火星宇航服的那些事兒

胡曉航 火玥

據(jù)稱，美國(guó)國(guó)家航空航天局（ NASA）正準(zhǔn)備將一名女性和一名男性航天員送上月球，未來(lái)還計(jì)劃將第一批航天員送上火星表面。不過(guò)，在他們?nèi)セ鹦侵皩⒚媾R一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題：在大氣稀薄、受太陽(yáng)和宇宙射線輻射更強(qiáng)的火星上，航天員該穿什么衣服？

2020年7月30日，美國(guó)“毅力號(hào)”火星探測(cè)器成功發(fā)射升空，預(yù)計(jì)于2021年2月18日在火星的耶澤洛隕石坑降落。此次“毅力號(hào)”火星探測(cè)器的目標(biāo)是尋找火星上的生命跡象，探索火星的氣候和地質(zhì)特征，并且收集火星土壤、巖石等樣品，以供將來(lái)返回地球進(jìn)行科學(xué)研究。值得注意的是，“毅力號(hào)”火星探測(cè)器此次還攜帶了史上首批宇航服材料樣品，抵達(dá)火星后，測(cè)試火星宇航服的材料將是它的任務(wù)之一。

“毅力號(hào)”火星探測(cè)器為什么要帶這幾種特定的宇航服材料？

宇航服有如迷你版太空飛船，是航天員出艙活動(dòng)時(shí)的必備設(shè)施。

艾米·羅斯是休斯敦NASA約翰遜航天中心的一名高級(jí)宇航服設(shè)計(jì)師，目前正致力于開(kāi)發(fā)在月球和火星上穿的新宇航服。據(jù)稱，他們最關(guān)注的是宇航服外層使用的材料，因?yàn)橥鈱硬牧蠒?huì)暴露在最強(qiáng)輻射下。

“毅力號(hào)”火星探測(cè)器上有一個(gè)名為“SHERLOC”（意為“通過(guò)拉曼光譜掃描宜居環(huán)境中的有機(jī)物及其他化合物”）的儀器，將對(duì)它攜帶的5小塊宇航服材料進(jìn)行研究。

在這幾種特定材料中，正交織物是一種多次用于宇航服外層的材料，它由3種材料構(gòu)成：一種是在消防員服裝中常用的阻燃材料;一種是防水又透氣的材料;另一種則用于制作防彈背心。

關(guān)于聚芳脂纖維材料，目前將用于太空服手套的手掌部分。它具有防割性，這種特效在國(guó)際空間站上很有用。因?yàn)槲⒘餍求w會(huì)撞擊空間站外的扶手，形成邊緣鋒利的凹坑，這種凹痕可能會(huì)割破宇航服的手套。

而聚四氟乙烯材料將作為航天員手套護(hù)套和手套背面的一部分，它已經(jīng)在宇航服中使用了很長(zhǎng)時(shí)間。就像涂有這種材料的不粘鍋一樣，它很滑，因此可以有效防止被抓住或撕裂。

最后，有助于減少紫外線的聚碳酸酯材料，將用來(lái)做宇航服頭盔的遮陽(yáng)板等。這種材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是不會(huì)碎裂，如果受到?jīng)_擊，它會(huì)彎曲而不是斷裂，并且仍然具有良好的光學(xué)特性。

火星塵埃會(huì)對(duì)宇航服造成影響嗎？

艾米·羅斯說(shuō)，火星塵埃對(duì)宇航服會(huì)是個(gè)很大的考驗(yàn)。宇航服每平方英寸的壓力會(huì)膨脹到4磅（約28千帕）以上。這種程度的壓力并不是很夸張，但會(huì)給人相當(dāng)僵硬的感覺(jué)。如果把人放進(jìn)氣球里讓他們移動(dòng)，他們會(huì)很難做到，因?yàn)闅馇蚓拖窆拿嬉粯泳o繃。為了讓航天員在艙外探索時(shí)行動(dòng)更加機(jī)動(dòng)靈活，宇航服的肩膀、手腕、臀部、大腿上部和腳踝處都安裝了軸承，從而使他們能完成行走、跪坐等動(dòng)作。因此，為了防止灰塵進(jìn)入宇航服的軸承，他們已經(jīng)在開(kāi)發(fā)像密封圈這樣的東西，而且需要把軸承密封起來(lái)。

此外，他們正在尋找其他方法來(lái)保護(hù)宇航服在長(zhǎng)期任務(wù)中不受火星塵埃的影響。其中，涂層或薄膜材料會(huì)比編織材料更好，因?yàn)榫幙椉喚€之間有空間。而上述提到的聚四氟乙烯材料就具有防塵涂層的性能。

美國(guó)新一代登月宇航服有何特色？

與火星宇航服相比，美國(guó)的登月宇航服有什么特點(diǎn)呢？美國(guó)“阿耳忒彌斯”重返月球計(jì)劃將使用的新一代宇航服命名為“探索艙外移動(dòng)單元”，外觀以紅、白、藍(lán)三色為主。初看起來(lái)，它與目前國(guó)際空間站太空行走任務(wù)中使用的宇航服差別不大，都是由加壓服和像背包一樣的“便攜式生命支持系統(tǒng)”組成，但它的內(nèi)部技術(shù)升級(jí)可使宇航員2024年執(zhí)行登月任務(wù)時(shí)開(kāi)展時(shí)間更長(zhǎng)、程序更復(fù)雜的探索任務(wù)。

新宇航服進(jìn)行了多方面改進(jìn)，最大特色是“移動(dòng)性”更好，更加靈活。與火星宇航服的設(shè)計(jì)類似，新宇航服的設(shè)計(jì)充分考慮這種需求。此外，宇航服上半身的改造使宇航員可以大幅度旋轉(zhuǎn)胳膊，并輕松將物體舉過(guò)頭頂。新宇航服還采用了從后面穿入的設(shè)計(jì)，使肩部組件更貼身，有助降低肩部損傷風(fēng)險(xiǎn)。

其次，這種新型艙外宇航服可在零下約157攝氏度至零上約121攝氏度之間的溫度條件下保護(hù)宇航員，使他們不受輻射、月塵和微流星體侵害。由于月壤中有大量玻璃狀碎屑，可能侵入宇航服中，新宇航服增加了防塵設(shè)計(jì)，避免月塵被吸入并污染生命支持系統(tǒng)。

此外，新宇航服的“便攜式生命支持系統(tǒng)”在為宇航員提供能源和氧氣的同時(shí)，還能清除宇航服中的二氧化碳、有毒氣體等。由于對(duì)運(yùn)動(dòng)中的宇航員進(jìn)行了全身3D掃描，新宇航服根據(jù)3D動(dòng)畫(huà)模型設(shè)計(jì)組件，最大程度保證了舒適性。