有着坚固的躯干和柔软的手臂。此后,苏联开始沿用“海鹰”航天服。

  1984年,美国研制出舱外移动套装。它用于航天飞机和国际空间站,能提供自身的环保,机动性和生命支持。2011年,美国研制出高级逃生服。它被戏称为南瓜套装。它根据人体造型把宇航服分成几个部分,分尺寸分批生产,加工成现成的服装。航天员只要从中选择合身的各部分,就可以组合成一套满意的宇航服。

  2019年,美国国家航空航天局公布出未来宇航服(XEMU)的概念图。XEMU是美国正在设计的一种新款宇航服。它可以适配所有宇航员的体型,不分男女。它的手臂移动性会比以往的宇航服更加灵活,能够使宇航员触摸到头顶和身体两侧。美国国家航空航天局不仅计划在月球使用它,也会在加以修改调整后用于未来的火星任务。近几年,SpaceX公司也不断推出和改进未来宇航服的设计,包括3D打印的头盔、通信设备、冷却系统和阻燃外层。

  3.人类步入太空的“保护罩”

  大胆想象一下,未来,当人类走向太空,踏上火星、登陆小行星……这些航天任务需要更多样的航天服。

  火星表面的环境极为恶劣,昼夜温差极大,辐射水平高,且存在微小陨石的威胁。因此,火星航天服将采用多层复合材料。外层为高强度、轻质的防热材料,能够抵御火星表面的极端温度变化和微小陨石的撞击。中间层为气密层,确保航天员在低压环境中能够正常呼吸和维持生命体征。内层则为舒适层,采用透气、吸湿的材料,保持航天员的体温和舒适度。此外,火星航天服将配备先进的生命保障系统,包括高效的氧气供应系统、二氧化碳去除系统、温度调节系统和辐射防护系统。氧气供应系统将通过电解水或化学反应生成氧气,确保航天员在火星表面的长时间活动。二氧化碳去除系统将采用先进的吸附材料,有效去除航天员呼出的二氧化碳,防止其在航天服内积聚。温度调节系统将通过液冷和通风技术,保持航天服内部的适宜温度。辐射防护系统将采用多层屏蔽材料,有效阻挡太阳和宇宙射线的辐射。

  登陆小行星需要的航天服,要具备极高的防护性能和适应性。小行星的表面通常布满岩石和碎石,重力极低,且缺乏大气层,对人体和设备造成严重威胁。因此,小行星航天服将采用极强的吸附装置,防止航天员意外飘走。

  飞出太阳系所需的航天服,要具备极高的性能和功能,以应对宇宙中的极端环境。太阳系外的宇宙环境充满了未知和挑战,包括极端的温度、强烈的辐射、微小陨石的撞击等。因此,太阳系外航天服需要具有长时间工作能力,同时由于距离地球太过遥远,只能智能自主完成相应任务。

  总之,未来的航天服将成为人类探索宇宙的重要装备,具备极高的性能和功能,能够应对各种复杂和严酷的挑战。随着科技的不断进步,未来的航天服将为人类探索宇宙提供更加可靠的保障。

  《光明日报》(2025年02月20日 16版)

[ 责编:孙琦 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 宁夏同心:储农资 修农机 保春耕

  • 早春时节田间忙

独家策划

推荐阅读
16项标准是我国环境基准体系的组成部分,可与《淡水生物水质基准推导技术指南》和《海洋生物水质基准推导技术指南(试行)》配套使用。
2025-02-21 10:07
日前,我国首口超万米科探井——深地塔科1井在新疆塔里木盆地完钻,钻探深度10910米,成为亚洲第一、世界第二垂深井。
2025-02-21 10:06
该规定提出,严明资格条件,规范准入程序,完善退出机制,严禁将会员类型与人才“帽子”挂钩、“交钱就能入会”等行为。
2025-02-21 10:04
钙钛矿材料具有荧光量子产率高、色纯度高、色域广等独特优势,被认为是下一代超高清显示技术的理想材料。
2025-02-21 10:03
中国行星探测工程天问二号任务探测器20日运抵西昌卫星发射中心。
2025-02-21 10:02
最近,全国多地将DeepSeek等人工智能系统应用于政务和公共服务。
2025-02-20 14:40
DeepSeek引发的冲击波仍在持续:不仅多个平台宣布接入DeepSeek,各个行业也密集搭上这趟“快车”。2月4日,DeepSeek系列大模型正式上线昇腾社区,开发者可一键获取DeepSeek系列模型,并支持昇腾硬件平台上开箱即用。
2025-02-20 10:02
近日,全国首套大型智能化森林火灾救援处置训练设施顺利通过最终验收,在国家西南应急救援中心正式交付使用。
2025-02-20 02:50
19日,科学家们在国际学术期刊《天体物理杂志快报》发布了“天关”卫星的最新发现。
2025-02-20 02:50
夜幕低垂,驾车穿行在贵州兴义环城高速公路的隧道中,柔和光线如点点星光洒下,为隧道披上一层温暖的光纱,照亮往来的车辆。
2025-02-20 02:50
近日,习近平总书记在听取吉林省委和省政府工作汇报时强调,要推进科技创新同产业创新深度融合,整合科研资源和力量,强化企业创新主体地位,优化创新生态,力争在一批重大科技专项上取得新突破,推动科技成果向现实生产力转化。
2025-02-20 02:50
在万里风沙线上筑起“绿色长城”
2025-02-19 09:48
近日,由中国科学院空天信息创新研究院(空天院)研制的直升机航空大地电磁探测系统,成功应用于高原铁路建设工程。
2025-02-19 09:47
由南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心与清华大学联合组成的研究团队于2月18日在国际学术期刊《自然》线上发表研究成果。
2025-02-19 09:45
18日从中国科协第十届全国委员会第九次会议上获悉,2024年,我国在科技人才培养、科技期刊建设、公民科学素质建设、国际民间科技交流、规范学术团体治理等领域取得进展。
2025-02-19 09:44
2025年开年以来,人工智能(AI)技术继续保持迅猛发展的态势。
2025-02-19 09:42
我国新型储能制造业全链条国际竞争优势凸显,优势企业梯队进一步壮大,产业创新力和综合竞争力显著提升,实现高端化、智能化、绿色化发展。
2025-02-18 09:33
新修订的科学技术普及法自2024年12月25日起施行。宣传贯彻科学技术普及法座谈会17日在京召开,全国人大常委会副委员长蔡达峰出席会议并讲话。
2025-02-18 09:32
迈着深深浅浅的步子走进葡萄园,脚下,枯叶作被覆盖着泥土;头顶,休眠的葡萄枝上零星挂着卷曲的叶子。果农们在葡萄架下来回穿梭,剪刀在手中翻飞,老练地修剪着葡萄枝条,随后,有条不紊地完成着开沟、窝肥、清园等“冬管清单”。
2025-02-18 09:32
2月13日,北京儿童医院,13位知名专家对1位8岁男孩的疑难病例展开缜密讨论。主持人是北京儿童医院院长、耳鼻咽喉头颈外科专家倪鑫,专家们则来自神经外科、肿瘤外科、口腔科等科室。
2025-02-18 09:28
加载更多