[圖文]X射線剖析宇航服構造 | 陽光歷史

 

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[圖文]X射線剖析宇航服構造

2015年07月08日 科學探秘-長篇 暫無評論 閱讀 262 次


通過X射線技術,我們可以一睹這套實驗用宇航服的內部構造。該宇航服由航空研究公司(Air Research Corporation)生產於1968年,內部具有一系列鋁制線圈和管道。
  
這些X射線圖片是史密森國家航空航天博物館「太空著裝」(Suited for Space)展覽的一部分,透過它們,人們可以更清楚地瞭解宇航員穿著的服裝。通過圖片、X射線儀和工藝製品,該展覽追溯了太空服裝在過去六十年裡的發展與演變。
  
歷史學家凱瑟琳·劉易斯(Cathleen Lewis)是博物館中國際空間站項目的負責人,她解釋道,鋁制線圈設置在肘部和膝蓋的位置,可以使宇航員在增壓的宇航服中更方便地移動關節。「肩膀部位使宇航員可以控制空氣的移動,限制局部的增壓,」她說,「關節的設計目的正是為了自動地控制空氣移動。」換句話說,如果沒有這些特製的關節結構,宇航員在提起手臂的時候,宇航服會鼓起來,使手臂無法活動。
  
據悉,史密森國家航空航天博物館在華盛頓特區的巡迴展覽將持續到12月1日,屆時該展覽將在坦帕、費城和西雅圖繼續進行。



這是一套用於測試的宇航服,測試地點是美國航空航天局艾姆斯研究中心的一個真空室——模擬了海拔高度121公里處的外太空環境。宇航員穿上宇航服,接上氧氣,然後走入真空室,在那裡他們被要求完成重複的,有時甚至令人頭腦麻木的動作,如走上走下箱子等,之後技術人員會檢查他們的宇航服。
  
  儘管在20世紀60年代,航天事業才開始不久,但這個真空室已經有了近20年的歷史。20世紀50年代早期,美國空軍建造了這座真空室,當時空軍在飛機上還使用著真空管道。「但許多真空管道都失靈了,」凱瑟琳·劉易斯說,「他們需要找出失靈的原因。」
  
  國防承包商巨頭利頓工業公司——2001年被諾思羅普-格魯曼公司收購——設計了一個真空室,用於檢測真空管為何失靈。為了完成檢測,他們首先還必須設計出一套技術人員在真空室內穿著的服裝。「空軍對這套服裝著迷了,」劉易斯說,「甚至在飛機的真空管停止使用之後,他們依然資助利頓工業公司對該服裝的研究。當美國航空航天局成立的時候(1958年),他們從空軍那裡獲取了關於這套服裝的大部分研究資料。」
  
  接下來的幾年,數百人都在從事宇航服的研究:工程師設計了宇航服,技術人員對其進行測試,製造業者生產了各個部件,其他人組裝出最後的成品。「通過X射線很難看出來,其中有些部件是手工縫製的。」劉易斯說。


 


這是個1964年設計的頭盔,其作用遠不止是保護頭部。該頭盔能在數套宇航服上換用,在頸部的環上還具有滾珠——從這張X射線圖上可以清晰看到——這使宇航員能夠靈活地向左向右轉頭。
  
 「這個頭盔密封性很好,它也提供了通訊線路和氧氣供應裝置,」劉易斯指著頭盔中部的深色部分說,「這些部分就是提供氧氣的。」還有一些東西不能在X射線圖片上顯示出來,比如除霧劑。一般除霧劑噴灑在頭盔前部,用於避免霧氣形成。現在,除霧劑是一種特殊設計的化合物,但是在以前,「他們還用過洗潔精。」



為宇航服設計一個恰到好處的手臂並非易事,這部分是因為宇航服內部需要保持一定的壓力。「在壓力作用下,宇航服很難移動,」劉易斯說,「這需要設計一個容易移動的關節。」工程師們需要確定空氣的移動,這樣在彎曲手臂的時候,不至於導致另一個手臂突然伸直,或者某個部位膨脹凸起。
  
「在水星號和雙子座號任務之後,他們一直在尋求改善手臂移動性的方法,」劉易斯說,「宇航員如果想做些有意義的工作,就必須能方便地使用手。」



這是一隻宇航服套鞋,當宇航員行走在月球表面的時候,它可以套在宇航員的鞋子上。劉易斯說:「它們可以使宇航員的腳與外界更好地隔離。」鞋的底部由硅材料製成;鞋的上部是鉻和不銹鋼製成的材料。在宇航服的手套上也有這些材料,作為額外的保護層,當宇航員在月球表面觸碰或踩踏到一些尖利物體的時候起保護作用。
  
雖然在每次阿波羅飛船任務中都會用到宇航服套鞋,但只有一雙套鞋——圖中這雙套鞋的一隻,來自阿波羅17號飛船——回到了地球。其他套鞋由於返回任務的重量限制,被留在了月球表面。



手套是宇航服中最難製作的一部分。「如果宇航員要到外太空中做一些實質性的工作,那他/她就需要能靈巧地使用工具,」劉易斯說,「而且手套還要求有很好的保護作用。」在靈巧性和保護性之間,需要小心翼翼地保持平衡。
  
圖中的手套來自阿波羅飛船任務。它看起來似乎沒有手指部分,但其實手套的指尖部分由硅材料製成,而硅不會吸收任何射線,因此在這張X射線圖上看不到指尖部分。手套下方即腕部位置的環能起到固定作用,使手套在宇航服充氣的時候不致飛走。
  
「你必須使它與宇航服連在一起,但你也要注意防止出現神經壓迫問題,」劉易斯說,「不過,所有的宇航員都抱怨手套的問題,現在依然在抱怨。」


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