復雜獨特的技術——宇航服材料的秘密

  宇航服是當今上復雜和獨特的技術之一。它的本質功能是作為宇航員的小型私人飛行器,為他們提供在太空中生存所需要的保護。由于在太空生存具有絕對的復雜性,就有許多組件和材料進入了宇航服的設計之中。
  1 多層的艙外移動單元(EMU)
  現代宇航服由14層不同的材料組成,所有這些材料都通過自己的功能維持著宇航員的生存。
  液體冷卻通風層
  里面的三層組成液體冷卻通風服。這層衣服是由薄薄的一層彈性纖維構成,用來保持身體舒適和涼爽。它通過使用約300英尺的管路,在氨綸纖維的表面運載冷水,從而讓液體保持宇航員的體溫正常。
  水來自宇航員的背包或飛船的連接帶,以及把宇航員的汗水和呼出氣體中的水蒸氣作為再生水。
      
  氣密限制層
  通風層上面的一層是氣密限制層,這可以說是對宇航員的生存為重要的一層材料。氣密限制層能夠保持適當的動態壓力來保護宇航員,它通過容納一定量的氧氣做到了這一點,這些氧氣將提供宇航員在密閉限制層的封閉空間內呼吸使用。
  氣密限制層的目的與它的重要性直接相關,因為這層材料確保了適合宇航員的身體形狀。您可能會在一個帳篷里發現與這一層相同的材料,當然,那是有助于保持你的帳篷的形狀,而不是宇航服的氣密限制層的形狀。
  防破裂層
  再上一層是專門設計用來抵抗任何撕裂的,破裂一旦發生,與太空的任何物質直接接觸都是十分危險的,所以,這一層可恰當地稱為防破裂層。
  聚酯薄膜隔熱層
  防破裂層后有七層聚酯薄膜隔熱層,聚酯材料以前通常用于食物的儲存包裝。這種隔熱聚酯薄膜有助于穩定宇航員的體溫,就像熱水瓶或冷卻器穩定你的食物溫度一樣。
      
  宇航服的后一層
  后一層由三種材料組成,每一種材料都有各自的目的。用于制造防彈背心的凱夫拉爾材料組成其中的一層,通常作為保護層。其他兩層很有趣,因為它們用于幾乎完全相反的目的,一個是防水的,另一個是防火的。
  2 克服在太空中的阻礙
  太空中的幾乎每一個方面都是宇航服必須克服的障礙,因此宇航服的許多地方甚至比上面提到的各層要專業很多。
  例如,因為沒有地球大氣層的保護,所以遮陽罩總是包含黃金,以幫助過濾太空中強烈的陽光。
  這層與頭盔串接工作的遮陽罩,還包含了一個顯著的抗沖擊表面,以提供額外的熱保護和防止可能與小的太空碎片相遇的影響。
  即使是頭盔里面起霧這樣一個小的障礙,也要求在每一次太空行走之前噴涂防霧的獨特化合物。
  太空中缺乏重力,就存在失去自己的工具和攜帶的其他物品的風險,因此宇航服的指尖都覆蓋著橡膠材料來幫助宇航員保持抓緊物體。
  太空的極度寒冷以及肢體對這些因素的敏感性,要求太空手套在它們的指尖有微型加熱器。所有這些部分,盡管是宇航服的功能所必需的, 但增加的重量和龐大的體積卻對宇航服不利,以致終使其重量達到130公斤左右。
      
  3 使用玻璃纖維
  你如何做一個材料足以讓所有這些零件都很堅固呢?答案是使用玻璃纖維。
  玻璃纖維確實是由玻璃制成,所用的玻璃就像你看到的窗戶或玻璃碗那樣,但它是由熔融玻璃通過一個非常小的孔來制造的纖維,而不是您可能看到過的其他吹制玻璃產品。
  然后極細的玻璃纖維編織在一起,并與樹脂結合來給它一個堅固、質輕的彈性形狀。上述的玻璃纖維常用于制造包括從船只到飛機的許多不同產品。
  然而,在這里,它是用來構建宇航服堅固的上半身部分,它的強度要足以支持航天服的頭盔、生命背包、控制組件、胳膊和腿。
  4 未來的宇航服材料
  研究人員正不斷尋找新的材料來構建未來的宇航服,我們可能離現代宇航服的完全重新設計并不會太遠。麻省理工學院的研究人員正在研究的形狀記憶合金線圈,正向我們展示出令人難以置信的結果。
  形狀記憶合金線圈本質上是加熱時能夠返回到原來未伸縮時形狀的彈簧。使用這些串聯在袖口的形狀記憶合金線圈而產生的壓力,要與維持人類在太空中所需的壓力相匹配。
  現代宇航服通過一個氣體室來實現這種壓力,但這些未來的宇航服將通過宇航員周圍的機械擠壓實現這種壓力。這意味著這些未來的宇航服會比當今的宇航服的體積小很多。
  由形狀記憶合金制成的宇航服的另一個獨特的性質是:當它返回到原來的形狀時,它會壓緊在宇航員身體周圍,然后當冷卻它時,它就將伸展,讓宇航員出來。
  在這套衣服成為現實之前,仍有許多設計上的挑戰,但這一概念仍非常令人激動,也許我們很快就會看到科幻小說中光潔柔滑的宇航服了。
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