登月服
登月服,是指登月宇航员穿着的舱外航天服。
2023年3月15日,美国航空航天局展出了新款登月宇航服。最新的宇航服包含多层结构,最内层能确保宇航服内充满空气;中间各层有调节温度和维持外形等功能;最外层既能防尘还能防止宇航服被尖利岩石等外物损坏。
2024年9月28日,中国载人航天工程办公室首次公开中国登月服外观。10月29日,中国登月服在按计划开展初样产品生产和相关地面试验。
历史变迁
"阿波罗"航天服
历史上,曾真正使用过的登月航天服是美国的"阿波罗"航天服,其研制于1965年启动,有效保障了"阿波罗"10次飞行任务,其中经历了多次修改,从最初研制到最后任务完成配备了A5L、A6L、A7L、A7LB四种型号航天服。阿波罗宇航服组件包括一套压力服组件和一个背包,其中包含生命支持系统,允许宇航员在月球表面不受束缚地行走,但活动性较差。
尼尔·阿姆斯特朗登月时所穿的为A7L型航天服。该太空服由21层不同的材料构成,里面缝制了塑胶管,冷水可以在里面循环流动。最外层是用白色聚四乙烯材料制成。美国航空航天局此前评估,该件宇航服的实际使用寿命为115小时,而根据航天局统计,阿姆斯特朗穿着此件宇航服的时间,仅为2小时31分钟40秒。此后美国航天局也给出评估称,在极端状态但不加压的情况下,此件宇航服的使用寿命为14天。
苏联登月服
1964年,随着载人登月计划出台, 苏联也曾研制过“”型软式登月服、“”型和“海鹰”型半硬式登月服。虽然这些航天服没有经历过实战,但通过改进强化逐渐发展为现在的俄罗斯“海鹰”系列航天服。
“先进登月服”
从1997年,美国航空航天局(NASA)就开始资助一些私人公司和院校,进行适合月球和火星探索的“先进航天服”项目的研究,先后研制出多种舱外服样机。并每年对先进出舱系统进行为期2周的野外联合演练,得到大量可贵的经验和数据。
现代发展
公理舱外移动单元
设备介绍
美国政府2019年宣布“阿尔忒弥斯”新登月计划,目前已完成“阿耳忒弥斯1号”绕月飞行任务。美国航天局计划2024年11月实施“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行任务,若取得成功,将在约12个月后执行“阿耳忒弥斯3号”登月任务,最早在2025年将2名宇航员送上月球,实现人类重返月球的目标。为此,美国航空航天局委托公理航天开发用于实施登月计划的航天服,新款宇航服命名为“公理舱外移动单元”(AxEMU)。
新宇航服重量为55公斤,比执行阿波罗飞船任务的宇航员所穿的宇航服轻25公斤,而且与以前的宇航服相比,有更好的机动性、更多的定制关节,以实现更大的活动范围。不过,由于这套衣服的接缝太多,穿脱都不容易,宇航员需要从宇航服后面的舱口爬进去。
新款宇航服配备像背包一样的便携式生命支持系统。宇航服的头盔上方有一个手电筒面板,用于宇航员在低光下操作工具和科学仪器;还有一台高清摄像机,以便地球上的人观看宇航员在做什么。这个便携式生命支持系统相当于氧气瓶和空调合为一体。根据设想,穿着这款航天服可支持宇航员连续在舱外活动最长8个小时。
新款宇航服包含多层结构,最内层像气球一样确保宇航服内充满空气,最外层既能防尘还能防止宇航服为尖利岩石等外物损坏,中间各层则有调节温度和维持外形等功能。
新款宇航服分不同尺码,展出的样品为黑色,饰有蓝色和橙色图纹,据称是为“遮掩宇航服的专利设计”,最终成品将沿用传统的白色,以便反射阳光,使宇航员处于适宜温度中。
设备特点
“移动性”更好
“移动性”更好,更加灵活。宇航员从国际空间站出舱进行太空行走时,下肢活动较少,而在月表行走并展开科研活动时,下肢活动更多。新航天服的设计充分考虑这种需求,其加压服下半身安装了多个关节轴承,允许臀部弯曲和旋转,膝盖处有更大弯曲度,并采用了类似登山靴的柔性鞋底。此外,宇航服上半身的改造使宇航员可以大幅度旋转胳膊,并轻松将物体举过头顶。新宇航服还采用了从后面穿入的设计,使肩部组件更贴身,有助降低肩部损伤风险。
安全性提高
新宇航服的安全性和防护能力大幅提高。安全永远是人类太空任务的“重中之重”,这种新型舱外宇航服可在零下约157摄氏度至零上约121摄氏度之间的温度条件下保护宇航员,使他们不受辐射、月尘和微流星体侵害。
1969年“阿波罗11号”宇航员首次登月时,工作人员主要担心月壤能否支撑载人飞船着陆。但是现在人类已知月壤中藏着更大的风险,那就是其中有大量玻璃状碎屑,可能侵入航天服中。因此新宇航服增加了防尘设计,避免月尘被吸入并污染生命支持系统。
宇航服的“便携式生命支持系统”在为宇航员提供能源和氧气的同时,还能清除宇航服中的二氧化碳、有毒气体等。据介绍,新宇航服的生命支持“背包”可以持续清除宇航员呼出的二氧化碳;相比之下,目前的宇航服只能储存二氧化碳直至饱和,从而限制了宇航服的使用时长。
模块化设计
新宇航服采用模块化设计,方便在长时间探索任务中更换组件。例如其头盔采用了可快速更换的防护面罩,如果出现表面破损、凹陷或刮伤等问题,可以单独更换防护面罩,无需将整个头盔送回地球维修。航天服的“背包”中使用了微型化的电子系统和管道系统,因此许多组件在设计上是有备份和冗余度的,万一有些组件出现问题也无大碍,这有利于延长太空任务。
提升舒适性
研究人员对运动中的宇航员进行全身3D扫描,根据3D动画模型设计组件,最大程度保证了宇航服的舒适性,降低了可能对皮肤造成的不适。新宇航服的通信系统采用了多个嵌入式声控麦克风,能自动捕获声音,克服了此前宇航服麦克风无法跟随宇航员头部运动而收声的问题。
中国登月服
2023年5月29日,中国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施,计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。中国载人航天工程办公室已全面部署开展各项研制建设工作,新建发射场相关测试发射设施设备,研制飞行产品,其中就包括登月服。
2024年4月24日上午9时,在酒泉卫星发射中心召开的神舟十八号载人飞船载人飞行任务新闻发布会上,中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍,2023年载人月球探测工程经中央政府批准启动实施,总体目标是2030年前实现中国人登陆月球,各系统正按计划开展研制建设。长征十号运载火箭、“梦舟”载人飞船、“揽月”月面着陆器、登月服等主要飞行产品均已完成方案研制工作,正在全面开展出样产品生产和各项试验,会抓紧研究推动国外航天员以及太空游客参与空间站飞行。
2024年9月28日,中国载人航天工程办公室首次公开中国登月服外观,并面向社会征集载人月球探测任务登月服名称。该登月服外观设计灵感借鉴诸多中国元素,上身装饰带设计融合了飞天飘带的优雅飘逸和传统铠甲的硬朗厚重,体现了刚柔并济的中国哲学;腿部装饰带设计成火箭升空尾焰造型,与上身呼应,形成一飞冲天的势态,体现了中国腾飞的设计理念。10月29日,神舟十九号载人飞行任务新闻发布会发言人介绍,锚定2030年前实现中国人登陆月球的目标,工程全线在全面推进各项研制建设工作,登月航天服等在按计划开展初样产品生产和相关地面试验。
参考资料
更轻便、更灵活 美国新款登月宇航服亮相.人民网.2023-05-30
中国登月服外观首次公开.中国新闻网-新浪财经.2024-09-28
锚定2030年前实现中国人登月目标 工程全线正全面推进.央视新闻-今日头条.2024-10-29
纪念人类登月50周年之——宇航服的变迁.澎湃新闻.2023-05-30
阿姆斯特朗当年登月宇航服在美国展出,头盔可阻挡微型陨石撞击.今日头条.2023-05-30
NASA公布新一代登月宇航服,百年来宇航服有了多大突破.新浪网.2023-05-30
40年首次更新,NASA发布登月新宇航服.科学网.2023-05-30
科普:美国新一代登月宇航服有何特点.新华网.2023-05-30
中国计划在2030年前实现首次登陆月球.中国政府网.2023-05-30
“80后三人组”明天出征!2030年前实现中国人登上月球!.每日经济新闻-今日头条.2024-04-24
期待!2030年前将实现中国人登陆月球 目前各系统正按计划开展研制建设.新京报我们视频-抖音短视频.2024-04-24