美俄新型登月航天服技术研究进展.pdf

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1、工程报告载人航天2010年第2期美俄新型登月航天服技术研究进展管春磊李猛陈景山(中国航天员科研训练中心)摘要载人登月，对航天员穿着的航天服提出了多样化的使用环境要求，特别是出舱活动(EVA)期间的需求。通过航天服的研发，美国对登月航天服压力服、液冷服、生命保障系统和通信电子系统等进行了重，点研究，制定了相关指标体系，并进行了权重因数评估，建立了地面模拟试验设备，并通过激光扫描和计算机建模等手段，有力地促进了新型登月航天服的研制。俄罗斯也基于“海鹰”一M航天服，提出了行星压力服设计概念，还特别研究了提供下躯干活动性的相关部件技术。

2、最后，提出了对我国自主研制新型登月航天服的有关建议。关键词登月航天服舱外活动舱外航天服分类号V444．3'91文献标识码A文章编号1674—5825(2010)02—0045--081引言月球环境与空间环境存在很大差异，月球存在引力(相当于地球引力的1／6)，无所不在的月尘时刻威胁航天服外层材料和轴承的性能，月球山峦起伏的地形地貌也给航天员舱外作业带来困难。此外，月球舱外活动内容更为复杂，环境条件更为恶劣，其中包括月球基地的建造和科学考察活动，舱外活动的时间更长，范围更远，这就要求航天Hi(特别是下肢)具有更好的活动性，生命保障

3、系统能够维持长时间使用并具有模块化替换功能，对通信测控系统性能也提出更高要求。同时，还需要航天服能够与月球车、动力补给站等装备具有相兼容的接口。历史上，曾真正使用过的登月航天服是美国“阿波罗”航天服，其研制于1965年启动，有效保障了“阿波罗”lO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。1964年，随着载人登月计划出台，苏联也曾研制过“鹫”型软式登月服、“隼”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”

4、系列航天服。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，得到大量可贵经验和数据。2004年美国公布了“太空探索新构想”和“星座”计划，2005年秋，NASA组织各个研究机构，对“星座航天服”系统进行了论证，极大地推动了工程研制的启动。俄罗斯航天服研究人员，也对基于俄罗斯“海鹰”航天服技术的登月舱外服概念进行了初步研究。本文对美、俄新型登月服的研究进展和成功经验进行了分析，希望对相关

5、研究人员有参考借鉴作用。2主要研究内容2．1压力服技术登月舱外航天服主要由通风液冷服、舱外压力服、防护(包括热、微陨石、灰尘和辐射)服，以及生命保障系统、测控系统等组成，其中登月舱外压力服是重要的组成部分，也是美、俄新型登月舱外服初期研究的重点，通常由头盔、上躯干、下躯干(包括腰部、来稿日期：20LO-02—22；修回日期：20LO-05—20。．作者简介：管春磊(1976．09一)，女，硕士，助理研究员。主要从事航天医学工程科技情报研究。45载人航天2010年第2期工程报告腿部和脚部)、衣袖和手套组成。虽然麻省理丁等高校提出一

6、些新概念压力服(如生物航天服、变色龙航天服等)，而且NASA也向社会公开招标“星座”计划航天服，但美国近些年进行的月球和火星压力服新技术研发，还是以MarkIII(图1)和第一代、第二代I-Suit(图2)等先进航天服样机为基础进行的。所进行的研究包括：图1MarkIII压力服图2第一代1-Suit(左)和第二代I-Suit(右)(1)上躯干技术研究。根据未来登月任务需要，美国国际橡胶公司(ILCDover)研制出用新型布料制成的软式上躯干(SUT)样机【11，SUT除了质量轻、可折叠存储之外，其最大的优点是可以被快速重新组合和

7、尺寸调整。此外，NASA相关人员还提出背入式上躯干与气闸舱相结合(即“航天服气闸舱”概念)121，防止月尘污染的相关技术。俄罗斯航天服专家研究了上躯干与月球车的接口方案【3I，即采取“j点式机械接口”技术，通过该项技术。乘组成员能够自主完成46所有的气闸过程、航天服穿脱、月球车上车／连接，下车和长时间月球车驾驶。(2)下躯干技术研究。俄罗斯登月压力服方案中14I，特别在下躯干使用一种软关节(全织物技术)和轴承相结合的技术，极大地提高了下肢活动性，能够满足月球科学考察时航天员在崎岖地面行走和下蹲采集样本等要求灵活性较大的工作。为了

8、让穿着更为舒适，俄岁斯研究人员提出了下躯干舒适衬垫设计。(3)手套技术研究。为了避免未来月球舱外作业时手套的热与微陨石防护层(TMG)上产生切口，基于目前美国使用的第六代新型航天服手套，美国国际橡胶公司和NASA约翰逊航天中心进行了材料特性评估，研究了材料抗切割