通過X射線技術(shù)目睹宇航服內(nèi)部結(jié)構(gòu)

通過X射線技術(shù),我們可以一睹這套實驗用宇航服的內(nèi)部構(gòu)造。該宇航服由航空研究公司(Air Research Corporation)生產(chǎn)于1968年,內(nèi)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,人們可以更清楚地了解宇航員穿著的服裝。通過圖片、X射線儀和工藝制品,該展覽追溯了太空服裝在過去六十年里的發(fā)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(shè)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(guān)節(jié)。“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(guān)節(jié)的設(shè)計目的正是為了自動地控制空氣移動。”換句話說,如果沒有這些特制的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),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(jù)悉,史密森國家航空航天博物館在華盛頓特區(qū)的巡回展覽將持續(xù)到12月1日,屆時該展覽將在坦帕、費城和西雅圖繼續(xù)進行。{page_break}

這是一套用于測試的宇航服,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(huán)境。宇航員穿上宇航服,接上氧氣,然后走入真空室,在那里他們被要求完成重復(fù)的,有時甚至令人頭腦麻木的動作,如走上走下箱子等,之后技術(shù)人員會檢查他們的宇航服。
盡管在20世紀60年代,航天事業(yè)才開始不久,但這個真空室已經(jīng)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(yè)公司——2001年被諾思羅普-格魯曼公司收購——設(shè)計了一個真空室,用于檢測真空管為何失靈。為了完成檢測,他們首先還必須設(shè)計出一套技術(shù)人員在真空室內(nèi)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后,他們依然資助利頓工業(yè)公司對該服裝的研究。當美國航空航天局成立的時候(1958年),他們從空軍那里獲取了關(guān)于這套服裝的大部分研究資料。”
接下來的幾年,數(shù)百人都在從事宇航服的研究:工程師設(shè)計了宇航服,技術(shù)人員對其進行測試,制造業(yè)者生產(chǎn)了各個部件,其他人組裝出最后的成品。“通過X射線很難看出來,其中有些部件是手工縫制的。”劉易斯說。{page_break}

這是個1964年設(shè)計的頭盔,其作用遠不止是保護頭部。該頭盔能在數(shù)套宇航服上換用,在頸部的環(huán)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(zhuǎn)頭。
“這個頭盔密封性很好,它也提供了通訊線路和氧氣供應(yīng)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,用于避免霧氣形成?,F(xiàn)在,除霧劑是一種特殊設(shè)計的化合物,但是在以前,“他們還用過洗潔精。”劉易斯說道。

為宇航服設(shè)計一個恰到好處的手臂并非易事,這部分是因為宇航服內(nèi)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(shè)計一個容易移動的關(guān)節(jié)。”工程師們需要確定空氣的移動,這樣在彎曲手臂的時候,不至于導(dǎo)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(wù)之后,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。”{page_break}

這是一只宇航服套鞋,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。”鞋的底部由硅材料制成;鞋的上部是鉻和不銹鋼制成的材料。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(wù)中都會用到宇航服套鞋,但只有一雙套鞋——圖中這雙套鞋的一只,來自阿波羅17號飛船——回到了地球。其他套鞋由于返回任務(wù)的重量限制,被留在了月球表面。

手套是宇航服中最難制作的一部分。“如果宇航員要到外太空中做一些實質(zhì)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(wù)。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制成,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(huán)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(xiàn)神經(jīng)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(xiàn)在依然在抱怨。”

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