吳國興 2008年09月05日 12:44
艙外航太服頭盔及上半身近照
艙外航太服（上）
13.航太員太空行走為什麼要穿艙外航太服？艙外航太服與艙內航太服有何不同？
航太員在太空中行走，由於太空環境非常惡劣，不僅有高真空、缺氧、極度的溫度變化和可怕的宇宙輻射，而且還有太空垃圾、微隕石和微隕塵，所有這些都可能危及航太員的身體健康和生命安全。人們在地面上生活，由於有大氣層的保護作用，才能倖免遭到這些惡劣環境因素的危害。航太員離開地球，乘坐載人飛船或穿梭機進入太空，也不會遭到這些惡劣環境因素的危害。這是因為飛船、穿梭機和空間站內有環境控制與生命保障系統，不僅提供了正常的大氣壓力、充足的氧氣、適當的溫度和濕度，而且還能防止宇宙輻射、太空垃圾、微隕石和微隕塵的危害。但是航太員一旦離開飛船、穿梭機或空間站，走出加壓艙進入空曠的太空，靠什麼來防護航太員？只有依靠艙外航太服。如果沒有艙外航太服的防護作用，進入太空的航太員可能一分鐘也活不成。
艙外航太服的作用就是維護航太員在太空行走時的生命安全。具體地說就是向航太員提供氧氣、保持大氣壓力、排除二氧化碳、維持舒適的溫度和防止宇宙輻射的危害。除此之外，航太服還保證航太員在太空能順利完成各種任務，因為穿上航太服航太員在太空行走時能看得清楚、能與地面控制中心或其他航太員進行通話聯繫、在穿梭機或空間站周圍能隨意行走和活動。總之，航太員在太空行走時，艙外航太服就相當於一艘貼身的小型飛船。
航太員在太空行走需要穿艙外航太服，航太員不出艙在加壓艙內，有時也需要穿航太服，這種航太服稱為艙內航太服，在美國則稱為防護救生服。因為這種服裝是在穿梭機發射和返回著陸時穿的。艙內航太服主要功用是在座艙減壓和氧氣喪失時，能提供壓力和氧氣；跳傘落入冷水中能防寒；長期失重導致血液在下肢鬱積時，能防止立位耐力下降；在飛行中或著陸後遇到空氣污染時，能防止吸入有毒氣體。這種服裝屬於部分加壓服，壓力由加壓氣囊提供，但不是對全身加壓，而只是對身體部分加壓。當飛船或穿梭機正常返回著陸時，由地面專門的技術人員幫助航太員脫掉艙內航太服，離開飛船或穿梭機。但是在應急著陸的情況下，航太員必須穿著艙內航太服爬下穿梭機並儘快步行到離穿梭機380米遠的地方。為了防止吸入有毒氣體，頭盔面窗還必須關閉。
艙外航太服和身穿它的航太員正在進行太空行走
14.早期的艙外航太服為什麼使用臍帶式軟管？航太員太空行走時為什麼背上都要背著一個大揹包？
蘇聯航太員列昂諾夫和美國雙子星座航太員在出艙時穿的航太服都沒有揹包，而是帶著一根很長的臍帶式軟管。這種臍帶式軟管的作用主要是向航太員提供氧氣，此外還提供電、通信聯絡和生物遙測資訊。這種軟管還有一個重要作用就是作為安全帶，保證航太員不會飄離飛船、穿梭機或空間站。
雙子星座航太員太空行走穿著的帶有臍帶試軟管的艙外航太服
美國雙子星座航太員出艙時，帶著一根長7.62米的臍帶式軟管，軟管裏面有一根長8.22米的氧氣管，此外還有一根長7.22米的安全繩索。為什麼在同一根管子裏面氧氣管要比安全繩索長1.0米？因為安全繩索有兩個作用：其一是對航太員起安全防護作用，防止航太員飄離飛船；其二是保護氧氣軟管，防止軟管由於航太員用力過度被拉斷。這條安全繩索最大能承受45千克的拉力。
另外，阿波羅航太員在飛船指令艙和登月艙內也是用臍帶式軟管，不用揹包生命保障系統。這是因為指令艙沒有氣閘艙，當其他兩名航太員打開艙門出艙和轉移到登月艙時，留在指令艙內的一名航太員也是處在宇宙真空之中，他必需靠臍帶式軟管提供氧氣，而航太員在登月艙內時，兩名航太員也是靠臍帶式軟管提供氧氣。臍帶式軟管中有3條是氧氣管，其中2條每一根長1.8米，直徑0.03米，重2.4千克，用於將服裝與指令艙相連接；還有一條長3.0米，直徑0.03米，重3.7千克，這一條是用來將服裝與登月艙連接。通訊管線中有2條，每一根長1.85米，直徑0.01米，重1.13千克；還有2條每一根長3.0米，直徑0.01米，重1.58千克。
蘇聯是在列昂諾夫出艙以後，美國是從阿波羅飛行開始，航太員在太空行走時不再使用臍帶式軟管，而是使用攜帶型生命保證系統。這種攜帶型生命保證系統的外形就像一個大揹包，航太員在太空行走時除了身穿艙外航太服以外，還要背上這種生保系統大揹包。攜帶型生命保證系統的主要作用是向航太員提供氧氣、控制服裝內的壓力、溫度、濕度和防止太陽輻射和太空極度環境溫度對人體的傷害。
15.一套完整的艙外航太服由多少部件組成？有多重？有多大？艙外航太服的服裝有多少層？一套服裝有多貴？
不同型號的艙外航太服結構和組成不同。我們這裡以美國穿梭機艙外航太服為例來說明服裝的結構和組成部分。穿梭機艙外航太服又稱為“艙外機動裝備”，主要組成部件有16項，包括主生命保障系統、第二氧氣瓶、顯示控制盒、生理測量系統、臍帶式軟管、服裝內大氣污染控制盒、服裝的上身和下身、服裝上肢、手套、頭盔、尿收集袋、頭盔上的遮陽板、飲水袋、通訊裝置和氣閘艙內服裝固定裝置等。這種艙外航太服全套重127千克，體積為0.125至0.153立方米，服裝內為0.29個大氣壓。一套穿梭機艙外航太服價值1200萬美元。
一套完整的穿梭機艙外航太服由以下部件組成：
（1）服裝：由14層組成：最裏層是用尼龍經編織物製成的液冷通風服襯裏；襯裏外是液冷通風服；液冷通風服外是加壓氣密層，用涂氨基甲酸乙酯的尼龍製成；然後是限制層，限制加壓氣密層向外膨脹，用一種稱為“大可綸”的聚酯纖維製成；加壓氣密限制服的外面是防熱防微隕塵服，由8層組成，其中最裏層是涂氯丁橡膠的防裂尼龍，其餘7層是用涂鋁的聚酯薄膜製成；最外一層是外套，也起防熱防微隕塵作用，用正原纖維製成。
航太員在練習穿艙外航太服和身穿航太服站在腳限制器上的航太員
穿梭機航太服是按上半身、下半身和手臂分開裁剪縫製的。上半身還有一個硬質玻璃纖維殼，是服裝的支架，可支援主生命保障系統、服裝的顯示與控制盒、手臂、頭盔、服裝飲水袋、太空行走電氣連接裝具以及腰部密封環。下半身包括褲子、靴和腰部連接環。下半身在腰部還裝有軸承，可保證身體的旋轉和活動。
（2）服裝上肢：包括肩關節、上臂及手肘關節的軸承，有連接圈與服裝上半身的玻璃纖維硬殼相連，航太員可多軸轉動手臂。手臂有不同尺寸，因此能適合不同身材的航太員穿用。
（3）手套：有腕關節的軸承，由連接圈與服裝手臂相連，使轉動更方便。手套的手指由橡膠材料製成，便於航太員抓拿物品。手套內襯用化學纖維製成，可使航太員穿戴舒適。
（4）頭盔：是由透明防撞的工程塑膠製成，由連接圈與服裝上半身相連，但並不會隨航太員頭部而轉動。氧氣先由航太員的後腦勺通過，再經過頭頂，最後到達航太員面前。當需要使用緊急供氧時，頭盔的一個凈化閥門會打開，除去頭盔內的二氧化碳。航太員在出艙前，頭盔面窗的內部要噴上防霧劑。
（5）頭盔面窗組件：連接頭盔，並由以下物品組成：金屬護目鏡、透明防撞罩以及用來阻擋陽光的遮陽板。
艙外航太服的航太靴
（6）主生保系統：位於服裝揹包內，包括主氧氣瓶（容納0.54千克氧氣、以518大氣壓力儲存）、二氧化碳過濾器、冷卻水（4.6千克）、無線電裝置、電池、風扇和警報裝置。氧氣經航太員的後腦勺流進服裝內、再從腿部及手肘的位置流出。在主生保系統中，空氣先經活性炭盒除去部分臭氣，再進入過濾二氧化碳的裝置。隨後空氣經過一個風扇，通過一個純化器除去水蒸氣。空氣的氣溫維持在攝氏12.8度。該系統可提供長達7小時的氧氣供應及二氧化碳的清除。
（7）第二氧氣瓶：為應急供氧裝置，由兩個氧氣瓶組成（裝有1.2千克、壓力為408大氣壓力的氧氣）。當服裝內的氧氣壓力低於0.23大氣壓力時，該裝置便會自動地啟用。這些氧氣可供呼吸30分鐘，以保障航太員返回氣閘艙。
（8）顯示及控制組件：安裝在服裝的胸前，組件包括開關、計量器、閥門和液晶顯示器。這套組件一般情況下航太員能看到，如果不能看到，則需要借助於鑲嵌在衣服手臂上的一面小鏡子。
航太員身穿帶有攜帶型生命保障系統的艙外航太服進行太空行走
（9）臍帶式軟管：軟管內有水管、電線和氧氣管，可向航太員提供水、電力及氧氣。臍帶式軟管只在氣閘艙內使用，目的是節約服裝生保系統的資源，航太員完全離開氣閘艙後即被斷開。
（10）氣閘艙挂衣架：是一個被鑲嵌在氣閘艙壁上的框架，當航太員穿艙外航太服時，先將航太服固定在衣架上，然後從下往上鑽進去。
（11）頭盔照明和攝像組件：由四個照明燈和一台攝像機組成，用以幫助航太員及地面控制中心人員在黑暗中看清物體。
（12）裝在服裝袖套上的小鏡子和小手冊：幫助航太員察看數據和提示航太員工作程式。
（13）通訊與生理測量裝置：提供通訊及生物遙測的連接，生物遙測用於監測航太員在太空行走過程中的生理狀況，如呼吸、心率和體溫。
（14）頭盔通訊帽組件：直接戴在航太員的頭上，外面再戴頭盔，此組件包括供通訊用的麥克風和耳機等。
（15）尿收集裝置：收集航太員尿的裝置。
（16）飲水袋：提供飲用水給正在太空行走的航太員。
艙外航太服內的飲水袋
16.穿著艙外航太服的航太員如何飲水和進食？
航太服內裝有飲水袋，專供太空行走的航太員飲用。飲水袋由聚胺脂橡膠製成，袋子上裝有進水閥、飲水閥和飲水管，用尼龍搭鏈將飲水袋貼附在服裝上身的裏面。飲水管穿過服裝頸部進入頭盔，直到航太員嘴巴的右下角。飲水管頂端裝有一個飲水閥，航太員只要用嘴一吸閥門，水就流進嘴中。飲水袋內可裝1.9千克的飲用水。另外，在飲水管的旁邊還有一個放置食物棒的長孔，航太員需要進食時，只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒狀食品。
