航天员穿戴“黄金甲”

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  看到题目小朋友一定会很惊讶,因为提到“黄金甲”这三个字,一般人会想到电影大片,而绝不会和航天员联系起来。现在,我们介绍的是航天员离不开的航天服。你知道吗?我们常用“天衣无缝”这个成语来比喻事物完美自然,没有一丝的破绽和缺点。现代科学技术飞速发展,这神话中的无缝“天衣”出现了,它就是太空“黄金甲”——航天服。
  太空航行需要“黄金甲”
  迷人的宇宙空间对于人类来说,环境是非常恶劣的。那里是一个高度真空的世界,没有可供人类呼吸的空气,也就没有大气压力。那里的温度也非常奇怪,炎热的太阳直接照射时,温度升得很高,而没有太阳照射时,温度又降得很低。另外,强烈的宇宙辐射和飞来的太空陨石,也是航天员面临的一大威胁。一旦航天员离开飞船,外面是真空,航天服里面是一个大气压强,因此,要求航天服必须非常结实,否则就膨胀爆裂了。航天员的生命安全,就全靠一身“天衣无缝”的航天服来保护了。
  航天服是保障航天员生命活力和工作能力的个人密闭装备。航天员进入太空必须穿航天服,航天服因具有充压和加压的重要功能.当航天员在航天器发射、返回和在轨运行期间发生密闭舱失压等事故时,能起到保护航天员生命安全的关键作用。
  比如在1971年,3名苏联航天员完成在“礼炮一号”空间站上的实验任务后,乘坐“联盟11号”飞船返回地球。3名航天员都没穿航天服。在再入大气层前,返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后,返回舱的压力阀门被震开,密封性能被破坏,返回舱内的空气从该处泄漏,舱内迅速减压,致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡,酿成一场宇航史上的悲剧。
  航天服要保证航天员正常生活,所以里边配有氧气和氮气的管道,保证航天员正常呼吸,还能把湿气排除。另外,还可以带上一瓶饮用水,这瓶水就在胸前,一根细管伸到嘴边,这样在太空逗留时,航天员就可以喝到水了。再戴上一顶用软布特制的帽子,帽子上装有带耳麦的通信设备,这样,航天员就可以与在飞船内、外工作的其他航天员通话,也可以与地面飞行控制中心保持联系。你看,无缝“天衣”是集安全、生活和通信等要求于一体的一个复杂系统,同时又要能活动灵活,完成太空探险任务。
  层层设防的“黄金甲”
  这无缝的“天衣”,无论是舱外衣还是舱内衣,都必须严格符合这样的要求:首先要有良好的保暖性能,无论是在高温环境或低温环境,都能使航天员保持恒温舒适的环境:第二,密闭性能要好,在航天服中需要充气加压,保持一个大气压强的环境:第三.要求具有防宇宙射线辐射,经受微小陨石打击的能力:最后还要灵活机动,重量要轻,以利于航天员的行走。除了这些,还要求防火、防胀、防变形,外观还要美观……
  你知道吗?一件登月“黄金甲”——航天服,竟有15层之多。真可谓“层层设防”,是真正现代科技的无缝“天衣”!从性能看,主要有以下5道防线:
  第一道为内衣层,要求又轻、又软、又有弹性,能传热、能透气。这里有一条奇妙的腰带,藏有一套复杂的微型监测系统,负责生理(心率、体温、呼吸)数据以及航天服内部的温度、辐射剂量等数据的记录,作为对航天员的动态监控。
  第二道为调温层,采用的是新技术“热管液体调温”,在这一层排列有大量聚氯乙烯细管,管中流有一种液体,通过液体的流动可以调节航天服的温度,效率很高。温度有三个档次可供选择,由航天员自己控制。
  第三道为加压层,是用特种橡胶制成的密封充气层,充满一个大气压强的空气,因为在宇宙真空中必须防止低气压。
  第四道为约束层,有两个作用,一是把第三层约束成衣服外形,同时协助最外层抵御微小陨石的袭击。二是具有极好的隔热效能,阻止内外热量交流。
  第五道为保护层,利用特殊合成纤维制成的高强度“防弹衣”,既要能抵御像枪弹一样飞来的微小陨石的袭击,又要能吸收宇宙射线的能量。
  聪明智慧的“黄金甲”
  在研制太空“黄金甲”过程中,科学家和技术人员花费了大量精力,对各种新材料进行试验,挑选符合要求的材料。最后成功制成了“登月太空服”。航天服的上面是透明的头盔,加上背上的“旅行背包”,一共有100多千克。
  这个“旅行背包”可重要了,它是一个完整轻便的生命保障系统,这个生命维持装置包括氧气瓶、水罐、通风装置及泵和过滤装置,一个调节空气和冷却水温的调节器以及一组高效银一锌电池。氧气用于呼吸、航天服内的通风和产生压力。在“旅行背包”的下端是一个备用的氧气包和两个球形的氧气罐(在主要装置失灵时,它可提供30分钟的氧气)。“旅行背包”的上端是一个带天线的无线电设备,可以保持与地面进行联系。航天员通过胸部的控制器,控制和调节生命维持装置,就像按动快门那样简单。
  航天服的背面还装有人工机动器,航天员可以用手控制让它喷出氮气来帮助他在太空中飞来飞去。你看,如此复杂的航天服与外界完全隔离,绝对是无缝“天衣”,如果有一丝缝隙,那将直接威胁航天员的生命安全!现在科学家正使用“聪明材料”,研制能够自我修复破损的航天服。所谓“聪明材料”,就是在两层聚氨酯之间夹着厚厚的一层聚合物胶体。如果聚氨酯层出现破损,胶体就在破损部位渗出、凝固,自动将漏洞堵上。在真空箱中进行的试验表明,“聪明材料”可以自动修复直径为2毫米的破洞,在宇航中是非常重要的。
  最昂贵的“黄金甲”
  航天服是用当今最先进的技术、最优异的材料制出来的,是世上最昂贵的服装,耗资高达100万美元甚至千万美元以上!如果加上研制试验费用,这套太空“黄金甲”的价格更为惊人。
  从1964年人类第一次漫游太空,到1969年美国航天员在月球迈出第一步,航天服都成功地完成了使命。在后来的几十次太空飞行中,航天服又经过不断改进,成本有所降低,重量也有所下降,伴随着航天员完成了一次又一次的壮举!
  最早的航天服都是根据每个航天员的身体高矮胖瘦量体定做的,费工费时,而且如此昂贵的“航天服”,仅使用一次后即送到博物馆展览,实在有些浪费。由于航天飞机来往太空与地球次数的逐渐增多,原来定做的加工方式已远远不能适应新的需要了。
  现在航天飞机上用的“航天服”,已经不是定做的了。它是根据人体的造型,把航天服分成几部分,每部分都被规格化为特大到特小几种尺寸,然后成批生产。每个航天员只要从中选择合身的各部分,重新加以组合,就可以得到一套满意的航天服。而且航天服使用以后,可以把它小心地再分解,对各部分认真清洗后,能够再次使用,一般使用寿命15年左右。而目前最新款式的航天服寿命可达25年,能保证航天员“外出”25次,每次可在航天器外连续待6小时。
  最沉重的“黄金甲”
  这套登月“黄金甲”,还是世界上最沉重的服装,达100千克以上,要是在地球上穿上它,你会“寸步难行”。可是在月球上,它的重量却变成只有近20千克了,因为月球的引力要比地球小多了,只有地球上的1/6。在月球上,航天员自身的体重也只有地球上的1/6,所以航天员可以在月球上轻松跳跃式地前进。
  航天服的制作技术,与我们日常生活也有联系,如有些新材料在制作保暖衬衫和防寒服中就可以使用,另外在消防服、潜水服、防毒面具和各种密封技术中,都可以广泛进行使用。
  太空“黄金甲”——航天服,是人类智慧的结晶,为我们人类做出了卓越的贡献,必将载入科技史册!
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