由美国宇航局先进舱外服计划(AES)开发的Z-1宇航服原型,日前顺利通过了从2012年7月份开始在约翰逊航天中心可穿戴式新技术实验室进行的真空测试。
在电影电视中,宇航服就像连衣裤那样能在几秒钟内穿好,扯上拉练,按上头盔,“走你”。那是流行文化中天大的谬误,必须得纠正。你也看到过宇航员穿着整齐地走在发射台上,但实际上那只是应急压力服,用来提防座舱漏气,在短时间内保护舱内的乘员。
而在国际空间站外工作,或月球行走所穿的,才是真正意义上的宇航服。它更像是带胳膊带腿的微型太空飞船,功能也相差无几。宇航服需要保护穿戴者免受热、冷和微流星侵扰;需要供应氧气,去除二氧化碳和空气中的污染物;还必须重量轻、结构紧凑、尽量灵活。它本质上是个气球,你需要一个小时(不是大片中的几秒钟)才能穿戴整齐。
这次推出的Z-1,大名是“Z-1宇航服原型和便携式生命保障系统2.0”。有趣的是,当它揭开神秘面纱时,大家惊喜地发现它采用白色和绿色相拼,酷似经典动画片《玩具总动员》中巴斯光年的宇航服。
它由(不充气时)柔软的面料制成,镶装着多个硬体单元。它是所谓的“后进入宇航服”,背部留有一个与生活支持包共用的舱口,供宇航员迅速进入、退出。借助背部的舱口盖,Z-1可以方便地停靠在航天器、星球探测车和居住中心。宇航员从内部打开舱口盖,不需要使用气闸就能进出宇航服。由于Z-1运行在与飞船相同的压力下,宇航员不必多次执行“预呼吸”——注入纯氧,让宇航服达到与飞船相同的压力——节省了时间和材料。
Z-1在腰、臀、腿和脚踝部位的轴承都经过改进设计,给宇航员更大的行动自由。带有聚氨酯涂层的尼龙和聚酯层能有效地保持压力和形状。新宇航服的确非常灵活,但有点沉。现役宇航服重约45公斤,而Z-1在72公斤左右。即便是在重力只有地球三分之一的火星上,这个重量差也是个事儿。好在充气后它鼓鼓的,宇航员支撑所需的力量较小。
Z-1配备的改进型生命支持背包综合了20年来的新技术,更坚固、不易受污染,并具有更多功能。
例如,现今的支持包使用升华器来冷却宇航服,那只适用于硬体真空服。可能用于火星的Z-1则采用了水膜蒸发冷却器,它的冷却原理与人体出汗相同,将其用于冷冻环境无疑是严峻的挑战。另一项改进是去除二氧化碳的气体洗涤器。目前使用的氢氧化锂/金属氧化物型,在两次任务之间需要烘烤以出清二氧化碳。而新型号每隔几分钟自动出清。
Z-1宇航服同时也是个试验平台,从它得到的经验有望帮助Z-2等后续型号的开发。美国宇航局希望到2015年能有新型的真空兼容宇航服投入使用。 小云