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紧身时髦的宇航服

美国麻省理工学院科学家正在研制一种新型宇航服。通过7年研究,她们设计出了新型宇航服的原型,比传统装备更轻便、平滑和贴身。最重要的是,它能够充分保证宇航员的灵活性。
还要再等10年?

  人类上演太空之旅的历史已经40年了,但宇航员所穿的宇航服却几乎没有发生任何变化。对于宇航员来说,宽大笨重采用气体加压技术的宇航服无疑是一个保护罩,但它们的重量和压力却在很大程度上限制了宇航员的灵活性。

  麻省理工学院航空航天学与工程系统学教授达娃?纽曼的设计有望希望改变这一切,她的新型宇航服名为“BioSuit”,是使用氨纶和尼龙材料制成的。BioSuit绝不是“祖父级人物”印象中的宇航服。读者展开想象的时候,不妨多想想蜘蛛侠。在设计上,这种宇航服能够让宇航员拥有较大的灵活性。当人类最终登陆火星或是重返月球的时候,宇航员有可能穿上纽曼教授打造的新型宇航服。

  纽曼、她的同事、学生以及当地的一家设计公司──Trotti & Associates致力于打造新型太空服的时日差不多有7年了。他们制造的原型还没有准备用于太空飞行,但却向世人展示了他们的想法和目标──打造一种重量轻的紧身型宇航服,让宇航员成为真正意义上的行动灵活的月球与火星探险家。

  纽曼希望,能够在人类决定向火星发射远征队之前,将最终完成的BioSuit摆在宇航员的衣柜里。她表示,当前的宇航服已无法应对类似探测火星这样的太空任务。

  依靠机械反压力

  与传统的样式相比,纽曼的宇航服原型绝对是带有革命性的。它并不采用气体加压技术──对宇航员的身体施加压力,保护他们免受太空真空影响,而是依靠机械反压力──在宇航员身体上紧紧地包裹多层材料。这种方式下制作的宇航服类似一种“紧身衣”,它可以随着身体的运动伸展,使移动自由性成为一种可能。

  在过去的40年时间里,宇航服的重量可以说是与日俱增,现在差不多已达到300磅左右。宇航服的大部分重量是由多层结构、生命保障系统以及气体加压“贡献”的,它在很大程度上限制了宇航员的行动。在移动身体的过程中,宇航员大约有70%到80%的能量都要用在“征服”这种笨重的行头上面。纽曼说:“穿着这样的宇航服,你不可能做太多弯曲手臂或者大腿的动作。”

  当宇航员处在微重力环境下进行太空行走,笨重的宇航服绝对不便于他们的工作,正如纽曼所说的那样:“重返月球或者登陆火星是一次完全不同的球类比赛,我们必须做出行走、跑动或者跳跃等做作。”

  安全性更高

  纽曼的新宇航服BioSuit的另一个优势便是安全性:如果传统的宇航服被小陨石或者其它天体刺破,在威胁生命的压力骤减出现前,宇航员必须立即返回空间站或者总部。但对于BioSuit来说,一个单独的小孔能够被极似绷带的东西包裹起来,宇航服余下的部分并不会受其影响。纽曼表示,最终完成的 BioSuit可能是一个“混血儿”,它继承了传统宇航服的一些特性,包括一个气压躯干部分和头盔;一个氧气瓶可以被安装在背部。

  麻省理工学院的研究员正将目光集中到腿部和臂部的设计上。在打造BioSuit的过程中,这两个区域的设计无疑具有相当的挑战性。在麻省理工的人-机实验室,纽曼的学生利用自己打造的运动中的人体3D模型对不同的包裹技术,以及移动、弯曲、攀爬或驾驶飞行器时皮肤的伸展情况进行了测试。

  设计BioSuit的关键是打造什么类型的衬里。这些衬里应当不具有伸展性,例如,宇航员移动大腿的时候,加在皮肤上的衬里不会伸展。衬里的作用是提供一个类似骨架的支撑结构,并在最大程度上保证宇航员的灵活性。为了适于太空环境,BioSuit对宇航员身体施压的压力应接近地球大气压的 1/3,或者说大约30帕斯卡。当前的原型施加的压力大约在20帕斯卡左右,研究人员已将新原型的施压值提高到25到30帕斯卡。

  帮助保持体形

  在长达6个月的火星之行中,BioSuit同样可以帮助宇航员保持体形。研究显示,宇航员在太空工作时最多可失去40%的肌肉力量。但BioSuit在设计上却能够提供不同的抵抗力水平,允许宇航员在长时间的火星之行中锻炼身体。

  虽然将BioSuit用于太空任务是一项终极目标,但纽曼同样关注这种新型宇航服在地球上的应用,例如训练运动员或者帮助人们行走。打造新型宇航服BioSuit建立在上世纪六七十年代由保罗?韦伯和索尔?伊伯贝尔提出的超前想法之上──韦伯第一次提出研制一种“运动型宇航服”的理念,伊伯贝尔则设想了非伸展性的衬里。但就当时的情况而言,无论是技术还是材料都无法做到这一点,因此只能停留在想法的层面上

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作品信息
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文件名称:北回归线 / 2007年
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关键词:时间:2007-07-20 16:23
图片来源:来源:未知 作者:环球科学编译
作品尺寸:51 KiB
加入日期:十月 08, 2009
尺寸:500 x 473 像素
显示:500 次
URL:http://album.skylook.org/displayimage.php?pid=6430
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