NASA宇航服大升级,2024年人类将重返月球

编者按:本文来自微信公众号“PingWest品玩”(ID:wepingwest),作者 邢逸帆,36氪经授权发布。

当地时间10月15日下午两点,美国国家航空航天局 NASA 在华盛顿总部的媒体招待会上,一口气公布了两款最新设计的宇航服原型。

这是 NASA 近 40 年来首次更新宇航服。

据 NASA 称,比起 50 年前阿波罗计划中采用的宇航服,新一代宇航服更舒适、更灵活、更安全。这两套宇航服也将成为美国 2024 年重返月球计划中的主力,协助一男一女两位宇航员在月球表面开展科研活动。

▲图源:NASA

上图右侧通体由橙色面料构成、较为轻薄的一套叫做“猎户座飞船生存服(Orion Crew Survival Suit)”。在起飞和降落过程中,宇航员将在猎户座飞船船舱内穿着这套生存服。生存服具有防辐射、保压、供氧功能,在座舱气压变低或气体泄漏时,能为宇航员争取到宝贵的操作时间。

而上图中间这套宇航服,全称为“舱外探索机动装置(Exploration Extravehicular Mobility Unit)”,简称 xEMU,是这次返月行动中将穿着的舱外宇航服。

最主要的功能升级,几乎都集中在 xEMU 上。

月球漫步?没那么简单

尽管人类已经在月球“迈出”第一步,但不管是阿姆斯特朗还是他的同伴们,因为身着笨重的宇航服膝盖难以弯曲,在月球上都要以“兔子跳”的方式移动。

这种方式让移动效率又低又危险。

1972 年,美国宇航员哈里森·施密特(Harrison Schmidt)在月球上想要拿起一个掉落的设备时,不得不跳过去捡,然后栽了个大跟头。

这种因移动不便造成的失误轻则导致宇航服被戳破,重则危及宇航员生命安全。

▲哈里森·施密特翻跟头,图源:NASA

如今,在 xEMU 的帮助下,未来的宇航员终于不用再蹦蹦跳跳了。

xEMU 的下肢采用了最先进的表面材料和关节轴承,移动更加灵活。不管是髋部、膝部还是脚掌,都为宇航员提供了很大的自由度,在月球表面也可以自由转身、下蹲和行走。

xEMU 的上肢则采用了分体设计,宇航员可以轻松转动手腕,或者把胳膊举过头顶。而阿波罗宇航服的上肢移动全靠关节处的褶皱,不仅活动范围小,而且手腕和小臂都没法转弯,移动起来非常僵硬。

▲外观上看来,新宇航服“一截一截”的

为了让宇航员在月球执行使用仪器、建立基站等更精密的操作, xEMU 还配备了非常灵活的新手套。相比之下,上一代宇航服的手套就像十根圆圆的小面包,紧紧地贴在一起,难以移动。

▲阿姆斯特朗使用过的航天服

在发布会现场,为了展示 xEMU 的高机动性,宇航服的主要工程师之一克莉丝汀·戴维斯(Kristine Davis)还示范了如何从月球表面捡起岩石。整个动作显得连贯又轻松。

防尘耐冻,全面保护

除了“碍手碍脚”的宇航服,登月宇航员们还会受到各种外部因素的威胁,其中最不起眼、也最为凶险的就是月球表面的灰尘。

在人类还不了解月球时,NASA 的科学家们最担心的是疏松的月球土壤不能支撑着陆器和宇航员的体重,然而从阿波罗计划汲取的教训告诉他们,更危险的是微小的尘埃颗粒。

月球尘土粒径一般小于 1 毫米,像碎玻璃一样边缘锋利,这些尘土会穿透宇航服表面的编织结构接触内部涂层,磨损宇航服脆弱的关节部位,还有可能进入宇航服、污染生命维持系统甚至穿透宇航员肺部。

上一代宇航服穿脱都靠一条拉链,而拉链的锯齿附近是卡灰的重灾区,宇航员的健康也可能因此受到威胁。

因此,xEMU 新增了防尘设计。不仅在关节处使用了多达 16 层的柔性防尘材料,还改变了传统的拉链穿脱方式——比起衣服,xEMU 更像一个迷你太空舱,宇航员将从 xEMU 背部的大开口进入,之后“舱门”会无缝密封。

▲新的入口设计

此外,xEMU 的生存能力也大大加强了。

尽管给宇航服供氧、供电、除湿的“便携式生命支持系统”还是背上那个熟悉的大包,但包里的内容已经和之前大不相同。xEMU 内部的电路和管道是旧设计的微缩版,在同样的背包体积里可以装下更多冗余。一旦主系统出现故障,冗余可以立即替补,极大地增加了宇航服的安全性和宇航员的舱外活动时间。

为了让宇航员能在未来执行更复杂的计划,比如探测月球南极,xEMU 适用的温度范围也更广了。据 NASA 透露,xEMU 能承受零下 250 华氏度(约 121 摄氏度)的极端低温,和 250 华氏度的高温。

通信系统大升级

在头盔内部,NASA 则重新设计了通信系统。

之前,宇航员需要在头盔里面戴上一种叫“史努比帽”的头戴式耳机。“史努比帽”透气性差,会把宇航员捂出满头汗,如果宇航员边活动边说话,收音还会变得断断续续。

xEMU 则彻底摆脱了“史努比帽”。xEMU 上身内置多个嵌入式智能麦克风,当宇航员说话时会自动捕捉声音,不管是和舱外队友、舱内同事、休斯顿指挥部联系都稳定清晰。

打造人人都能穿的宇航服

宇航服的尺寸曾经是一个大问题。

今年3月,原定由两位 NASA 女性宇航员进行的太空行走任务不得不把其中一人换成男性,因为空间站里没有两套可以让女性穿着的宇航服。

然而技术的发展降低了订做宇航服的成本,让 xEMU 成为了人人都能穿的宇航服。

根据 NASA 的说法,较之以前的阿波罗套装, xEMU 会采用 3D 人体扫描技术为宇航员建立模型,从而定制宇航服组件。

此外,xEMU 的模块化设计也让它有了更丰富的拓展性。比如头盔上的防护面罩一旦磨损,可以快速在空间站拆卸更换透明面罩,而不用再把旧头盔送回地球回炉重造。

如果未来宇航员要登陆火星,xEMU 也可以通过更换部分配件来适应火星表面的温度和重力。

NASA 称:“唯一没有改变的是,宇航员想要在舱外活动时解决个人问题,还是得在 xEMU 里穿上尿不湿。”

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