乍一看,NASA將要在執行阿爾忒彌斯任務時穿的新宇航服,可能與現在宇航員在國際空間站進行太空行走時穿的宇航服相似。然而事實並沒有那麼簡單,21世紀的月球漫步者需要比他們的前輩完成更復雜的任務。
宇航服是人類太空探索中必不可少的重要元素,它模擬了惡劣的太空環境和地球及其大氣層提供的基本資源。
用於執行Artemis任務的新宇航服被稱為探索艙外機動單元,簡稱xEMU。它的歷史是一個工程進化的故事,可以追溯到水星太空服,其本身就是海軍高空飛行服的升級版。以下是21世紀關於下一批宇航員在執行阿爾特彌斯任務時將會穿的宇航服的升級概要:
安全第一安全一直是人類太空探索任務的首要,由於阿波羅Explorer和最近的機器人任務,NASA現在比以往任何時候都更了解月球環境。在阿波羅11號之前,人們最擔心的是月球土壤無法承受著陸器或裡面宇航員的重量。現在我們知道,更大的危險是,月球土壤是由微小的玻璃狀碎片組成的,所以新的宇航服有一套防塵的功能,以防止吸入或汙染宇航服的生命支援系統或其他航天器。該宇航服還可以承受零下120攝氏度的極端低溫,以及高達120攝氏度的高溫Sunny。
行動式生命支援系統是宇航員在太空行走時熟悉的揹包,它儲存宇航服的能量和可呼吸的空氣,並將撥出的二氧化碳和其他有毒氣體、氣味和水分從宇航服中帶走。它還可以幫助調節溫度,監控整個宇航服的效能,如果資源不足,或者系統出現故障,它會發出警告。電子和管道系統的小型化使得在大部分系統中構建迴圈成為可能,從而減少了對一些故障的擔憂。這種迴圈也增加了安全性,並可能增加太空行走的時間。
先進的機動性和通訊阿爾忒彌斯的宇航員需要比以往任何時候都更加靈活,因為他們的行動能力將得到增強。阿波羅任務中的宇航員蹦蹦跳跳的樣子很有趣,但要在太空中來回走動所需要的體力,比NASA所希望的要大得多,因為他們的Explorer距離地球有40萬公里遠。壓力服是宇航服的人形部分,它能使宇航員活動自如,保護他們的身體不受外部環境的影響,包括極端溫度、輻射、微流星體和降低的大氣壓力。壓力服的主要部件是上半身、頭盔、下半身和冷卻服。
新的下半身包括先進的材料和關節軸承,允許彎曲和旋轉的臀部,增加彎曲的膝蓋,和徒步式的靴子與靈活的鞋底。在上半身,除了更新了肩膀的位置,其他部位的增強使宇航員可以更自由地活動手臂。阿波羅肩膀的靈活性是由織物上的褶皺和電纜滑輪提供的機械優勢,使肩膀上下移動,但限制了旋轉關節的能力。新的肩膀最大限度地減少所需的力量,以充分調動,幷包括軸承,允許充分旋轉的手臂從肩膀到手腕。
在頭盔內部,NASA重新設計了通訊系統。現在使用的宇航服上的頭戴式耳機戴在頭盔裡會讓人汗流浹背,很不舒服,而且麥克風並不能總是很好地跟蹤宇航員的動作。新的音訊系統包括多個內嵌在上半身的聲控麥克風,當宇航員與同行的太空漫步者、在門戶號空間站或休斯敦的任務控制中心交談時,這些麥克風會自動接收宇航員的聲音。
模組化和可演化的多個目的地新宇航服設計有可互換的部件,可以在微重力環境或行星表面進行太空行走。同樣的核心繫統可以用於國際空間站、月球軌道的門戶空間站、月球或火星。該宇航服可以根據火星環境的不同進行升級,包括在富含二氧化碳的大氣中提供生命維持功能的附加技術,以及在火星冬季為宇航員保暖、防止夏季過熱的改良外層服裝。
改進後的宇航服設計的一個新特點是後入口艙口。宇航員將能夠從宇航服的背部爬進宇航服,這使得堅硬的上半身肩部的元素比目前使用的宇航服靠得更近。改進的肩部位置增加了靈活性,同時也降低了肩膀受傷的風險。
下半身包括褲子和靴子,將從目前的宇航服進行修改,以適應部分重力條件下的移動,因為漂浮在太空中的宇航員幾乎不需要像在行星表面行走或駕駛漫遊者那樣使用他們的腿或腳。
頭盔也將有快速更換的防護面罩。透明的防護面罩是一種消耗式的防護物,可以保護受壓的氣泡不受行星體的磨蝕性汙垢所造成的任何磨損或凹痕和劃痕。快速更換功能意味著宇航員可以在太空行走之前或之後更換面罩,而不是將整個頭盔送回地球修理。
通過人體測量學和生物力學定製合身在NASA約翰遜航天中心的人體測量和生物力學設施中,宇航員在進行太空行走期間的基本動作和姿勢時要進行全身三維掃描。通過一個完整的3D動畫模型,NASA可以將宇航員與模組化宇航服元件相匹配,這將提供最舒適和最廣泛的運動範圍,同時減少宇航服可能壓在身體上的面板刺激的可能性。
太空服可以到達月球南極太空旅行不適合膽小的人。儘管宇航服有了突飛猛進的發展,宇航員仍然必須在穿著自己的私人航天服的同時進行復雜的科學和操作活動。在地球上練習是有幫助的,但重力、壓力和環境暴露的差異很難在地面上真正複製。
在2024年宇航員登上月球南極之前,美國宇航局將在國際空間站的太空飛行環境中測試新宇航服和它的幾個元件,以確認整體效能。
作為阿爾忒彌斯3號任務的一部分,NASA準備在2024年製造並驗證首次前往月球表面的宇航服。在“阿爾忒彌斯3號”之後,該機構計劃將生產、組裝、測試、維持和維護一系列飛行和訓練太空服及其相關硬體的責任轉移到美國工業界。
摘自:NASA