「穿在身上的飛船」 中國「飛天」艙外航天服有黑科技

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  聶海勝等3名太空人乘神舟十二號飛船進駐中國太空站,他們這次任務的重點之一,是在機械臂協助下出艙「太空漫步」,而出艙就離不開俗稱太空衣的艙外航天服。這件名為「飛天」、早期的造價已超過3,000萬元人民幣的國產艙外航天服,到底有甚麼黑科技?

「飛天」艙外航天服隔熱防冷 隔絕輻射

   太空環境極為惡劣,有太陽照射時溫度可高於100度,沒陽光時可以低於零下200度,還存在各種對人體有害輻射;它更是真空和極低壓,人類在這狀態下會出現「體液沸騰」(低壓致沸點下降)。雖然「體液沸騰」不是傳聞中恐怖的血液沸騰,而是身體內的水份迅速蒸發,並可能令血管裏充滿氣泡,但這也足以令人在短時間內喪命。

  為了在這環境中生存,從太空站或飛船出艙的太空人,必需穿上艙外航天服,靠它的物料和生命保障系統來隔熱防冷、隔絕輻射、加壓和供氧等。此外,艙外航天服裏還設有通訊設備及各種傳感器,整體技術非常複雜。有傳媒就形容,艙外航天服就是「穿在身上的飛船」。

翟志剛在神舟七號任務中,出艙所穿的就是「飛天」艙外航天服;他是第一個太空漫步的中國人。(圖片來源:視覺中國)

  事實上,由於研發難度極高,目前只有俄羅斯、美國和中國能生產艙外航天服,其中中國的命名為「飛天」,神舟七號任務中太空人翟志剛出艙,所穿的就是「飛天」。而在「飛天」面世之前,中國亦曾引入俄羅斯的「海鷹」艙外航天服備用,翟志剛神舟七號任務的搭檔劉伯明,輔助出艙時穿的便是「海鷹」。

「飛天」艙外航天服重120公斤

   既然是「穿在身上的飛船」,中國的「飛天」艙外航天服「份量」自然不會小。它是人形半硬式密封結構,由頭盔、服裝、手套和靴子組成,背上還有一個1.3米、藏着全套生命保障系統,包括供氧、加壓設備的「大背囊」;它全高約2米,重約120至130公斤,整體是純白色,左臂上有國旗,右臂則有「飛天」兩字的臂章。

  它的用料從內到外共有6層,包括防靜電棉布織成的舒適層、橡膠質地的備份氣密層、複合結構的主氣密層、聚酯纖維的限制層,以及用特殊航天材料製造的隔熱層和外防護層。為了讓太空人保持靈活度,「飛天」一些關節位置使用了氣密軸承和仿生結構。

「飛天」艙外航天服可調節大小,適合身高1.6至1.8米的太空人穿着。(圖片來源:視覺中國)

  至於「飛天」艙外航天服的頭盔,視野比美俄的產品要大。它的面窗亦有4層之多,其中兩層中間充有高純氮氣用來防霧,其外面一層是防護鏡,最外層是活動的鍍金濾光鏡,太空人迎着陽光工作時可以把它拉下,避免光線直接照到眼睛。

  它的手套外層為纖維織物,並有兩層特殊隔熱橡膠製造的氣密層,能耐受100度高溫,不過它的指尖部分只有一層氣密層,讓太空人以保持觸覺。

  「飛天」的「控制台」設在前胸位置,用以操作各作設備,是其「大腦」所在。因為穿上艙外航天服後,太空人是難以看到胸口的開關,所以「飛天」的左手腕處有一面小鏡子,讓太空人能藉鏡像來觀察。

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「飛天」艙外航天服「續航」8小時

   有人或有一個疑問:穿上和脫下「飛天」的「出入口」到底在哪?

   原來它的「出入口」就在背包位置,但太空人要邁進這門殊不簡單,他們先要穿上貼身內衣、一件能夠測量心跳和體溫的「生理背心」等,再戴上通訊裝備,最後才以腳先進的方式慢慢進入艙外航天服,再關上密閉門。與此同時,艙外航天服還不是說穿就穿,它要先經過「拆包裝」和組裝等多達21個程序,所以第一次穿着,從零開始到完成整個過程長達10多小時。

神舟十二號的聶海勝(中)、劉伯明(右)和湯洪波(左)將駐守中國太空站3個月,期間他們將有人穿上「飛天」艙外航天服,展開6至7小時太空漫步。(圖片來源:視覺中國)

  據悉,隨着航天技術和物料發展,神舟十二號太空人出艙穿的「飛天」艙外航天服,比神舟七號翟志剛所穿的已有不少調節和改進。最具體的一點,是新一代艙外航天服的「續航力」達到7至8小時,比上一代的4小時多了一倍,追上了美國水平。當局曾透露,神舟十二號太空人出艙時間是6至7小時,這就非用新一代「飛天」不可。

  報道稱,初期「飛天」的造價在3,000萬元人民幣以上,後續的改進版還要貴得多;每件「飛天」能重複使用5次以上。

  另一方面,中國太空人乘神舟飛船升空和返回地球時,會穿着艙內航天服;它主要是在飛船萬一發生失壓等事故時,保護太空人的生命。艙內航天服的設備相對較簡單,重量10公斤左右,據報造價20多萬元人民幣。

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搭載神舟十二號的長征二號F火箭2021年6月17日升空,而太空人將穿着的「飛天」艙外航天服,已提前由天舟二號貨運飛船送上天宮太空站。(圖片來源:getty)

 

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