舱外航天服相关资料

　　在舱外活动（EVA）早期，如苏联“上升-2”号、美国“双子星座”号和“阿波罗”号软式航天服，其中的压力服主体部件，既用于舱内使用，也用于舱外使用。当航天服与舱内生命保障系统联合使用时，在舱内应急时保障航天员的生命安全，为舱内航天服；当航天服配置真空屏蔽隔热服，与便携式生命保障系统联合使用时，作为舱外航天服（EMU），用于舱外活动。这种多用途方式的航天服，在作为舱外活动使用时，可靠性下降；而作为舱内航天服使用时，又增加了不必要的复杂性。为此，美国从航天飞机开始，苏联从“礼炮”号航天计划开始，改变了这种设计思想，将航天服分为舱内航天服和舱外航天服两类。舱外航天服结构更复杂，除了具有舱内航天服的功能结构外，还具有隔热和防微流星/碎片冲击等功能。另外，航天服内尚增加有液冷服，用于排出身体代谢产热，保证体热平衡；除此以外，还配置出舱面窗组件（滤光器），具有防紫外线功能。        目前，俄罗斯使用的“KB-2”舱内航天服和美国使用的航天飞机发射/再入服仍采用传统的软式服装结构，而舱外航天服则采用高可靠性、可重复使用的半硬式服装结构，即硬质的上躯干和软质的裤腿与袖子。美国于1980年和1988年先后研制出高压、半硬式（AX-5型）和全硬式（Mark III型）舱外压力服样品。AX-5型压力服是由铝合金和不锈钢制成。Mark III型压力服硬体部分采用铝合金和不锈钢材料，软体部分采用聚氨酯涂层的纺织材料制成。工作压力为57.2kPa，在出舱前不需要吸氧排氮。服装使用简单、可靠，工作寿命长。但由于这种服装结构尺寸、容积和质量较大，穿着工作时需要施加的力大，易导致航天员快速疲劳，目前尚未用于航天飞行使用。        美国在“阿波罗”计划以后，重点发展舱外航天服。“双子星座”号舱外航天服采用脐带式生保系统，由舱内通过脐带（长约8m～18m）向舱外航天服供氧和控制各种环境参数。从“阿波罗”开始，舱外航天服采用了便携式（背包式）生保系统。航天飞机舱外航天服由量体裁衣改为组合式，由10个不同尺码标准的部件组成，每个部件有5个尺寸供选用，连接部用锁栓固定，便于更换和维修。活动关节采用气密轴承和铝制卡环。随着舱外活动的次数增多、时间和距离的延长，发展了载人机动装置，运载航天员离开航天器，可在太空巡游。        苏联发展EMU的步伐和美国相似。在20世纪70年代研制了半硬式舱外航天服（ORLAN-D）1977年12月在“礼炮6”号上进行舱外活动试验，主要检验进、出舱的能力以及在舱外操作和修理的能力。在此基础上经多次改进，形成了“和平”号用的舱外航天服（ORLAN-DMA，M），可在舱外连续工作6～7小时。        美国和俄罗斯到目前为止，在载人舱外活动中使用的各种舱外航天服及其结构特点如表1～4所示。

图1 Berkut航天服

图2 Yastreb航天服

图3 ORLAN-M航天服

图4 “奥兰－M”航天服概观

　　1-硬上躯干；2-压力调节器；3-液冷服；4-内衣；5-主泵和备用泵；6-无线电台；7-电池；8-主氧瓶；9-遥测装置；10-水气分离器；11-监控装置；12-热交换器；13-过滤器；14-供水箱；15-二氧化碳清除盒；16-主风扇和备用风扇；17-背包；18-备用氧气瓶；19-光学面窗；20-附加面窗；21-照明灯；22-“软”手臂；23-生命保障系统（LSS）控制台；24-SS连接点；25-带有电池、无线电和遥测装置的可拆卸部件；26-应急氧气管接头；27-靴子；28-下“软”躯干；29-电缆接头；30-安全系绳；31-气液交合接头；32-电控制台；33-压力表；34-通讯头载。

图“双子星座”航天服

图 “阿波罗”A7LB航天服

图 航天飞机EMU

　　目前，俄罗斯和美国正在使用的“国际空间站”ORLAN-M和国际空间站EMU是现代最先进的航天服设备，性能满足航天员舱外活动使用要求。这两种航天服有如下异同点：       1. ORLAN-M和航天飞机EMU的相同点       1) 具有相像的外观结构        这两种舱外航天服都用于完成相似的舱外活动的任务能力，从外观结构上讲，它们很相像，都具有如下的相同结构： 具有与人相似的外形，都有硬质上躯干和软质四肢组成，都有灵巧的手套和带有可调的太阳滤光器的透明头盔；        使用固定在背后的生保系统和固定在胸部的气液操纵和电控制、显示组件；        在气闸舱内进行舱外活动前准备工作中，使用柔性脐带与各自母飞行器的舱载生保系统相连接。        2) 生命保障系统的工作原理和流程基本相似        这两种航天服生命保障系统的工作原理和流程基本相似，具备7小时以上的独立工作能力，均采用非再生式生命保障技术，例如：        采用水升华器作为冷源；        使用高压氧瓶储氧方式；        利用LiOH和活性炭进行气体净化；        使用蓄电池作为自主电源。        2. ORLAN和航天飞机EMU的主要差别        ORLAN-M和航天飞机EMU之间最明显的差别主要有如下几点:        1) 压力制度不同        美航天飞机EMU正常工作压力(绝对压力)是29.7kPa，ORLAN-M正常工作压力(绝对压力)为39.2kPa。        2) 穿脱口位置与结构不同        美航天飞机EMU采用腰部迸入穿/脱形式，通过腰部迸入服装、密封穿/脱空间小，有利于减小过渡舱容积。ORLAN-M采用后背部进人方式，比腰部迸入方式速度快，可无需他人协助，但需要有较大直径的过渡舱才能满足航天员穿脱要求。        3) 生命保障系统的安装形式不同        美航天飞机EMU的所有生保系统，系统部位于航天服的外表面，暴露在真空中，是一个可拆卸的相对独立的装置，当生保系统发生气体泄漏时，不会引起航天服压力超调。ORLAN-M的部分生保系统安装于航天服内的纯氧环境中，在结构上与航天服是一个有机的整体，具有在轨更换易拆卸部件的优点，但需要考虑特殊的防火安全设计问题。        4) 使用设计准则不同        美航天飞机EMU的设计是按“地基”使用原则进行设计， ORLAN-M是按“轨道基”使用原则进行设计。        按“轨道基”使用原则设计的舱外服，一套可适应多名航天员穿用，具有在轨调节服装尺寸、在轨重复使用、在轨维修与保养、在轨补给消耗品等特点。  按“地基”使用原则设计的EMU,EMU是按预定任务随航天飞机发射升空，并随机组人员返回，每套EMU与穿着者的适体性适配主要在地面进行调节，EMU的维修保养和消耗品补给均在地面进行。

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