从”3年15次”到”4年20次”:中国舱外航天服的进阶之路与深空探索新篇章

中国舱外航天服从最初设计“3年15次”到实现“4年20次”延寿纪录,技术不断突破成熟,不仅为空间站常态化出舱活动提供坚实保障,其相关技术还为登月服研制打下基础,助力中国载人航天从近地走向月球,迈向更远深空。

一、舱外航天服的”长寿”奇迹:从设计极限到延寿突破

在中国空间站的浩瀚征程中,舱外航天服扮演着至关重要的角色。神舟二十号乘组航天员陈冬在最近一次出舱活动中,身着舱外航天服B完成了空间站空间碎片防护装置及舱外辅助设施安装等任务,这已是他的第6次出舱,创下中国航天员舱外执行任务次数之最。而与他并肩作战的舱外航天服B,更是创造了”4年20次”的惊人纪录——这套服装已累计保障20次出舱任务,成为中国空间站首套实现延寿目标的舱外航天服。

回溯2021年7月4日神舟十二号任务,航天员刘伯明、汤洪波首次身着”飞天”舱外航天服A和B出舱,那时的设计标准是”在轨贮存3年,其间出舱使用次数不小于15次”。然而,随着时间推移至2024年初,在轨飞行的舱外航天服已逼近这一设计极限。面对”航天服还能不能用”的关键问题,中国航天人给出了令人振奋的答案。

科研团队通过创新性的在轨寿命评估方法,深入挖掘在轨和地面试验数据,开展大量材料级和产品级验证试验,实现了舱外航天服在轨健康与延寿的动态精准评估。这一突破不仅让舱外服B状态稳定良好,更使其成为中国首次在轨开展寿命评估并成功延寿使用的飞行产品。目前,这套”老将”已由11名航天员在8次载人飞行任务中接力使用,为中国空间站常态化出舱活动提供了坚实保障。

更令人期待的是,今年7月天舟九号货运飞船送来的”新成员”——舱外服D、E,其设计寿命已从原有的”3年15次”提升至”4年20次”。这些新款航天服已在轨完成解包检测,状态良好,即将投入未来出舱任务使用,标志着中国舱外航天服技术迈上新台阶。

二、科技结晶:舱外航天服的”生命保障系统”

舱外航天服堪称航天员在太空中的”第二层皮肤”,更是名副其实的”微型载人航天器”。作为高科技领域的尖端技术集合体,它代表着一个国家载人航天的真实实力。

从神舟七号任务中翟志刚首次出舱,到空间站阶段更长时间的舱外操作,对航天服性能的要求呈几何级数增长。第二代”飞天”舱外航天服为此突破了长寿命、高安全可靠性、高效作业支持等关键技术,形成了一套完整的生命保障体系。

这套服装的多层设计堪称工程学奇迹:最里层是衬里和尿收集装置;衬里外是液冷通风层,通过水循环为航天员散热;再外是加压气密层,维持适宜压力;接着是限制层防止过度膨胀;隔热层应对极端温差;最外层保护层则由多种纤维复合而成,抵御空间碎片和辐射。每一层都有其独特功能,共同构成航天员的”生存堡垒”。

灵活性设计同样令人赞叹。中国舱外航天服采用头盔和躯干一体化设计,四肢可调节,关节处使用气密轴承,使航天员在太空环境中也能灵活作业。这种设计既保证了安全性,又满足了复杂操作的需求。

“一对多”的适体性原则更是体现了工程智慧。上躯干采用固定结构包络最大范围,下躯干与上肢通过主动调节适应不同体型,手套则采用被动与主动适体性耦合设计,航天员可根据自身手部参数选配,确保操作精准性。这种设计理念大幅降低了研制和运输成本,提高了装备使用效率。

三、迈向月球:登月服研制的”中国方案”

去年9月亮相的中国登月服,预示着中国载人航天事业的新篇章。按照计划,中国将在2030年前实现载人登月,并探索建造月球科研试验站。这一宏伟目标对舱外航天服提出了更高要求。

第二代”飞天”舱外航天服的技术积累,为登月服研制奠定了坚实基础。自2020年启动研制以来,登月服聚焦复杂环境综合防护和人服能力提升,确立了轻量化、小型化、高安全可靠的总体技术方案。

月球环境与空间站出舱作业存在显著差异:真空、极端温差、月尘和辐射等恶劣条件,要求登月服提供更全面的防护;行走、攀爬、驾车、科考等多样化任务,则对服装的工效、小型化和集成化提出更高标准。为此,研制团队突破了一系列关键技术,使登月服在防护性能和任务适应性上都达到新高度。

展望未来,中国舱外航天服的发展方向清晰明确:模块化、轻量化、多用途一体化设计。通过实现复杂环境一体化防护、功能模块互换性和外部接口兼容性,同时最大限度减轻重量、提高灵活性,以适应不同探测任务的需求。这种设计理念将使航天服成为真正的”太空多面手”,满足多样化深空探索任务的要求。

四、深空探索的”护航者”:从近地到月球的跨越

从”3年15次”到”4年20次”的延寿纪录,再到登月服的加速研发,中国舱外航天服技术走过了从突破到成熟的辉煌历程。这些”飞天战袍”不仅是航天员在太空中的可靠伙伴,更是中国航天事业不断攀登、迈向更远深空的生动见证。

在空间站常态化运营阶段,可靠的舱外航天服保障了航天员能够安全、高效地完成设备安装、维修和科学实验等任务。每一次出舱活动都是对航天服性能的考验,也是对中国航天技术的检验。而即将实施的载人登月任务,则将把中国舱外航天服技术推向新的高度。

中国舱外航天服的发展历程,折射出中国航天事业从跟跑到并跑、再到部分领域领跑的跨越。从近地轨道到月球表面,从3年15次到4年20次,这些数字背后是中国航天人不懈的探索和创新。未来,随着技术的不断进步,中国舱外航天服将继续进化,为人类深空探索事业作出更大贡献。

这些”飞天战袍”的故事,不仅是一个个技术突破的记录,更是一代代航天人接续奋斗的缩影。它们见证了中国从航天大国迈向航天强国的坚实步伐,也预示着中国在探索宇宙奥秘的征程中,将写下更多精彩篇章。


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