SpaceX舱外活动服,这五大未来感特征太酷!

如果您认为太空竞赛随着登月而结束,那是时候更新您的想法了。太空旅行正逐渐从政府的超专属范畴拓展到资本主义探索的领域。商业近地轨道经济看起来像是人类活动的下一个重大扩展领域之一。

波音、Space X、蓝色起源、维珍银河以及其他数十家公司已与美国国家航空航天局(NASA)合作,以使太空飞行更实惠,甚至有可能盈利,并且更安全。“月球计划”这一表述可能是在太空竞赛期间被创造出来的,但半个多世纪后,太空变得更容易接近。

在外太空建立永久存在的使命助力引领了下一代的探索技术,很少有宇航员设备像宇航服那样作为探索的象征能吸引公众的想象力。与波音等公司一起,SpaceX 正试图重新构想宇航服的可能性。让我们来看看宇航服的演变,并深入了解 SpaceX 计划对其自身进行的变革。

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在美国国家航空航天局(NASA)内部,其以前被称为舱外活动机动单元(EMU),宇航服使宇航员能够在航天器外生存。并非所有宇航员都能使用 EMU。在去过太空的 550 人中,只有大约一半进行了太空行走或舱外活动(EVA)。

舱外活动(EVA)主要有两种类型

计划内的舱外活动通常侧重于修复和维护航天器(舱外活动在国际空间站的组装过程中发挥了显著作用),或者执行任务支持操作

宇航员可能会在出现问题的情况下进行计划外的舱外活动

由四名宇航员组成的机组人员深入太空 700 公里,以测试 Starlink 的太空通信能力,研究太空辐射对人类健康的影响,并执行历史上首次商业太空行走,期望测试 SpaceX 舱外活动单元(EMU)的发展情况

在未来的太空探索中,无论是在月球还是更遥远的地方,都将需要数千套舱外活动单元(EMU)套装。SpaceX 也在努力打造一款,其将凭借提高的舒适度、安全性和能力——更不用说价格实惠这一点了,要知道一套完整的 NASA 航天服可能要花费数百万美元——引领下一代太空飞行

让咱们来瞧瞧该公司计划实施的一些最具未来感的功能

美国国家航空航天局(NASA)设计的大多数前几代航天服都非常笨重庞大,部分原因是工程师们没有将舒适性和移动便利性放在首位。对于那些重新思考下一代航天服设计的人而言,这似乎是需要优先考虑的事项。

SpaceX 首席航天服工程师埃里克·克劳斯(Erik Kraus)称它“就像一套由织物制成的盔甲。”该航天服在保持舒适和可移动的同时,能够保护穿戴者免受太空中所有强烈的环境危害。SpaceX 的舱外活动(EVA)航天服基于其舱内(IVA)航天服。这些航天服的最终目标可能不只是面向宇航员,着眼于最终的大规模生产,因此 SpaceX 的 IVA 和 EVA 航天服的标准化特征将有助于降低成本。

一个关键的区别在于,EVA 航天服的柔软部分在压力作用下充气变得坚固,通过使用旋转接头来提供移动空间。旧的 EVA 航天服包含了庞大且基本上坚硬的结构。材料设计和制造方面的创新使得 EVA 航天服足够苗条和灵活,能够在太空行走、发射和回收期间穿着。SpaceX 对其材料三缄其口,但承认其中有一些来自于建造猎鹰火箭和龙飞船。

SpaceX EVA 航天服拥有苗条的外观和现代的设计,这不仅仅是由于技术进步。NASA 的舱外机动单元(EMU)是为长达 8 小时的长期太空行走而设计的。它还包括推进、生命支持系统和多层绝缘层。SpaceX 的 EVA 航天服旨在用于更短和强度更低的太空行走。可以把 NASA 的 EMU 视作一艘潜艇,而把 SpaceX 的 EVA 航天服视作干式潜水服装备。

通常没有太多时间或机会摘下头盔、坐下然后掏出年鉴去查询太空中的天气。宇航员要考虑的事情很多,SpaceX 意在通过在其航天服头盔中配备抬头显示器来简化一些事宜。该头盔是 3D 打印的,其聚碳酸酯面罩涂有氧化铟锡和铜,用于防止起雾和眩光。内置摄像头和传感器可监测宇航员的状态,包括航天服压力、温度、湿度水平和在太空中的时间。虽然身着旧款航天服的宇航员能够获取这些信息,但得分散注意力去看手腕——这种中断或许会扰乱精细的操作。SpaceX 的新航天服能将这些信息投射到头盔内的透明屏幕上。SpaceX 设想其当前的航天服将有助于在月球和火星上进行殖民。在未来的度假或商务旅行中,这款航天服的某个版本可能会保护您或您所爱的人免受太空的危害。

在不考虑使其透明这一因素的情况下,为保障人类在外太空的安全而设计工程材料就已经相当困难了。航天服的面罩对于保护宇航员免受太空辐射以及将宇航员与外界环境密封隔离而言至关重要。

商业太空探索的长期计划包括冒险超越近地轨道,在那里宇航员面临更多的辐射暴露。因此,面罩必须发挥双重功能,既要保护宇航员,又要确保清晰的可见度。

过去,美国国家航空航天局(NASA)使用半透明的金层来阻挡紫外线辐射。SpaceX 的舱外活动航天服面罩由聚碳酸酯制成——一种几乎坚不可摧且具有出色光学品质的塑料。面罩涂有铜和其他材料,以帮助阻挡阳光直射机组人员的眼睛,同时在面向深空时将红外线热量反射向机组人员。

虽然与 SpaceX 舱外活动服的其他一些功能相较而言较为简单,但面罩是航天器上至关重要的安全设备。

在太空中保持健康可能颇为复杂。SpaceX 宣称,其宇航员身着其舱外活动服时不必太过担心一件事:电磁辐射。显然,其太空服也不必担心这个问题。

我们之前提到过太空辐射会如何阻碍宇航员完成任务的能力。同样的辐射也会损害太空服的功能。倘若电磁场击中诸如舱外活动服这类导电物体,电荷可能会在内部传播并损坏电子套件。

工程师在设计中添加了法拉第笼,有时也称作法拉第层,用以保护太空服。它的作用就像房子的避雷针,将电流从屋顶引向地面,而不会穿过房屋内的系统或电器。法拉第笼拦截电场,并使其无害地穿过笼子,而不会损坏太空服。

只是瞥一眼 EVA 航天服,难以轻易发现法拉第笼,但它的存在表明 SpaceX 对保护其投资极为重视,而且这家私营企业的理念似乎正在发挥作用;最近,宇航员们一直都在舍弃波音的航天服,转而选择 SpaceX 的装备。

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