宇航服与复合材料

宇航服与复合材料宇航服：航天过程中保护宇航员生命安全的个人防护救生装备，又称宇宙服或航天服。宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候。它在结构上分为以下6层：

①内衣舒适层：选用质地柔软、吸湿性和透气性

良好的棉针织品制做。

②保暖层：选用保暖性好、

热阻大、柔软、重量轻

的材料，如合成

纤维絮片、羊毛和丝绵等。

③通风服和水冷服（液冷服）：多采用抗压、耐用、柔软的塑料管制成，如聚氯乙烯管或尼龙膜等。④气密限制层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成。限制层选用强度高、伸长率低的织物，

一般用涤纶织物制成。由于加压后活动

困难，各关节部位采用各种结构形式：

如网状织物形式、波纹管式、

桔瓣式等，

配合气密轴承转动结构

以改善其活动性。

⑤隔热层：宇航员在舱外活动时，隔热层起过热或过冷保护作用。它用多层镀铝的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜并在各层之间夹以无纺织布制成。⑥外罩防护层：是宇航服最外的一层，要求防火、

防热辐射和防宇宙空间各种因素（微流星、

宇宙线等）对人体的危害。

这一层大部分用镀铝织物制成。

过去五十年来宇航服材料的发展演变——美国宇航局宇航服为例水星计划宇航服是美国海军高海拔喷气飞机压力服的改进版。它的内层是涂有氯丁橡胶的尼龙，外层是镀铝尼龙。手肘、膝盖等关节部位缝入纤维切割线，增加灵活性。即使如此，在加压的服装内，飞行员仍然感觉难以弯曲手臂和腿。因为当手肘和膝盖关节弯曲，衣服形成褶皱，减少内部体积，压力随之增加。

水星计划—（1958-1963）这种航天服在封入空气压的压力囊外蒙上了一层用特氟纶混纺材料织成的网，即使空气压使航天服整体膨胀也容易弯曲。由于双子星座计划要求航天员进入太空在轨道上作会合或入坞的活动，所以这种航天服具有极佳的运动性。双子星座计划—（1958-1963）从皮肤开始，阿波罗宇航服包括一套贴身穿着的液体冷却衣，它的样式类似连身内衣，衣服纤维内部缝有管道。冷水在管道内循环，带走体热，流回背包，热量再从背包散发。

（1968年工程师比尔•彼得森（图左）和测试飞行员鲍勃•史密斯（图右）阿波罗宇航服。）阿波罗计划—（1961-1972）冷却衣外面是一层穿着舒适的尼龙，再外面是不透气的压力气囊或是氯丁橡胶涂层尼龙，再外面是防止气囊鼓胀的约束层，再外面是玻璃纤维和聚酰亚胺薄膜层叠而成的超轻盈隔热层，再外面是多层聚酯薄膜，最后是特富龙涂层的玻璃纤维布。阿波罗太空头盔由高强度的聚碳酸酯制成，通过压力密封项圈和宇航服连接。水星和双子星头盔紧紧套在宇航员头上，跟着头部转动，而阿波罗头盔固定在衣服上，宇航员的头在里面可以自如转动。当在月球表面行走时，宇航员在头盔外加盖面盔，以阻隔伤害眼睛的紫外线，让头部和面部保持舒适的温度。阿波罗航天服与过去的航天服相比，根本的差别是采用了便携式生命保障系统，即将生命保障系统固定在背上，以进行供氧、二氧化碳的净化和排除体热。这种航天服在关节周围制成伸缩自如的褶皱，大大提高了运动性能。但是，必须穿着特殊的“内衣”。吸走航天员身上散发的热量，并排到宇宙空间。

到了空间站时代，舱外任务范围更广。需要新的宇航服。美国宇航局休斯顿林登·约翰逊太空中心开发的MarkⅢ宇航服结合了软硬材料。加州Ames研究中心正在开发的AX-5宇航服则是硬质宇航服。但它们分享一些共同特征，比如，必须容易穿脱；必须保证穿着者一定程度的自如活动；必须适用于不同体形尺寸的宇航员；还必须容易护理，能保护宇航员不受辐射、微流星体和人造垃圾伤害。。空间站时代正如美国宇航局需要新的飞船一样，在未来，当人类返回月球、征服火星时，同样需要新的宇航服。目前，NASA为2020年重返月球计划正在研发制造新新的月球探索工具

，其中包括新宇航服。08年6月，NASA在华盛顿州BioSuit

—（生物衣）摩西湖测试新探月机器人、月球漫游车和宇航服。从外观看新宇航服和阿波罗计划时代的服装似乎变化不大，仍然显得庞大笨重。事实上在人类太空旅行的40多年里，宇航服的本质变化不大。庞大加压的衣服像一个泡泡一样保护了宇航员，但也极大限制了他们的行动。未来太空服的设计趋向“苗条”，这样便于太空旅行者自由移动。麻省理工学院工程师纽曼和同事们设计出新型太空服Biosuit。它比传统装备更轻便、平滑和贴身。最重要的是，它能够充分保证宇航员的灵活性。纽曼的新宇航服BioSuit的另一个优势便是安全性：如果传统的宇航服被小陨石或者其它天体刺破，在威胁生命的压力骤减出现前，宇航员必须立即返回空间站或者总部。但对于BioSuit来说，一个单独的小孔能够被极似绷带的东西包裹起来，宇航服余下的部分并不会受其影响。还有一些研究人员正在研制高科技太空服材料，这些材料可以发电和杀死细菌。航天服是太空行走的最关键因素，它不仅是一件衣服