未來太空衣長啥樣?靈活且輕薄!

2020-11-25 紡織導報

未來太空衣長啥樣？靈活且輕薄！

發表時間：2018/11/27

在阿波羅登月壯舉之後，人們一直在探索更深遠的太空。如美國以載人火星登陸為長遠目標持續推進新技術、新系統的研發，並將目光瞄向太陽系的更遠端天體。可以預見，未來人類的腳步將踏上更多的星球。



作為載人航天必不可少的防護裝備，這些新的太空探索活動需要更先進的太空衣來迎接不同太空環境的挑戰，如火星重力僅為地球的1/3，且其空間環境存在CO2含量高達95%的微真空大氣層、溫差變化大（－120～20 ℃）、塵暴與微流星危害以及極強烈的輻射環境等，為火星航天服的設計提出了嚴苛的要求。此外，由於空間站時代頻繁的艙外探測活動，未來太空衣不僅要滿足新的太空環境對太空衣功能的新要求，還要為太空衣減重、增加靈活性，以便更好地執行各項空間考察實驗任務。



太空衣是一個非常複雜的系統，相當於一艘小型的太空飛船。目前，航天服使用的纖維製品主要是尼龍經編織物、PU塗層尼龍織物、氯丁橡膠塗敷尼龍織物以及聚四氟乙烯、Kevlar®和Nomex®等纖維製品。為了保護太空人艙外行走的安全性，阿波羅探月航天服的面料甚至達21層之多，由柔軟部位與剛性部位組合提供支撐、移動和舒適性功能。




與阿波羅探月太空衣相比，NASA為火星開發的新一代的NDX－1型太空衣由包括Kevlar®和碳纖維在內的多達350種材料構成，且明顯實現了輕量化，其厚度可控制在4.8 mm左右，可適應極端的環境條件。




NDX－1太空衣雖然在減重和靈活性上均有了一定程度的提高，但本質上還是柔性結構和剛性結構的組合，在此基礎上，麻省理工學院（MIT）的Dava Newman教授團隊提出了一種像「第二層皮膚」一般的更輕薄的火星太空衣BioSuitTM。



該太空衣系統的最大特點在於融合了記憶合金、被動彈性材料和靜電紡絲材料，採用半剛性的壓力條帶固定在柔性緊身服裝上製成的反壓力服，替代了傳統太空衣裝所需的笨重的充氣式壓力限制層，從而可大大減輕重量和提升靈活性。其中，1000多英尺半剛性的壓力條通過壓力計算和設計，通過14萬個針腳按照合理的圖案布置在服裝的臨界應變點處，以為太空人提供足夠和舒適的壓力。



其另一大優勢在於，當服裝受到磨損或微流星穿刺破壞時，可通過一種高科技的Ace膠帶進行修補，而普通太空衣在充氣壓力限制層破壞後壓力會瞬間消失，使太空人處於危險之中。此外，通過將金纖維編織到服裝中，並與生物傳感器配合，BioSuitTM還可以收集太空人的身體數據，幫助地面指揮中心時刻監測太空人的身體狀況。但由於系統複雜性，目前BioSuitTM還處在地面測試和改進階段，並未公布進一步的太空測試和使用時間。



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