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NASA研发下一代宇航服 |
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既可用于探月，也适合火星之旅 |
David Clark公司正在设计新的宇航服。
如果美国宇航局（NASA）按计划于2020年重返月球，宇航员们将身着新一代的宇航服登月。美国麻省理工学院的《技术评论》杂志日前报道说，新一代的宇航服在保护宇航员免受严酷环境伤害的同时，将提供更好的活动能力和柔韧性，并提供长达120小时的生命支持，甚至还会装备可与地球直接相连的计算机系统。
NASA在名为“星座”的太空探索计划中表示，新设计将允许宇航员在国际空间站外工作，并且适合火星之旅。约翰逊空间中心“星座”计划宇航服工程项目经理Terry Hill说：“目前的宇航服无法满足我们的所有需要。我们有一个全新的设计，是以前从来没有做过的。”
NASA已经提出了一个即插即用的宇航服设计，同一套手臂、腿、靴子和头盔可以安装在不同的宇航服躯干上。“这是一件可以重构的宇航服。”Hill说。NASA已与总部在休斯顿的国际海洋工程公司签订了一份金额为5亿美元、时间为6年半的合同，以设计和研发“星座”计划的宇航服。原来一直制造深海探索装备的国际海洋工程公司已经与马萨诸塞州的David Clark公司合作。David Clark公司自上世纪60年代以来一直为美国宇航局研发宇航服。
目前，美国的宇航员们需要两种不同类型的宇航服。第一套是航天飞机发射和升空时穿的。这套织物制成的宇航服比较柔软，能帮助宇航员应对失压或海面着陆时的冷水，还能调节宇航员的体温。全套系统还包括一个救生装置、一个紧急供氧系统、一个降落装置，在着陆发生意外时可帮助宇航员逃生。
宇航员目前的第二套宇航服是舱外活动装置。当宇航员离开航天飞机或空间站执行太空任务，比如给空间站加装太阳能面板，或者进行修理活动时需要穿这套宇航服。这套宇航服有一个坚固的上躯干，有多层材料来保护宇航员免受微陨石和射线的危害，还有温度调节系统、生命支撑系统和通讯系统。其重量超过300磅，而且腿部的活动能力受限——宇航员在舱外执行任务时，腿部一般都被脚部固定装置锁定。比如，在“阿波罗”号登月时，宇航员被迫只能像兔子一样跳着走。
“当第一次登月时，我们只是想方设法到达那儿。现在不同了，宇航员们需要探索月球表面，发现资源，进行科学研究。”Daniel Barry说。他是David Clark公司的副总裁兼研发总监，也是“星座”计划宇航服项目的负责人。
新的宇航服将由两套配置构成。第一套配置与目前的航天舱逃生服类似，被设计用于发射和返回时以及零重力条件下的紧急状况。这套宇航服比较柔软，可以使宇航员在失压条件下或需要弃舱逃生时自如活动。
目前的宇航服如果被加压将会变硬。但对于“星座”计划的新款宇航服，Barry的团队在宇航服关节（肩膀、肘部、膝盖）处置入特殊材料面板，可以保持宇航服的体积不变，保证宇航员轻松移动。David Clark的工程师们目前还在研发透气的宇航服材料，使它们比传统的氨基甲酸乙酯或者氯丁橡胶涂层的尼龙织物更舒服。
“星座”计划宇航服的第二套配置将被用于月球上的“远足”，它使用的还是与第一套服装相同的手臂、腿、靴子和头盔。这些部件能很快与一个新的加强型躯干连接。这个躯干上装有生命支撑系统、电子系统以及通讯系统。宇航员们还将穿上一件特制外衣，以保护他们免受包括微陨石在内的严酷的月球环境伤害。工程师们目前还在研制加强型材料来应对非常微小的月尘，美国宇航局通过“阿波罗”计划了解到，这个问题可能给宇航员们带来麻烦和危险。
新的设计将去掉很多坚硬的成分，这些成分使传统宇航服非常重，而且可能在野蛮着陆时对宇航员造成伤害。工程师们此番转而使用轻的混合结构。另外，宇航员将能通过宇航服后面的拉链口非常快速地穿脱服装。目前的宇航服由两片组成，大约得三个小时才能穿上，还需要他人帮助才能拼到一块。
Barry说，模块化的宇航服生产起来更便宜，能减少发射的重量和物流的复杂程度。Hill则表示，第一件完工的宇航服今年9月将可进行测试，最后的设计将于2013年之前完成，2015年将满足飞行需要。此外，登月宇航服还将引入OLED显示屏和计算机系统，将像因特网上的一个节点一样运行，将数据传回地球。
《技术评论》说，在接下来的几周内，奥巴马政府将对美国载人航天的未来作出决策，这会对“星座”计划的走向起到重要影响。Hill说：“我们的底线是，只要我们还打算执行由人来控制的任务，就会需要新的宇航服。”他还表示，对新宇航服采取模块化设计也是基于这样的考虑——“如果他们打算跳过月球，直接去火星，我们的设计构想也不用改变”。
《科学时报》 (2010-1-28 A3 技术 产业)
