【在太空中飛翔——漫談航天服】

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【在太空中飛翔——漫談航天服】

 

在太空中飛翔——漫談航天服

原載鼎盛中華

 

航天服是史上最昂貴的的衣服，就算妳是頂級大師設計的頂級時裝，價值也不足其百分之壹，嗯，鑲上幾顆大克拉鉆石也許可以抗衡壹下。

 

現在地球上有資格說自己實際生產、使用了航天服的國家有三個：蘇聯（俄國）、美國和中國。

 

中國自己獨立研制了航天服，但是最後采用的是引進俄國技術研制的產品，抄了捷徑。

 

歷史追朔

 

最早的航天服當然是蘇美兩國的，哪個更早開始研制我還沒考證出來，確定的事實是，最早投入實際航天飛行的是蘇聯的SK-1航天服，1961年4月12日，永遠年輕的尤裏•加加林穿著它完成了人類第壹次航天飛行，讓無數人震撼，其中也包括我。

穿著SK-1航天服的加加林

 

SK-1由蘇聯“星辰”科研發展生產企業研制生產（這名字真長）。

 

實際上，至少我知道的所有蘇聯航天服都是由“星辰”研制的。

 

它雖然是家軍工企業，但研究的卻是救人的東東，比如飛行服、航天服、彈射座椅，另外還有空中加受油設備等等，業務領域相當於中國的609所+610所+507所……，而且幹得比它們強。

 

著名的K-36彈射座椅就是“星辰”的拳頭產品，享譽全世界啊，由K-36的基本型派生出了許多型號，我最感興趣的是K-36RS，這是為暴風雪號航天飛機研制的，可惜壹次也在航天飛行中沒用過。

加加林穿過的SK-1航天服

“星辰”研制的空中加受油設備

 

扯遠了，講美國人。

 

沒多久，美國人緊趕慢趕，終於在1962年2月20日把約翰•格倫送上了軌道，他穿的是古德裏奇公司的XN-1航天服。

穿著XN-1準備出發的約翰•格倫

 

其實，上面說的兩種航天服都是用飛行員使用的飛行全壓服改進而來。

 

比如XN-1航天服就是改自MarkIV，它是美國海軍使用的飛行全壓服。

 

“真正的”航天服還要從後面算起。

 

美國人搞雙子座計劃，蘇聯人搞上升號飛船。

 

說到這裏，航天服就開始分家了，分成艙內航天服和艙外航天服（或者叫出艙航天服）。

 

艙外航天服的技術要求比艙內航天服高得多，可以理解為壹艘超小型宇宙飛船。

 

1963年，美國開始研制雙子座任務使用的航天服。

 

這次中標的是戴維•克拉克公司，他們先是研制出了G2C航天服，然後再接再厲，又弄出了G3C。

 

格斯•格裏索姆和約翰•揚就穿著G3C坐進了雙子座1號，大力神3號運載火箭biu的壹聲就把他們射進了太空，時間是1965年3月23日。

格裏索姆和約翰•揚穿著G3C

 

但是這次飛行在美國以外沒有激起多大反響，因為在5天前，蘇聯航天員阿列克謝•阿爾希波維奇•列昂諾夫走出了上升二號飛船，成為歷史上第壹顆人體衛星。

 

這次壯舉轟動了世界，列昂諾夫使用的是“金雕”艙外航天服，當然依舊是“星辰”的產品。

 

不過這次航天服差點要了列昂諾夫的老命。

 

在結束了太空行走返回飛船時，臃腫的航天服擠住了氣閘艙，列昂諾夫使出了吃奶的力氣也進不去，船內的搭檔帕維爾•別利亞耶夫在裏邊無計可施。

 

眼看要捐軀太空，列昂諾夫發了狠想出了最後壹招：放氣。

 

這實在是沒辦法的辦法，因為航天服內的氣壓本來就不高，再降氣壓有可能讓他患上減壓病，但是為了生存，這些都顧不上了。

 

事實證明，列昂諾夫既勇敢又機智，而且運氣很好，他成功地回到飛船內，然後回到地面，與別利亞耶夫壹起被授予蘇聯英雄稱號，並獲金星獎章。

 

“星辰”則被列昂諾夫痛罵，琢磨該怎麽修改設計去了。

列昂諾夫穿著“金雕”漂浮在宇宙中

“金雕”艙外航天服：左邊的是內層，右邊只看見壹部分的是外罩

 

這些事情在當時當然都嚴格保密啦，反正蘇聯航天員又做到了壹個世界第壹，美國人心裏灰溜溜的，只能暗中加緊進度。

 

3個月後的6月3日，美國航天員愛德華•懷特離開雙子座4號飛船，進行了20分鐘太空行走，成了世界第二、美國第壹。

 

他使用的是G4C航天服，由G3C改進而來，增加了外罩。

愛德華•懷特在太空行走

 

航天員艙外活動

 

太空行走是俗稱，專業人士不屑叫這個，他們說這叫“艙外活動”，翻譯自英文ExtraVehicularActivity，縮寫是EVA。

 

我懶，想少敲幾個字，所以以下就全部用EVA了。

 

先說說EVA的定義，簡單說就是航天員身著艙外航天服，離開航天器或者天體（當然，不包括地球）上的基地，在太空或者天體上進行活動然後返回的過程。

 

也就是說，航天員出空間站是EVA，在月面行走也是EVA，將來登上火星了，在火星折騰，壹樣是EVA。

 

這就跟航天服拉上關系了，沒有航天員敢不穿艙外航天服就出艙門的。

 

有人問了，如果不穿就出去會有什麽後果呢？您看過施瓦辛格演過的壹部科幻片《全面回憶》麽？

 

片子的末尾，肌肉男被轟到了火星基地的隔離罩之外，立馬血管暴脹，臉部變形，眼球猛凸，眼看就要脫離眼眶噴薄而出了。

 

這時火星上的大氣發生裝置及時啟動，氣壓瞬間恢復正常（外星科技就是牛），施瓦辛格眨眼又恢復正常了。

 

這正是：沒有航天服，肌肉男也擋不住。

 

其實，根據理論分析和動物實驗，人體突然暴露在極低氣壓環境中，是能維持壹段時間正常生理活動的，沒有電影裏演的那麽誇張。

 

比如我們把壹條狗放在260帕的低真空環境中（海平面標準大氣壓是101千帕），只要暴露時間不超過90秒，恢復到常壓就沒有大礙，雖然減壓病是肯定會得，但不會有嚴重後遺癥。

 

狗能挺住，人應該也沒多大問題。

 

那麽這艙外航天服是怎麽保護航天員的呢？ 這就牽涉到航天員出艙後面臨的環境了。

 

艙外環境可以簡單歸納為“溫、空、射、星”這四個字。

 

“溫”指溫度。

 

在茫茫太空中，沒有大氣保護，航天員面對太陽的壹面溫度可以達到120℃以上，與此同時背陰的壹面只有-100℃。

 

艙外航天服有三層液冷服、艙外壓力服和外罩，其中液冷服負責航天服內熱調節，外罩負責屏蔽空間熱輻射，二者合作保障人體熱平衡。

 

“空”指真空環境。

 

太空中接近真空環境，人體直接暴露會引起體液沸騰，不消2分鐘就會那什麽了。

 

這時，艙外壓力服勇敢地挑起了重擔，保證航天服內正常的氣壓。

 

“射”指輻射環境。

 

太空中的輻射可分為電離輻射和非電離輻射。

 

電離輻射主要是指γ射線、X射線、質子、電子、α粒子等等，非電離輻射主要指紫外線、紅外線、可見光、射頻輻射等。

 

航天員進入太空就會受到這些家夥的影響，如果離開航天器，只穿航天服在太空遊蕩，那就又少了壹層保護。

 

所以，在制定EVA計劃時，必須考慮輻射影響，盡可能在輻射能量低的時間和空間內進行EVA。

 

“星”指微流星體和空間碎片。

 

微流星體是直徑1毫米以下，質量1毫克以下的固體顆粒。

 

微流星體是自然的產物，空間碎片則是自然產物之壹人類的產物。

 

人類發射的航天器和運載火箭艙段失去控制後在太空閑逛，給人類自己帶來了很多麻煩。

 

2005年1月，中國壹枚長征四號火箭的殘骸遇上了美國壹枚雷神火箭的殘骸，倆殘骸互不相讓，以5.73公裏的秒速撞了個滿懷，生出了更多更小的碎片。

 

航天員如果遇到了這種情況會是啥下場可想而知，所以，制定EVA計劃時還要考慮避開空間碎片。

 

同時外罩要足夠結實，靠它和壓力服共同保護航天員，即使撞上了微流星體，只要不是太大，壹般沒問題。

 

大面上的情況講完了，現在介紹蘇美兩國的艙外航天服。

 

蘇聯是第壹個實現EVA的國家，航天員列昂諾夫穿著“金雕”艙外航天服創造了歷史。

 

這種航天服上有便攜式生命保障裝置，給列昂諾夫通風供氧，這種裝置比較原始，使用開環模式，也就是它產生氧氣不斷通風，壹方面保證航天服內的壓力和航天員供氧，同時把航天員排出的廢氣、濕氣、熱量等排到太空中。

 

典型地亂丟垃圾，不環保啊。

“金雕”的便攜式生命保障裝置，靠那根灰色的帶子固定在列昂諾夫的航天服上

引自：http://bbs.news.163.com/bbs/mil/101750803.html

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美國第一種投入使用的艙外航天服我前文已經說過，是G4C航天服，由戴維•克拉克公司在G3C的基礎上研制，增加了絕熱外罩、手套，改進了頭盔面窗，還有一點，增加了便攜式生命保障裝置，可以緊急供氧。

 

這種生命保障裝置相對“金雕”的開環模式要“綠色”一點，它是閉環式，氣體在內部循環再生，符合現在的可持續發展理念。

猜猜愛德華•懷特右手拿的是什麽

 

在這裏我說一點題外話。

 

在美國人研制雙子座飛船的同時，蘇聯人，具體地說是科羅廖夫領導的設計局開始研制聯盟號飛船。

 

二者的目標相同，就是要把人送上月球，再把他們安全地帶回地球。

 

科羅廖夫走的是一步到位模式，從地球低軌道的東方號飛船直接跨越到登月的聯盟號飛船（有人說，不對，中間還有上升號飛船。

 

我回答，上升號和東方號沒有本質不同，就是個小改型罷了）。

 

美國人則選擇了兩步走方案，先研制雙子座飛船，把EVA技術、航天器交會對接技術搞透，第二步才是發展土星火箭和阿波羅飛船。

 

最後的結果是蘇聯輸了，美國贏了。

 

說到底，還是蘇聯當時經濟實力和技術實力和美國有差距，比如大推力發動機搞不出來，吃了大虧。

聯盟號飛船

阿波羅飛船測試與阿金納上面級對接

 

轉回正題。

 

在這之後，蘇聯發展了“鷂”艙外航天服，美國則是阿波羅計劃使用的航天服。

 

“鷂”是“星辰”專門為科羅廖夫登月計劃研制的，比“金雕”的設計強得多，如果當年列昂諾夫穿的是“鷂”而不是“金雕”，肯定不會發生讓他險些成為烈士的事情。

 

1969年1月16日，聯盟5號飛船和聯盟4號對接成功，完成歷史上首次載人飛船對接。

 

那時候蘇聯的對接機構很不完善，對接機構中間沒有通道，航天員赫魯諾夫和耶裏謝耶夫只能穿上“鷂”，從聯盟5號飛船鉆出來，爬到聯盟4號艙門那一頭再鉆進去，總共才幾米遠，卻足足用了半個多小時…… 串個門也難啊。

 

此後“鷂”完成歷史使命，退出江湖了。

赫魯諾夫和耶裏謝耶夫的壯舉圖解

 

阿波羅1號

 

昨天寫到美國航天部門為阿波羅計劃研制了幾種航天服，第一種是A1C航天服，它是今天故事的主人公之一。

 

A1C依然是戴維•克拉克公司的產品，用於阿波羅計劃的第一階段，執行近地軌道飛行任務。

 

A1C由G4C改進而來，外形很相似，主要是改進了頭盔的設計，更換了航天服的制作材料。

格裏索姆在測試A1C航天服，攝於1966年10月

故事的另一主人公是三個人：格斯•格裏索姆、愛德華•懷特和羅傑•查菲。

 

格裏索姆是“水星七傑”一（美國第一批航天員，執行水星號飛船飛行任務）之一，1926年3月3日出生在美國印第安納州一個叫米切爾的小鎮。

 

24歲那年，他從普渡大學機械工程系畢業，獲得理學士學位，隨即加入空軍，跑到朝鮮戰場駕駛F-86戰鬥機執行過100次戰鬥飛行任務，說不定還和誌願軍空軍交過手。

 

從戰場回國後，他先去空軍技術學院學習，然後加入試飛員學校，成為空軍精英：試飛員。

 

1961年7月21日，格裏索姆乘坐“獨立鐘7號”水星飛船進行亞軌道飛行，並順利返回地球。

 

按照美國的航天標準，這次飛行讓格裏索姆成為美國第二個進入太空的人。

 

不過，獲得這個榮譽可不容易。

 

返回艙在海面濺落時發生了意外，返回艙艙門突然彈開，海水湧入艙內，返回艙很快下沈。

 

不但如此，格裏索姆發現航天服也開始漏水，救生作用喪失，情況十分危急。

 

要命的是，海軍的搜救直升機不知道下面的情況，還在空中不緊不慢地拍攝。

 

格裏索姆又氣又急，在水裏泡了5分鐘才死裏逃生，自然對海軍“那幫家夥”非常惱火。

 

人沒事了，“獨立鐘7號”卻一聲不吭地沈到了海底二。

 

1967年。

 

格裏索姆雙喜臨門，一是官升空軍中校，二是即將執行阿波羅一號飛行任務，他是指令長，管著另外倆航天員，當然，就是上面說的愛德華•懷特和羅傑•查菲。

 

愛德華•懷特也是個牛人，昨天的文章說了，他是美國第一個進行太空行走的人，在世界上僅次於列昂諾夫。

 

懷特是美國第二批航天員，號稱“新九人”，也就是新選的9名航天員，和“水星七傑”一起擔負阿波羅計劃的飛行任務。

 

羅傑•查菲和格裏索姆頗有淵源，首先，他和格裏索姆是校友，也畢業於普渡大學；其次，他來自海軍航空兵，還好這不影響格裏索姆對他的印象。

 

因為他不是開直升機的——他開A3D重型攻擊機。

 

不知您看過美國電影《驚爆十三天》沒有，裏面有一段美國海軍航空兵的艾克中校駕駛F-8飛往古巴進行超低空偵察的情節，拍得挺驚險。

 

查菲在古巴導彈危機期間也幹過類似的事情，那是1962年，第二年他就被選為航天員，開始艱苦的訓練。

阿波羅一號乘員組合影，小個子是格裏索姆，中間的是懷特，右側是懷特，他們穿的是A1C 1967年1月27日，格裏索姆、懷特和查菲三人一大早就來到卡納維拉爾角34號發射臺，為即將到來的阿波羅一號飛行任務作例行訓練。

 

這次的訓練是在盡可能逼真的情況下模擬飛船發射操作。

 

3位航天員吸氧排氮完畢，穿上A1C航天服，拎著便攜式空調，在工作人員的護送下進入阿波羅一號飛船的指令艙，開始訓練。

他們的最後一次訓練，走在前面的是格裏索姆，後面是查菲

 

這次訓練叫“不插電”演練，也就是飛船不接入發射塔的電力系統，只靠自己的電源系統運作。

 

這次發射十分逼真，除了不會真的發射外，其他都按照真實的發射步驟一步步執行，一點不走樣。

 

傍晚，為了測試座艙的增壓系統，艙內充滿純氧，技術人員先是把指令艙內氣壓降到0.34大氣壓（34.37千帕），然後又增加1.136大氣壓（115.142千帕）。

 

這時，格裏索姆向技術人員抱怨他的航天服內有一股惡臭，原因不明。

 

時間慢慢走到傍晚6點，訓練又出現了新問題：由於靜電幹擾嚴重，飛船、34號發射臺指揮室、基地發射控制中心和休斯敦任務控制中心之間的通信很不正常，互相聽不到對方的聲音。

 

格裏索姆再一次抱怨道：“如果我們在地面都無法溝通，那還怎麽指望飛往月球時能怎樣？”發射臺指揮室依舊是那句話：“阿波羅1號，請重復。” 

 

“我聽不到妳一個字”，格裏索姆說，“如果我們在地面的幾間房子裏都無法溝通，那還怎麽指望飛往月球時能怎樣？”

 

這時是6點30分。

 

幾分鐘後，無線電裏傳來一聲驚呼：“艙裏著火了！”

 

這是人們從阿波羅一號飛船裏聽到的最後一句話。

 

由於這次發射演練火箭沒有加註燃料，人們都認為不會發生什麽大事故，所以現場沒有緊急救援人員和消防員，技術人員面對緊緊鎖閉的艙門一籌莫展，過了很久才打開指令艙，3位航天員早已不幸遇難。

 

事故發生後的指令艙

 

這次重大事故震動了全美國，上至總統，下至平民都對遇難者表示哀悼。

 

美國宇航局則忙著查找事故原因，總結經驗教訓。

 

後來查明，飛船內部一條電纜短路出現火花，由於艙內是純氧環境，這個小小的火花立刻引起熊熊大火。

 

大火很快將氧氣消耗一盡，形成負壓，無論是艙外的技術人員，還是艙內的航天員都無力打開艙門。

 

事後，宇航局制定了更加嚴格細致的安全規章，並且修改了飛船設計，避免再發生火災，而且在發生緊急情況時，艙門可以在3秒內自動打開，航天員可以迅速逃生。

 

和人們的想象不同，3位航天員並不是燒死的。

 

航天員外表受損很小，這多少讓家屬們獲得了一絲安慰，也從另一個方面證實了A1C航天服的防火性能。

 

屍體解剖證明，航天員沒有受到嚴重的燒傷，他們的死因是窒息。

 

原來，大火燒斷了航天服的供氧管，加之艙內氧氣也燒光了，航天員們活活憋死了，一樣很慘。

 

插一句，這次火災讓我想起了在蘇聯發生的一起航天員訓練事故。

 

蘇聯第一批航天員一共有20人，比美國多不少，其中有一位叫瓦倫京•邦達連科。

 

1961年3月23日，邦達連科在低壓隔離艙內完成了一個為期10天的試驗，心情輕松，準備“出關”。

 

他摘下貼在身上的傳感器，用沾了酒精的棉花清潔身體，擦完就把棉簽扔到一邊。

 

本來亂扔垃圾只是生活小節，自己平時多註意就好，不會引起災難。

 

問題是這是低壓艙，裏面是純氧，而且還有很多電路板，邦達連科扔的一塊棉簽不偏不倚正好落在一塊電路板上，騰的一下就點著了，低壓艙頓時成了“煉丹爐”……

 

蘇聯的救援人員比美國強一些，幾分鐘後打開了艙門，把邦達連科救出來，接著立即送往附近醫院搶救。

 

可惜由於燒傷太嚴重，幾小時後邦達連科還是不幸去世了。

 

20天後，加加林成為世界航天第一人……

邦達連科

 

回到美國，經歷這次事故後，A1C航天服和“金雕”一樣不再出現，從此退出江湖，登上舞臺的是美國新一代航天服，它的故事我下次再講。

 

註釋

 

1、有一部美國主旋律電影：TheRightStuff，說的就是這七個人的故事，有興趣的可以找來看看。

2、38年後，1999年7月20日，“獨立鐘7號”被打撈出水，查清了故障原因：密封圈使用的材料不符合按設計要求。

打撈出水的“獨立鐘7號”

 

引自：http://bbs.news.163.com/bbs/mil/101750803.html

ljx0012無知

太空飛翔……

今天我越過阿波羅航天服，直接寫航天員在太空艙外活動中使用的機動裝置，主要原因是神舟七號下半年就將升空，中國的航天員即將實現太空行走（EVA）。

 

據報道，神舟七號飛船總指揮尚誌說，中國首次航天員出艙活動“不系帶，直接出艙”。

 

這和以前的報道正好相反，難道中國已經研制出了艙外機動裝置，否則怎麽敢說這樣的話？ 因此，今天我用這篇小文簡單回顧航天史上使用過和未使用過的航天員艙外機動裝置，等到中國首次EVA的更多細節披露出來時，大家心裏就有個數了。

 

系繩也就是臍帶是最早的艙外活動裝置，我想大家對這種簡單東東沒什麽興趣，概括地說，它的優點是成本低、工作可靠，缺點是限制活動範圍、易發生纏繞。

 

前天那篇文章中有一幅照片，我讓大家猜美國航天員懷特右手拿的是什麽，有幾位答對或者接近正確答案。

 

懷特手上的設備是美國第一種投入使用的艙外機動裝置——手提式機動裝置（HHMU），它外形有點像帶著儲罐的手槍。

 

這把“槍”靠噴出罐內的壓縮空氣產生的反作用力機動，有3個噴嘴，1個朝前，2個朝後。

 

懷特在太空獨自起舞了23分鐘，望著腳下美麗的夏威夷海域不禁感嘆：“我覺得自個兒就像一百萬美元。”

 

寫到這裏我也不禁感嘆，美國人真是個物質民族，飄在太空抒發情感也不忘一個錢字。

這張照片是懷特飄過搭檔麥克迪維特的窗口時由後者拍攝的，懷特右手拿的正是HHMU 　　其實這種單手持握的噴氣機動槍並不好用，因為它的力度和方向都不好控制，而且完全依靠航天員的感官判斷進行決策，發出的指令往往不準，懷特用得很不爽，回到地面後就建議開發新裝備了。

 

這就說到雙子座9A任務了。

 

此任務指令長是托馬斯•P.•斯塔福德，駕駛員尤金•A.•塞爾南。

 

本來這次任務輪不到他倆，正選雙子座9任務乘員組是小埃利奧特•M.•希和查爾斯•A.•巴塞特二世，這兩位公認的優秀飛行員在駕駛T-38教練機飛往麥克唐納公司位於聖路易斯的工廠，快到目的地時，他們一頭撞進了該廠101車間，最後摔在旁邊的停車場上，不但自己不幸喪生，而且連累了地面的14個人。

 

詭異的是，101車間裏正在生產的產品正是他們即將駛往太空的的雙子座9號飛船。 

 希和巴塞特

希和巴塞特遇難後，斯塔福德與塞爾南成了新任務的正選乘員組。

 

他們此行的目的主要有二，一是與“加力目標對接接合器”（ATDA）進行交會對接實驗，二是試驗新一代EVA裝備：航天員機動裝置（AMU）。

 

AMU是一個背包形狀的裝置，重75千克，使用過氧化氫作推進介質，有24個噴嘴，可以提供76.2米/秒的速度增量。

 

嚴格來說，AMU和NASA的阿波羅計劃無關，是美國空軍為軍用空間站MOL配套研制的。

 

有了它航天員就可以不受臍帶的束縛，繞著飛船和空間站的外殼飛行、作業。

 

沒想到禍不單行，先期發射ATDA時火箭出了故障，ATDA很快掉進了大西洋，只能重新制造ATDA，雙子座9任務也隨之更名為雙子座9A任務。

 

1966年6月3日，第二次發射成功了。

 

交會很順利，可是對接出了問題：ATDA的整流罩沒有完全打開，張著兩瓣整流罩露出ATDA，用斯塔福德的話說，“活像一條憤怒的短吻鱷”。

 

對接不成那就趕緊試驗AMU吧。

 

幹這活的是塞爾南，AMU沒放在雙子座飛船艙內，而是固定在飛船的“屁股”上，塞爾南要爬過整個飛船到後部去“穿”上AMU。

 

正是這一程序設計導致了問題：塞爾南頭盔的面窗凝結了水汽，在微重力環境下出艙行走已經很難了，再反過背去穿上一塊硬梆梆的鐵坨就更難了，加上他的頭盔面窗能見度很差，雖然塞爾南竭盡全力想完成任務，但經過長時間努力後，塞爾南體力耗盡，近乎虛脫，不得不無功而返。

 

就這樣，美國第二代出艙機動裝置惟一一次試驗宣告失敗。

 

下一次出艙機動裝置試驗要等到18年後了。

 筋疲力竭的塞爾南在回艙前奮力拍了一張照片

美國人忙著試驗他們簡陋的機動裝置時，蘇聯人也沒閑著。

 

為給空間站上的航天員提供機動工具，“星辰”1961年開始研制代號DU-1機的動裝置。

 

和美國的設計不同，蘇聯一開始就考慮把機動裝置放在艙內，這就要充分註意該裝置的尺寸和安全性。

 

另一點不同的是，DU-1不是背包式設計，而是一個類似呼啦圈的東東，或者換一個比喻，有點像中國傳統社戲中的旱船。

 

航天員的腰部套在DU-1中間，操縱上面的開關進行機動。

 

DU-1的噴嘴很多，像蓮蓬似的，它在前後各有一個“蓮蓬”，進退自如。

 

我感到奇怪的是，它左右沒有噴嘴，難道蘇聯航天員只管前進和後退，其他方向就不要了？

難得見到的DU-1實物，畫面下方是它的尾部 　　可惜的是，這套裝置雖然造了出來，可是從未上過軌道，到底它在太空能有怎樣的表現，成了一個謎。

 

時間來到1980年代，美國度過了登月的激情年代，進入航天飛機時代。

 

與航天飛機配套的機動裝置也開發出來，1984年2月3日，布魯斯•麥坎德利斯首次利用載人機動飛行裝置（MMU）飛離挑戰者號航天飛機97米，在太空中毫無束縛地飛行了90分鐘。

 

相信下面這幅照片大家都很熟悉了。

 

照片的主人公就是麥坎德利斯和MMU。

 

MMU是一個大號“背包”，有兩個操縱臂，使用時伸到航天員手臂下，正好可以作個依托，上面有操作面板，航天員可以靈活地操作整個裝置。

 

MMU重154千克，推進劑是安全的氮氣，2個儲罐可裝11.8千克，8個角上共有24個噴嘴，分為兩組互為備份，最大可以提供20米/秒的速度增量。

 

說起來，MMU和中國航天還有一些淵源。

 

1984年2月，美國挑戰者號航天飛機釋放西聯星-6號衛星失敗。

 

同年11月14日，發現號航天飛機飛行到距離衛星9米的範圍，兩名航天員出艙，操縱MMU前往衛星，並引導航天飛機上的機械臂將衛星抓回貨艙。

 

衛星經修整後，被亞洲衛星通信公司購得，命名為亞洲一號。

 

1990年4月7日由長征三號火箭將亞洲一號送入預定軌道。

 

那次發射的直播相信很多人到現在都記得，它開創了中國航天發射直播的先河。

 

抓獲西聯星-6號

很多人不知道，MMU只在1984年用過3次，此後再也沒有用過。

 

那麽我們在媒體上看到的美國航天員太空行走靠的是什麽呢？ 靠的是艙外活動救援簡易輔助裝置，英文縮寫SAFER。

 

美國人真能起名字，為了縮寫好聽，哪怕把正名給起得啰啰嗦嗦的。

 

SAFER可以認為是MMU的簡化版，全重只有37.6千克，減肥這麽有成效一方面是因為在結構上它簡化成了一個可以部分折疊的小長方體，而不是MMU那麽大一個椅背狀支架。

 

而是雖然它依然有24個噴嘴，但是只分布在4個角上，儲罐裏只裝1.36千克氮氣，最多提供4.52米/秒的速度增量，性能比MMU低了很多，但是已經能夠滿足NASA的要求了。

 

SAFER第一次露面是在1994年9月16日。

 

航天員馬克•李走出發現號航天飛機，試驗了艙外救援輔助裝置（SAFER），飛行時間639小時。

 

試驗證明SAFER設計合理，使用效果良好。

 

此後，美國EVA就由它一統天下了

SAFER與其上方的便攜式生命維持系統結合得恰到好處

阿特蘭蒂斯號航天飛機上的航天員執行STS—122飛行任時，把歐洲航天局建造的“哥倫布”實驗艙安裝到國際空間站上。

 

航天員背包下半部那個偏黃色的長方體就是SAFER 　　最後再說回蘇聯。

 

蘇聯也有一種類似MMU的機動裝置，它有很多名字，通俗一點的叫“太空自行車”，枯燥一點的叫21KS，或者SPK等等。

 

在這之前，蘇聯航天員進行EVA都靠系繩保證安全，很原始。

 

1984年，“星辰”開始研制21KS。

 

它的外形跟MMU挺像，有點MMU斯基的意思，性能也差不多，速度增量30米/秒。

 

但技術設計則不大一樣。

 

比如它全重218千克，比MMU重很多。

 

它有16個噴嘴，分布在4個角上，這倒跟SAFER一樣。

 

1990年2月1日，“太空自行車”第一次在和平號空間站上試用，航天員駕駛它飛離和平號45米遠，2月5日又使用了一次。

 

不知為什麽，此後“太空自行車”就一直固定在量子-2號艙段外，再也沒人過問，直到和平號墜入大氣層燒為灰燼。

 

太空自行車”為數不多的的表演

以上我把蘇美航天員出艙機動裝置簡單介紹了一遍，現在我最想知道的是，中國的出艙機動裝置會是什麽樣子，性能如何，航天員駕駛它遨遊太空會有怎樣的感覺。

 

引自：http://bbs.news.163.com/bbs/mil/101750803.html

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附錄：中國艙外航天服

中國向俄羅斯購買九套“海鷹”艙外航天服

中國航天員分別穿著“飛天”艙外航天服和“海鷹”艙外航天服進行低壓訓練，左邊的國產“飛天”艙外航天服為純白色，“背包”裝置較大；右邊的“海鷹”艙外航天服為黃白色，“背包”裝置較小

 

中新網9月24日電今天下午，“神七”載人航天飛行任務總指揮部新聞發布會在酒泉衛星發射中心舉行。

 

中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任王兆耀介紹了“神七”載人航天飛行任務中有關中俄合作的情況。

 

王兆耀指出，中國和俄羅斯是友好聯邦，兩國政府建立了良好的戰略合作夥伴關系。

 

在中俄睦鄰友好合作條約的框架下，中國和俄羅斯在載人航天領域開展了互惠互利的合作、交流。

 

兩國在航天員的培訓、載人飛船的研制等方面進行了合作。

 

他介紹，2004年4月，中國和俄羅斯簽署了從俄羅斯新星科學生產股份公司引進海鷹艙外服的合作合同。

 

依據合同，俄方為中方研制生產了供飛行用的海鷹艙外服有三套，供低壓訓練用的艙外航天服有兩套，供水槽訓練用的艙外航天服四套，以及艙載的對接系統四套，其中這些服裝當中的供電和通訊等設備是由中方配套研制的。

 

王兆耀介紹，經過雙方共同努力，引進艙外航天服合同執行得十分順利。

 

這次神舟七號飛行任務中，兩名中國航天員將分別穿著“飛天”艙外航天服和“海鷹”艙外航天服實施首次出艙活動，俄方專家提供了全過程的技術支持。

 

王兆耀表示，這是中俄兩國在載人航天領域合作的壹個重要事件。

 

他說，借此機會我向俄羅斯同行給予我們的幫助表示感謝。

 

王兆耀說，中俄兩國在航天領域進行合作，我想這是很符合兩個國家的根本利益的。

 

“神七”的合作成功，為雙方今後開展更深入的合作創造了有利的條件。

俄式“海鷹”艙外航天服結構示意圖，中國“飛天”艙外航天服結構與其類似 俄式“海鷹”艙外航天服的生產商新星科學生產股份公司壹般也譯為“星辰科研制造聯合體”。

實際上，所有蘇聯航天服都是由“星辰”研制的，其業務方向是航空航天救生設備，如飛行服、航天服、彈射座椅，另外還有空中加受油設備等等。

 

著名的K-36彈射座椅就是“星辰”的拳頭產品，享譽全世界。

 

中國“飛天”艙外航天服則是由中國航天醫學研究所為主聯合國內多家廠商院校研制。

背景資料：

 

海鷹-M型出艙活動航天服是在海鷹-DMA型航天服的基礎上發展起來的。

 

海鷹-M型航天服最初是為和平號空間站設計的，從1997年4月開始有3套服裝在和平號空間站上使用過，曾經完成3次太空行走，每次太空行走時間在5小時左右。

 

俄羅斯參加美國的國際空間站計劃以後，為了適應國際空間站的特殊要求，美國希望俄羅斯進壹步提高海鷹型出艙活動航天服的性能，因此俄羅斯對海鷹-M型出艙活動航天服進行了改進。

 

2001年這種專門為國際空間站生產的出艙活動航天服開始在站上使用。

 

海鷹-M型航天服雖然也是半剛性結構，但與海鷹-DMA型服裝相比，其性能有很大提高。

 

除了部分滿足國際空間站的要求、有較高的可靠性、增加了太空行走的次數和改進了電子通信系統的性能以外，最重要的是提高了服裝的活動性，特別是提高了手臂、軀幹和髖關節的活動性，同時對服裝的胸甲和手套也做了很大的改進。

 

不過目前的海鷹-M型出艙活動航天服並沒有完全滿足國際空間站的要求，特別是很多女航天員還沒有合適的航天服穿用；航天服的壹些關節部位，靈活性還不夠理想。

美式艙外航天服

俄式艙外航天服

 

美俄出艙活動航天服的比較

 

美、俄有不同的方式。

 

俄羅斯的艙外航天服是後開門式，或稱背部穿/脫結構；采用堅硬的軀幹，與頭盔結合成壹個整體，而四肢為軟的囊，航天員從航天服背部的壹個鉸鏈門進入航天服。

 

美國的艙外航天服是分體式，或稱腰部穿/脫結構。

 

是硬的上軀幹，軟的下軀幹及袖子、手套、褲腿和靴子。

 

手套按人定做，泡形頭盔可拆卸。

 

便攜式生保系統裝在硬軀幹的後面，手動控制和顯示器裝在前面。

 

服裝的上下軀幹由壹個腰部斷接器連接，是壹種腰部穿/脫的分體式結構。

 

航天員穿它時從腰環進入，先穿下軀幹，然後穿上軀幹，通常需要別人幫助。

 

美國航天員在穿過俄羅斯的出艙活動航天服以後，他們的評價是，比較喜歡俄羅斯航天服非常耐用，結構簡單，容易穿脫；在自然姿勢下，穿俄羅斯的航天服感到比較舒適，但在工作和用力的時候就感到不太舒服。

 

美國服裝在腰部有壹個軸承，因此上身左右轉動很是方便，而俄羅斯沒有這種腰部軸承，航天員感到對身體轉動很不利。

 

俄羅斯的航天手套總的來說不如美國的手套好用，但在腕關節的設計上俄羅斯的手套又優於美國；頭盔面窗的可見性方面，俄羅斯頭盔在向下看時優於美國，但向上看和側看都不如美國。

艙外航天服構造示意圖

俄羅斯海鷹-M型出艙活動航天服的“背包”裝置

 

背包裝置，又被稱為便攜式生命保障系統，主要由氧源（氣瓶）和供氣調壓組件、水升華器和水冷卻循環裝置、空氣凈化組件、通風組件、通信設備、應急供氧分系統、控制組件和電源、報警分系統、遙測分系統等組成。

 

它能夠為航天員提供呼吸用氧，並控制服裝內的壓力和溫度，清除航天服內二氧化碳、臭味、濕氣和微量汙染。

 

當航天員出艙活動時，將背包裝置與艙外航天服配套使用，可以保證航天員在艙外活動長達8-9小時之久。

 

引自：http://bbs.news.163.com/bbs/mil/101750803.html

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