舱外航天服（上）
　　
　　13.航天员太空行走为什么要穿舱外航天服？舱外航天服与舱内航天服有何不同？
　　航天员在太空中行走，由于太空环境非常恶劣，不仅有高真空、缺氧、极度的温度变化和可怕的宇宙辐射，而且还有太空垃圾、微陨石和微陨尘，所有这些都可能危及航天员的身体健康和生命安全。人们在地面上生活，由于有大气层的保护作用，才能幸免遭到这些恶劣环境因素的危害。航天员离开地球，乘坐载人飞船或航天飞机进入太空，也不会遭到这些恶劣环境因素的危害。这是因为飞船、航天飞机和空间站内有环境控制与生命保障系统，不仅提供了正常的大气压力、充足的氧气、适当的温度和湿度，而且还能防止宇宙辐射、太空垃圾、微陨石和微陨尘的危害。但是航天员一旦离开飞船、航天飞机或空间站，走出加压舱进入空旷的太空，靠什么来防护航天员？只有依靠舱外航天服。如果没有舱外航天服的防护作用，进入太空的航天员可能一分钟也活不成。
　　舱外航天服的作用就是维护航天员在太空行走时的生命安全。具体地说就是向航天员提供氧气、保持大气压力、排除二氧化碳、维持舒适的温度和防止宇宙辐射的危害。除此之外，航天服还保证航天员在太空能顺利完成各种任务，因为穿上航天服航天员在太空行走时能看得清楚、能与地面控制中心或其他航天员进行通话联系、在航天飞机或空间站周围能随意行走和活动。总之，航天员在太空行走时，舱外航天服就相当于一艘贴身的小型飞船。
　　航天员在太空行走需要穿舱外航天服，航天员不出舱在加压舱内，有时也需要穿航天服，这种航天服称为舱内航天服，在美国则称为防护救生服。因为这种服装是在航天飞机发射和返回着陆时穿的。舱内航天服主要功用是在座舱减压和氧气丧失时，能提供压力和氧气；跳伞落入冷水中能防寒；长期失重导致血液在下肢郁积时，能防止立位耐力下降；在飞行中或着陆后遇到空气污染时，能防止吸入有毒气体。这种服装属于部分加压服，压力由加压气囊提供，但不是对全身加压，而只是对身体部分加压。当飞船或航天飞机正常返回着陆时，由地面专门的技术人员帮助航天员脱掉舱内航天服，离开飞船或航天飞机。但是在应急着陆的情况下，航天员必须穿着舱内航天服爬下航天飞机并尽快步行到离航天飞机380米远的地方。为了防止吸入有毒气体，头盔面窗还必须关闭。
　　


　　14.早期的舱外航天服为什么使用脐带式软管？航天员太空行走时为什么背上都要背着一个大背包？
　　苏联航天员列昂诺夫和美国双子星座航天员在出舱时穿的航天服都没有背包，而是带着一根很长的脐带式软管。这种脐带式软管的作用主要是向航天员提供氧气，此外还提供电、通信联络和生物遥测信息。这种软管还有一个重要作用就是作为安全带，保证航天员不会飘离飞船、航天飞机或空间站。
　　美国双子星座航天员出舱时，带着一根长7.62米的脐带式软管，软管里面有一根长8.22米的氧气管，此外还有一根长7.22米的安全绳索。为什么在同一根管子里面氧气管要比安全绳索长1.0米？因为安全绳索有两个作用：其一是对航天员起安全防护作用，防止航天员飘离飞船；其二是保护氧气软管，防止软管由于航天员用力过度被拉断。这条安全绳索最大能承受45千克的拉力。
　　另外，阿波罗航天员在飞船指令舱和登月舱内也是用脐带式软管，不用背包生命保障系统。这是因为指令舱没有气闸舱，当其他两名航天员打开舱门出舱和转移到登月舱时，留在指令舱内的一名航天员也是处在宇宙真空之中，他必需靠脐带式软管提供氧气，而航天员在登月舱内时，两名航天员也是靠脐带式软管提供氧气。脐带式软管中有3条是氧气管，其中2条每一根长1.8米，直径0.03米，重2.4千克，用于将服装与指令舱相连接；还有一条长3.0米，直径0.03米，重3.7千克，这一条是用来将服装与登月舱连接。通讯管线中有2条，每一根长1.85米，直径0.01米，重1.13千克；还有2条每一根长3.0米，直径0.01米，重1.58千克。
　　


　　苏联是在列昂诺夫出舱以后，美国是从阿波罗飞行开始，航天员在太空行走时不再使用脐带式软管，而是使用便携式生命保证系统。这种便携式生命保证系统的外形就像一个大背包，航天员在太空行走时除了身穿舱外航天服以外，还要背上这种生保系统大背包。便携式生命保证系统的主要作用是向航天员提供氧气、控制服装内的压力、温度、湿度和防止太阳辐射和太空极度环境温度对人体的伤害。
　　
　　15.一套完整的舱外航天服由多少部件组成？有多重？有多大？舱外航天服的服装有多少层？一套服装有多贵？
　　不同型号的舱外航天服结构和组成不同。我们这里以美国航天飞机舱外航天服为例来说明服装的结构和组成部分。航天飞机舱外航天服又称为“舱外机动装备”，主要组成部件有16项，包括主生命保障系统、第二氧气瓶、显示控制盒、生理测量系统、脐带式软管、服装内大气污染控制盒、服装的上身和下身、服装上肢、手套、头盔、尿收集袋、头盔上的遮阳板、饮水袋、通讯装置和气闸舱内服装固定装置等。这种舱外航天服全套重127千克，体积为0.125至0.153立方米，服装内为0.29个大气压。一套航天飞机舱外航天服价值1200万美元。
　　


　　一套完整的航天飞机舱外航天服由以下部件组成：
　　（1）服装：由14层组成：最里层是用尼龙经编织物制成的液冷通风服衬里；衬里外是液冷通风服；液冷通风服外是加压气密层，用涂氨基甲酸乙酯的尼龙制成；然后是限制层，限制加压气密层向外膨胀，用一种称为“大可纶”的聚酯纤维制成；加压气密限制服的外面是防热防微陨尘服，由8层组成，其中最里层是涂氯丁橡胶的防裂尼龙，其余7层是用涂铝的聚酯薄膜制成；最外一层是外套，也起防热防微陨尘作用，用正原纤维制成。
　　航天飞机航天服是按上半身、下半身和手臂分开裁剪缝制的。上半身还有一个硬质玻璃纤维壳，是服装的支架，可支持主生命保障系统、服装的显示与控制盒、手臂、头盔、服装饮水袋、太空行走电气连接装具以及腰部密封环。下半身包括裤子、靴和腰部连接环。下半身在腰部还装有轴承，可保证身体的旋转和活动。
　　（2）服装上肢：包括肩关节、上臂及手肘关节的轴承，有连接圈与服装上半身的玻璃纤维硬壳相连，航天员可多轴转动手臂。手臂有不同尺寸，因此能适合不同身材的航天员穿用。
　　（3）手套：有腕关节的轴承，由连接圈与服装手臂相连，使转动更方便。 手套的手指由橡胶材料制成，便于航天员抓拿物品。手套内衬用化学纤维制成，可使航天员穿戴舒适。
　　


　　（4）头盔：是由透明防撞的工程塑料制成，由连接圈与服装上半身相连，但并不会随航天员头部而转动。氧气先由航天员的后脑勺通过，再经过头顶，最后到达航天员面前。当需要使用紧急供氧时，头盔的一个净化阀门会打开，除去头盔内的二氧化碳。航天员在出舱前，头盔面窗的内部要喷上防雾剂。
　　（5）头盔面窗组件：连接头盔，并由以下物品组成：金属护目镜、透明防撞罩以及用来阻挡阳光的遮阳板。
　　（6）主生保系统：位于服装背包内，包括主氧气瓶（容纳0.54千克氧气、以518大气压力储存）、二氧化碳过滤器、冷却水（4.6千克）、无线电装置、电池、风扇和警报装置。氧气经航天员的后脑勺流进服装内、再从腿部及手肘的位置流出。在主生保系统中，空气先经活性炭盒除去部分臭气，再进入过滤二氧化碳的装置。随后空气经过一个风扇，通过一个纯化器除去水蒸气。空气的气温维持在摄氏12.8度。该系统可提供长达7小时的氧气供应及二氧化碳的清除。
　　（7）第二氧气瓶：为应急供氧装置，由两个氧气瓶组成（装有1.2千克、压力为408大气压力的氧气）。当服装内的氧气压力低于0.23大气压力时，该装置便会自动地启用。这些氧气可供呼吸30分钟，以保障航天员返回气闸舱。
　　


　　（8）显示及控制组件：安装在服装的胸前，组件包括开关、计量器、阀门和液晶显示器。这套组件一般情况下航天员能看到，如果不能看到，则需要借助于镶嵌在衣服手臂上的一面小镜子。
　　（9）脐带式软管：软管内有水管、电线和氧气管，可向航天员提供水、电力及氧气。脐带式软管只在气闸舱内使用，目的是节约服装生保系统的资源，航天员完全离开气闸舱后即被断开。
　　（10）气闸舱挂衣架：是一个被镶嵌在气闸舱壁上的框架，当航天员穿舱外航天服时，先将航天服固定在衣架上，然后从下往上钻进去。
　　（11）头盔照明和摄像组件：由四个照明灯和一台摄像机组成，用以帮助航天员及地面控制中心人员在黑暗中看清物体。
　　（12）装在服装袖套上的小镜子和小手册：帮助航天员察看数据和提示航天员工作程序。
　　（13）通讯与生理测量装置：提供通讯及生物遥测的连接，生物遥测用于监测航天员在太空行走过程中的生理状况，如呼吸、心率和体温。
　　（14）头盔通讯帽组件：直接戴在航天员的头上，外面再戴头盔，此组件包括供通讯用的麦克风和耳机等。
　　（15）尿收集装置：收集航天员尿的装置。
　　（16）饮水袋：提供饮用水给正在太空行走的航天员。
　　


　　16.穿着舱外航天服的航天员如何饮水和进食？
　　航天服内装有饮水袋，专供太空行走的航天员饮用。饮水袋由聚胺脂橡胶制成，袋子上装有进水阀、饮水阀和饮水管，用尼龙搭链将饮水袋贴附在服装上身的里面。饮水管穿过服装颈部进入头盔，直到航天员嘴巴的右下角。饮水管顶端装有一个饮水阀，航天员只要用嘴一吸阀门，水就流进嘴中。饮水袋内可装1.9千克的饮用水。另外，在饮水管的旁边还有一个放置食物棒的长孔，航天员需要进食时，只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒状食品。