太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

在过去的几十年中,太空服发展迅速,并将在我们前往月球,火星及其他星球的过程中发挥至关重要的作用。

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

太空探索技术正在不断发展。太空服所必需的最重要的技术之一,尽管容易被忽略,却是其中之一。太空服是人类在太空中生存的基石,它使脆弱的人能够勇于面对太空中出现的残酷,无情的因素和挑战。 

没有确保宇航员安全的专业套装,就不可能发生诸如登月和首次太空行走之类的事件。就像航天器一样,太空服也在不断发展,在保护宇航员方面变得更加有效,同时提供了许多新功能,可以与您最喜欢的科幻电影相媲美。除科​​学任务外,今天开发的太空服很有可能为明天的太空旅行者所穿的衣服奠定基础。 

快速浏览一下,从最早的航天服到太空服,再到当今令人振奋的新发展,我们已经走了多远。

早期压力服

随着飞行的发展,飞行员发现他们必须开发压力服以在空气变得稀薄时提供氧气。Fred M. Sample在1918年获得了第一套压力服的专利。它由弹性材料制成,包括不透气的紧身衣裤,可以轻松打开和关闭的头盔以及连接到压缩空气源和泵的柔性供气软管。 

1934年,飞行员威利·波斯特(  Wiley Post)是第一个在世界范围内独飞的人,由橡胶制造商BF古德里奇(BF Goodrich)制造了一种橡胶耐压服,使他能够到达40,000英尺(12.1公里)。后来的版本是由乳胶制成的,它浇在棉质衣服上,并带有带玻璃遮阳板的金属头盔。工程师Russell Colley随后开发了XH-5“番茄蠕虫服”模型,该模型将膝盖,臀部和肘部的关节进行了分段(类似于番茄角worm的身体 ,因此得名)。

Litton Mark I:首批太空服之一

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:美国空军国家博物馆

齐格弗里德·汉森(Siegfried Hansen)博士在1950年代初期为利顿工业公司(Litton Industries)工作时,在不知不觉中为后续太空服发展打下了基础。汉森(Hansen)创建了Mark I,这是一种设计成可以在真空中穿着的太空服。按今天的标准来看,Mark I可能看起来很原始,但它是第一套允许佩戴者在真空中呼吸的同时仍提供出色机动性的套装。

后来,致力于将第一批人类送往太空的研究人员认识到这套衣服的用处。如今,Mark I被广泛认为是第一款户外活动服。

水星服:美国第一套太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:NASA 

由BF Goodrich公司在1950年代后期开发的水星服(也称为海军Mark IV)是一种基于美国海军设计的改良式压力服。最初是拉塞尔·科利(Russell Colley)设计的,用于朝鲜战争。NASA的“水星计划”(Mercury Project)于1958年开始实施,很快就需要保护宇航员的太空服。

NASA的科学家指出Mark IV是一种潜在的模型,因为它具有保护高空飞行员并维持类似于地球大气的能力。为了使设计在空间上可行,他们在衣服上涂了铝以进行热控制,并增加了一个闭环呼吸系统,该系统通过腰部的一根管子将氧气泵入衣服。

SK-1:第一个用于太空的太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Mikhail Shecherbakov

俄罗斯制造的SK-1非常荣幸地成为太空中第一个人Yuri Gagarin穿着的太空服。该太空服从1961年一直使用到1963年,在其他Vostock任务中,宇航员都穿着这套太空服。

由于Vostock没有软着陆系统,因此SK-1的设计具有弹出功能,使宇航员能够在着陆之前安全地将自己从飞船上弹出。它允许弹射高达26,000英尺(8公里),并配备了生命支持系统。

双子座太空服:开发不同用途的太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:NASA 

在航天服开发的早期,逐渐变得明显的是,对于不同的环境和用途,需要使用不同的太空服。整个1960年代中期建造的Gemini系列太空服,试图通过为各种可能的情况制作专门的套装来解决这些差异。其中包括G3C,它是为车内使用而创建的,并已戴在Gemini 3上。

G4C是另一种双子座服,既可以用作车载服,也可以用作车外服,并且于1965年在美国进行第一次太空行走时穿着。双子座服随后将进行改装以适应阿波罗任务。

Apollo / Skylab A7L:降落在月球上的太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Mary Mark Ockerbloom 

为了实现在月球上行走的梦想,NASA必须创造一套太空服,不仅可以使宇航员在太空真空中存活,还必须轻巧,同时提供在月球上行走所需的灵活性和可操作性。该设计必须保护其佩戴者免受辐射的影响,并保护佩戴者免受崎terrain的地形的侵扰,并具有弯腰并收集岩石的能力。

考虑到这些问题,美国国家航空航天局开发了他们所谓EMU,即车外 机动单元,俗称“阿波罗”或“天空实验室”套装。

该套装以著名的鱼缸头盔和水冷内衣为特色, 该 内衣配有300英尺(91米)长的软管。还佩戴了另外一个装有氧气和冷却水的“背包”,以便在月球表面行走。

Berkut:有史以来第一次太空行走时佩戴

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Craigboy 

Berkut是SK-1西装的改良版,是Alexy Leonov在首次太空行走时穿着的一种户外活动(EVA)太空服。该防护服含有足够的氧气以进行45分钟的活动,仅在Voskhod 2任务期间使用,部分原因是其机动性差。

太空行走本身就揭示了这套太空服设计中的弱点,这些弱点后来将帮助苏联改进其技术。首先,列昂诺夫在太空行走期间的体温急剧上升,使他处于中暑的危险中。

太空服刚度也使列昂诺夫(Leonov)重返Voskhod 2变得困难而复杂,太空服的结构完整性受到损害。幸运的是,列昂诺夫保持冷静,安全回到舱内。

神舟IVA:中国首次载人航天飞行

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Max Smith

中国首次载人航天飞行中所穿的西服是从俄罗斯的SK-1太空服逆向工程而来的。中国首次载人航天飞行中所穿的太空服作为车载套装,神舟套装没有温度或压力控制。它是在2003年10月发起的为期一天的神舟5号任务期间穿着的,它使杨立伟成为太空中的第一个中国人。 

索科尔(Sokol):从1973年至今一直穿着

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:shakko

Sokol是严格的车内活动(IVA)服,在俄罗斯航天器上泄压时穿着。它是为响应1971年“联盟11号”上乘员的死亡而创建的,他们在重返时因减压而死亡。这套服于1973年首次开发,如今仍在某些任务中穿着。

对Sokol的改进包括一个开路生命支持系统和一个用于调节衣服内部压力的减压阀。该服是对航空服的改进,与先前的太空服不同。一旦适合,佩戴者可以在加压的机舱中生存长达30小时,在不加压的环境中生存长达2小时。 

舱外机动装置:在国际空间站上使用

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Polimerek 

NASA的车外机动装置(EMU)于1981年首次引入,如今在ISS上仍在使用。这套衣服最多可以支撑7个小时的穿着者 ,并且由14个单独层组成

第一层包括一个冷却内衣,与早期的模型一样,该冷却内衣使用液体冷却剂来保护宇航员免于过热。它还包括保持太空服内部气压的服装和微型微流线型服装,以保护穿着者免受辐射和空间碎片的侵害。 

Orlan:从俄罗斯空间站到ISS

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:NASA

Orlan研制于1970年代后期,已被戴在苏联太空飞船Salyut 6上,如今仍在ISS上使用。

飞天:中国的第一个太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Johnson Lau

飞天于2008年揭幕,是中国第一套完全中国自主建造和设计的太空服。翟志刚在2008年9月的首次太空行走中佩戴了EVA。

该套装花了四年时间开发,并以俄罗斯的Orlan套装为蓝本。与Orlan一样,它可以支持长达7个小时的车外活动。它的名字直接翻译为“飞天”。

IVA太空服的最终前沿设计:由初创公司打造的太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Nik1718 

Final Frontier Design由艺术家Ted Southern于2010年创立,是一家致力于设计和制造尖端太空服的初创企业,引起了公众的关注。它向世界展示了只要拥有正确的专业知识,任何人都可以进入航天服设计领域。

南方航空和他的联合创始人,工程师尼古拉·莫伊谢耶夫(Nikolay Moiseev)在2009年的NASA竞赛中获得第二名,这激发了他们建立自己的太空技术初创企业的灵感。

2014年,他们收到了NASA的《太空法案》协议,目前,他们正在研究第四代太空服。这可能意味着,在不久的将来,宇航员可能会穿着由在航天工业范围之外私人公司的工程师设计的太空服。

时髦智能的SpaceX太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:NASA

在2018年,SpaceX推出了他们的“ Starman”,这是一个引人注目的图像,在SpaceX周围引起了很多关注。埃隆·马斯克(Elon Musk)是一位出色的艺人,但太空服真的有效吗? 

这套太空服被称为“ Starman”,实际上是由 好莱坞服装设计师Jose Fernandez设计的,他曾为电影制作服装,包括《蝙蝠侠大战超人》,《神奇四侠》和《复仇者联盟》。Starman太空服是为穿着者量身定制的,具有3D打印头盔,触摸屏敏感手套以及其他一些智能功能。 

埃隆·马斯克(Elon Musk)向媒体保证,这套衣服已被证明可以安全地在真空室内穿着。但是,圆滑的设计仅适用于车内活动,特别是在Dragon-SpaceX的运输舱内使用,用于将旅客和货物运送到ISS。这套太空服最近在Demo-2任务中穿着 。

Z系列:NASA的新一代太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:Robert Markowitz

Z系列实际上是NASA的Advanced Exploration Systems计划创建的新一代太空服的一部分。Z-2被设计用于其他行星,而其前身Z-1是去年在国际空间站上试用过的一种较软体。美国宇航局希望Z-2能够在火星首次载人降落中使用,并设计出尽可能轻巧,可移动的太空服,以协助收集数据。 

Aouda.X:为火星着陆做准备

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:欧空局

另一位将目光投向红色星球的创新者是奥地利太空论坛的成员。他们创建了Aouda.X  ,这是一种太空服模拟器,可以使宇航员准备探索其他行星的表面。

该头盔具有平视显示器,并且该套装包括传感器和软件,这些传感器和软件可以与火星上的现有技术(如漫游者)进行交互。尽管目前这种形式的衣服不适合在太空或其他星球上使用,但它使宇航员对他们在异物表面上的期望有一种感觉。

舒适的波音蓝色太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:波音

“波音蓝”专为往返于低空轨道目的地(如国际空间站)的宇航员而设计, 是波音未来太空服的升级版。这款太空服于2017年揭幕,为穿着者提供了更大的加压移动性,比宇航员以前穿着的衣服轻了约40%。舒适是这套太空服的代名词。该套装旨在供波音公司未来的CST-100 Starliner航天器的乘客穿着 。它将包含内部层以使宇航员保持凉爽。波音蓝也将配备触摸屏敏感手套,以便宇航员可以在航天器中使用平板电脑,类似于Starman套装。 

美国国家航空航天局(NASA)和探空人员

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:NASA

在2019年,NASA让人们了解了他们为Artemis计划设计的下一代太空服。xEMU将计划于2024年进行的未来月球旅行中发挥重要作用。比航天器内部所穿的压力服更为笨重,该航天服可保护穿戴者免受月球以及极端温度的影响空间碎片和微陨石。与传统航天服相比,宇航服在对月球表面进行研究时还将为宇航员提供更大的机动性。  获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

SmartSuit:用于下一代探索任务的智能移动式EVA太空服

太空服的演变:从水星计划到Aouda.X人机界面

资料来源:NASA

美国国家航空航天局(NASA)正在资助一个可以创造下一代太空服的项目。作为美国宇航局创新先进概念计划的一部分,宇航员可以穿这套衣服前往火星等星球,甚至可能到达更远的地方。这款 德州A&M Engineering EVA概念太空服具有可伸展的自愈皮肤,可为穿着者提供视觉反馈,识别出潜在的损坏,威胁。美国宇航局(NASA)正在资助一些这样的世界性项目。

上一篇:

下一篇:


标签