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《流浪地球》火了，高分子材料——了解真正的
時(shí)間：2019-11-20 09:49
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來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)
《流浪地球》火了，高分子材料——了解真正的航天服！
國產(chǎn)科幻電影《流浪地球》，引爆賀歲檔，成為了春節期間的熱門(mén)話(huà)題。而有一樣裝備，在影片中發(fā)揮了巨大作用——那就是配備透明頭盔的防護服。無(wú)論是裝備外骨骼裝甲的軍方，在地表進(jìn)行運輸作業(yè)的平民，還是太空中協(xié)助空間站引領(lǐng)地球“流浪 ”的領(lǐng)航員，無(wú)不穿著(zhù)這一外觀(guān)上非常相似的服裝。不過(guò)，雖然所有的防護服都配備了一個(gè)像燈泡一樣的頭盔，他們的性能則各有不同。地表上行動(dòng)的人們，無(wú)論是平民還是軍人，所穿著(zhù)的防護服主要是為了保護他們能夠在地表嚴苛氣候下行動(dòng)。而領(lǐng)航員的服裝則就是為了保護在太空環(huán)境下人類(lèi)得以生存，適應太空環(huán)境作業(yè)的航天服啦。影片中的航天服既符合目前宇航員航天服的質(zhì)感，同時(shí)還結合了未來(lái)的科技感。那么，真正的航天服又是由哪些材料組成的呢？為什么宇航員需要穿上這一身特制的航天服才能上天？一起來(lái)了解一下吧！
航天服（spacesuit）
航天服是保障航天員的生命活動(dòng)和工作能力的個(gè)人密閉裝備。是在飛行員密閉服的基礎上發(fā)展起來(lái)的多功能服裝，可防護空間的真空、高低溫、太陽(yáng)輻射和微流星等環(huán)境因素對人體的危害。航天服能構成適于宇航員生活的人體小氣候。在真空環(huán)境中，人體血液中含有的氮氣會(huì )變成氣體，使體積膨脹。如果人不穿加壓氣密的航天服，就會(huì )因體內外的壓差懸殊而發(fā)生生命危險。
它在結構上分為6層：
①內衣舒適層：宇航員在長(cháng)期飛行過(guò)程中不能洗換衣服，大量的皮脂、汗液等會(huì )污染內衣，故選用質(zhì)地柔軟、吸濕性和透氣性良好的棉針織品制做。
②保暖層：在環(huán)境溫度變化范圍不大的情況下，保暖層用以保持舒適的溫度環(huán)境。選用 保暖性好、熱阻大、柔軟、重量輕的材料 ，如合成纖維絮片、羊毛和絲綿等。
③通風(fēng)服和水冷服（液冷服）：在宇航員體熱過(guò)高的情況下，通風(fēng)服和水冷服以不同的方式散發(fā)熱量。若人體產(chǎn)熱量超過(guò) 350大卡/小時(shí)（如在艙外活動(dòng)），通風(fēng)服便不能滿(mǎn)足散熱要求，這時(shí)即由水冷服降溫。通風(fēng)服和水冷服多采用 抗壓、耐用、柔軟的塑料管 制成，如聚氯乙烯管或尼龍膜 等。
④氣密限制層：在真空環(huán)境中，只有保持宇航員身體周?chē)幸欢▔毫r(shí)才能保證宇航員的生命安全。因此氣密層采用 氣密性好的涂氯丁尼龍膠布 等材料制成。限制層選用強度高、伸長(cháng)率低 的織物，一般用滌綸織物制成。由于加壓后活動(dòng)困難，各關(guān)節部位采用各種結構形式：如網(wǎng)狀織物形式、波紋管式、桔瓣式等，配合氣密軸承轉動(dòng)結構以改善其活動(dòng)性。
⑤隔熱層：也叫真空隔熱層。宇航員在艙外活動(dòng)時(shí)，隔熱層起過(guò)熱或過(guò)冷保護作用。它用 多層鍍鋁 的聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜 并在各層之間夾以無(wú)紡織布制成。各膜之間用網(wǎng)絡(luò )物隔開(kāi)，貼在一起形成屏蔽。它有良好的隔熱和防輻射作用，艙外航天服必須有這層。
⑥外罩防護層：是宇航服最外的一層，要求防火、防熱輻射和防宇宙空間各種因素（微流星、宇宙線(xiàn)等）對人體的危害。這一層大部分用鍍鋁織物 制成。這個(gè)外套要求防磨損力強、耐高溫，除能防護內部各層不受損壞外，還要注意到顏色，一般用白色或金黃色為好。
與宇航服配套的還有頭盔、手套、靴子等。
早期的航天服只能供航天員在飛船座艙內使用，后研制出艙外用航天服?，F代新型的艙外用航天服有液冷降溫結構，可供航天員出艙活動(dòng)或登月考察。
艙外機動(dòng)套裝（EMU）
最為大眾熟知的艙外航天服可能要屬美國宇航局（NASA）的艙外機動(dòng)套裝（EMU ），這一航天服就像一個(gè)私人迷你宇宙飛船。
隨身生命維持系統（PLSS）
EMU有許多零件，在層層布料之外，還配備了包括氧氣罐的隨身生命維持系統（PLSS ），這一隨身生命維持系統像背包一樣穿著(zhù)，為航天員提供了在太空行走中生存的必備品。PLSS擁有液冷設備，用于循環(huán)氧氣的風(fēng)扇和雙向無(wú)線(xiàn)電。隨身生命維持系統中的警示和警告系統能夠讓宇航員了解這件衣服狀態(tài)是否良好。該系統覆蓋有保護布層。
上軀干組件
航天服的上軀干組件包括上身玻璃纖維硬殼（HUT）和手臂組件。
上身玻璃纖維硬殼
上身玻璃纖維硬殼覆蓋胸部和背部。它是一種由玻璃纖維制成的背心，這一材料通常應用于汽車(chē)及游泳池。顯示和控制模塊，以及隨身生命維持系統會(huì )鏈接在這一部分。這部分的一個(gè)重要功能是它可以連接排水和氧氣流管子。
手臂組件
手臂組件可根據宇航員提供不同尺寸。定徑環(huán)可以使手臂部件更長(cháng)或更短。
艙外活動(dòng)（EVA）手套
由于宇航員必須能夠在穿戴航天服的同時(shí)能使用和拾取物品，艙外活動(dòng)（EVA）手套用于保護宇航員免受太空環(huán)境的傷害，并設計為便于宇航員盡可能輕松地移動(dòng)他們的手指。由于手指位于身體的末端，這些手套在指尖有加熱器。通過(guò)軸承部件，手套能夠連接到套管，并允許手腕轉動(dòng)。
顯示和控制模塊
該模塊是艙外航天服的控制面板。模塊上有開(kāi)關(guān)、控制器、儀表和電子顯示屏。宇航員可以從該模塊操作隨身生命維持系統。
喝水包
使用魔術(shù)貼將塑料喝水包固定在上身玻璃纖維硬殼的內側。塑料袋內帶有閥門(mén)的塑料管，可從袋子中伸出，管和閥門(mén)可以調整到靠近宇航員的嘴邊。宇航員可通過(guò)咬住閥門(mén)打開(kāi)管子喝水，停止咬合即可關(guān)閉閥門(mén)。
下軀干組件
下軀干組件由航天服褲子，靴子和腰部下半部分組成。其中腰部軸承部件可以幫助宇航員移動(dòng)和轉動(dòng)。金屬體密封閉合將下軀干組件連接到堅硬的上軀干組件上。下軀干組件有D形環(huán)以連接系繩，從而將宇航員鏈連接到飛船上，保護宇航員不會(huì )飄走。
頭盔
除了覆蓋宇航員的頭部，頭盔還有一個(gè)通風(fēng)墊。該墊將氧氣從隨身生命維持系統和上身玻璃纖維硬殼引導至頭盔的前部。頭盔使氧氣保持在頭部周?chē)?，并維持穩定的氣壓下。頭盔的主要部分是透明的塑料泡沫。
氣泡型的頭盔覆蓋了艙外遮陽(yáng)板組件，遮陽(yáng)板上涂有一層薄薄的金，可以過(guò)濾掉太陽(yáng)的有害射線(xiàn)。遮陽(yáng)板還可以保護宇航員免受極端溫度和可能存在潛在撞擊危險的小物體危害。
頭盔上可安裝電視攝像頭和燈。
通信頭戴
通信頭戴起到對講機的作用。提供宇航員穿著(zhù)壓力服時(shí)，在飛船發(fā)射、軌道壓力應急和返回過(guò)程中的通話(huà)。同時(shí)，具有很好的保護宇航員聽(tīng)覺(jué)器官免受噪聲危害的功能。通信頭戴裝置由防噪聲耳罩、堅固耐用的送話(huà)器、網(wǎng)狀結構的通信帽套以及保證可聽(tīng)聲壓級的語(yǔ)音放大器組成。
液冷通風(fēng)服
大多數長(cháng)內衣主要是用于保暖，而這款液冷通風(fēng)內衣讓宇航員在太空漫步時(shí)保持涼爽。它由彈性氨綸材料制成，配備91.5米的窄管。通過(guò)將水泵入宇航員皮膚附近的管道，使冷卻水在機組人員的整個(gè)身體周?chē)h(huán)，從而消除宇航員運動(dòng)產(chǎn)生的額外熱量。服裝上的通風(fēng)口從宇航員身上抽出汗水，這些汗水在水冷系統中循環(huán)使用。此外，通過(guò)手腕和腳踝處吸入氧氣，以幫助氧氣在航天服內循環(huán)。
成人尿布（最大吸收量）
因為艙外行動(dòng)通常持續超過(guò)六個(gè)小時(shí)，宇航員需要穿著(zhù)成人尿布，在他們的航天服下面有額外的吸收材料。
艙外活動(dòng)簡(jiǎn)便救援裝置（SAFER）
艙外活動(dòng)簡(jiǎn)便救援裝置（SAFER）就像一件救生衣。在空間站工作的宇航員都會(huì )穿著(zhù)SAFER 。宇航員通常通過(guò)系繩連接到空間站。如果一名宇航員漂向太空，SAFER將幫助他/她飛回空間站。 SAFER像背包一樣穿著(zhù)。它使用小型氮氣噴射推進(jìn)器讓宇航員在太空中移動(dòng)。宇航員可以用一個(gè)小操縱桿控制SAFER。
腕鏡
穿著(zhù)航天服時(shí)，宇航員無(wú)法看到顯示和控制模塊的正面。為了看到控制器，宇航員在袖子上佩戴一個(gè)腕鏡，用于查看模塊正面的設置。
航天服分層材料
NASA現有的艙外航天服有14 層材料，近130公斤重，以保護宇航員在太空行走。液冷通風(fēng)服構成前3層。第4 層是 囊層，它為身體創(chuàng )造了適當的壓力，存在于呼吸氧氣中。第5 層使用 與野營(yíng)帳篷相同的材料制成 ，使囊層保持在宇航員身體周?chē)恼_形狀。第6 層是防撕裂襯里的 抗撕裂層。接下來(lái)的7層是 聚酯薄膜絕緣層 ，使得航天服就像熱水瓶一樣。這些層可以防止溫度在內部變化。它們還可以保護宇航員免受在空間飛行的小型高速物體的傷害。航天服最外層由3種織物的混合物制成，分別具有 防水、防彈、防火特性。
袖口清單
袖口清單佩戴在宇航員的手腕上，宇航員會(huì )在太空漫步時(shí)穿上他們將要完成的任務(wù)的簡(jiǎn)短清單。
安全系繩
安全系繩的一端連接著(zhù)宇航員。另一端連接到飛船。安全系繩使宇航員不會(huì )漂進(jìn)太空。隨著(zhù)政府機構和私人公司繼續推進(jìn)太空旅行的界限，高分子材料將繼續使人類(lèi)在空間深度上邁出新的臺階。蘇州鉅衍塑化貿易有限公司
國產(chǎn)科幻電影《流浪地球》，引爆賀歲檔，成為了春節期間的熱門(mén)話(huà)題。而有一樣裝備，在影片中發(fā)揮了巨大作用——那就是配備透明頭盔的防護服。無(wú)論是裝備外骨骼裝甲的軍方，在地表進(jìn)行運輸作業(yè)的平民，還是太空中協(xié)助空間站引領(lǐng)地球“流浪 ”的領(lǐng)航員，無(wú)不穿著(zhù)這一外觀(guān)上非常相似的服裝。不過(guò)，雖然所有的防護服都配備了一個(gè)像燈泡一樣的頭盔，他們的性能則各有不同。地表上行動(dòng)的人們，無(wú)論是平民還是軍人，所穿著(zhù)的防護服主要是為了保護他們能夠在地表嚴苛氣候下行動(dòng)。而領(lǐng)航員的服裝則就是為了保護在太空環(huán)境下人類(lèi)得以生存，適應太空環(huán)境作業(yè)的航天服啦。影片中的航天服既符合目前宇航員航天服的質(zhì)感，同時(shí)還結合了未來(lái)的科技感。那么，真正的航天服又是由哪些材料組成的呢？為什么宇航員需要穿上這一身特制的航天服才能上天？一起來(lái)了解一下吧！
航天服（spacesuit）
航天服是保障航天員的生命活動(dòng)和工作能力的個(gè)人密閉裝備。是在飛行員密閉服的基礎上發(fā)展起來(lái)的多功能服裝，可防護空間的真空、高低溫、太陽(yáng)輻射和微流星等環(huán)境因素對人體的危害。航天服能構成適于宇航員生活的人體小氣候。在真空環(huán)境中，人體血液中含有的氮氣會(huì )變成氣體，使體積膨脹。如果人不穿加壓氣密的航天服，就會(huì )因體內外的壓差懸殊而發(fā)生生命危險。
它在結構上分為6層：
①內衣舒適層：宇航員在長(cháng)期飛行過(guò)程中不能洗換衣服，大量的皮脂、汗液等會(huì )污染內衣，故選用質(zhì)地柔軟、吸濕性和透氣性良好的棉針織品制做。
②保暖層：在環(huán)境溫度變化范圍不大的情況下，保暖層用以保持舒適的溫度環(huán)境。選用 保暖性好、熱阻大、柔軟、重量輕的材料 ，如合成纖維絮片、羊毛和絲綿等。
③通風(fēng)服和水冷服（液冷服）：在宇航員體熱過(guò)高的情況下，通風(fēng)服和水冷服以不同的方式散發(fā)熱量。若人體產(chǎn)熱量超過(guò) 350大卡/小時(shí)（如在艙外活動(dòng)），通風(fēng)服便不能滿(mǎn)足散熱要求，這時(shí)即由水冷服降溫。通風(fēng)服和水冷服多采用 抗壓、耐用、柔軟的塑料管 制成，如聚氯乙烯管或尼龍膜 等。
④氣密限制層：在真空環(huán)境中，只有保持宇航員身體周?chē)幸欢▔毫r(shí)才能保證宇航員的生命安全。因此氣密層采用 氣密性好的涂氯丁尼龍膠布 等材料制成。限制層選用強度高、伸長(cháng)率低 的織物，一般用滌綸織物制成。由于加壓后活動(dòng)困難，各關(guān)節部位采用各種結構形式：如網(wǎng)狀織物形式、波紋管式、桔瓣式等，配合氣密軸承轉動(dòng)結構以改善其活動(dòng)性。
⑤隔熱層：也叫真空隔熱層。宇航員在艙外活動(dòng)時(shí)，隔熱層起過(guò)熱或過(guò)冷保護作用。它用 多層鍍鋁 的聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜 并在各層之間夾以無(wú)紡織布制成。各膜之間用網(wǎng)絡(luò )物隔開(kāi)，貼在一起形成屏蔽。它有良好的隔熱和防輻射作用，艙外航天服必須有這層。
⑥外罩防護層：是宇航服最外的一層，要求防火、防熱輻射和防宇宙空間各種因素（微流星、宇宙線(xiàn)等）對人體的危害。這一層大部分用鍍鋁織物 制成。這個(gè)外套要求防磨損力強、耐高溫，除能防護內部各層不受損壞外，還要注意到顏色，一般用白色或金黃色為好。
與宇航服配套的還有頭盔、手套、靴子等。
早期的航天服只能供航天員在飛船座艙內使用，后研制出艙外用航天服?，F代新型的艙外用航天服有液冷降溫結構，可供航天員出艙活動(dòng)或登月考察。
艙外機動(dòng)套裝（EMU）
最為大眾熟知的艙外航天服可能要屬美國宇航局（NASA）的艙外機動(dòng)套裝（EMU ），這一航天服就像一個(gè)私人迷你宇宙飛船。
隨身生命維持系統（PLSS）
EMU有許多零件，在層層布料之外，還配備了包括氧氣罐的隨身生命維持系統（PLSS ），這一隨身生命維持系統像背包一樣穿著(zhù)，為航天員提供了在太空行走中生存的必備品。PLSS擁有液冷設備，用于循環(huán)氧氣的風(fēng)扇和雙向無(wú)線(xiàn)電。隨身生命維持系統中的警示和警告系統能夠讓宇航員了解這件衣服狀態(tài)是否良好。該系統覆蓋有保護布層。
上軀干組件
航天服的上軀干組件包括上身玻璃纖維硬殼（HUT）和手臂組件。
上身玻璃纖維硬殼
上身玻璃纖維硬殼覆蓋胸部和背部。它是一種由玻璃纖維制成的背心，這一材料通常應用于汽車(chē)及游泳池。顯示和控制模塊，以及隨身生命維持系統會(huì )鏈接在這一部分。這部分的一個(gè)重要功能是它可以連接排水和氧氣流管子。
手臂組件
手臂組件可根據宇航員提供不同尺寸。定徑環(huán)可以使手臂部件更長(cháng)或更短。
艙外活動(dòng)（EVA）手套
由于宇航員必須能夠在穿戴航天服的同時(shí)能使用和拾取物品，艙外活動(dòng)（EVA）手套用于保護宇航員免受太空環(huán)境的傷害，并設計為便于宇航員盡可能輕松地移動(dòng)他們的手指。由于手指位于身體的末端，這些手套在指尖有加熱器。通過(guò)軸承部件，手套能夠連接到套管，并允許手腕轉動(dòng)。
顯示和控制模塊
該模塊是艙外航天服的控制面板。模塊上有開(kāi)關(guān)、控制器、儀表和電子顯示屏。宇航員可以從該模塊操作隨身生命維持系統。
喝水包
使用魔術(shù)貼將塑料喝水包固定在上身玻璃纖維硬殼的內側。塑料袋內帶有閥門(mén)的塑料管，可從袋子中伸出，管和閥門(mén)可以調整到靠近宇航員的嘴邊。宇航員可通過(guò)咬住閥門(mén)打開(kāi)管子喝水，停止咬合即可關(guān)閉閥門(mén)。
下軀干組件
下軀干組件由航天服褲子，靴子和腰部下半部分組成。其中腰部軸承部件可以幫助宇航員移動(dòng)和轉動(dòng)。金屬體密封閉合將下軀干組件連接到堅硬的上軀干組件上。下軀干組件有D形環(huán)以連接系繩，從而將宇航員鏈連接到飛船上，保護宇航員不會(huì )飄走。
頭盔
除了覆蓋宇航員的頭部，頭盔還有一個(gè)通風(fēng)墊。該墊將氧氣從隨身生命維持系統和上身玻璃纖維硬殼引導至頭盔的前部。頭盔使氧氣保持在頭部周?chē)?，并維持穩定的氣壓下。頭盔的主要部分是透明的塑料泡沫。
氣泡型的頭盔覆蓋了艙外遮陽(yáng)板組件，遮陽(yáng)板上涂有一層薄薄的金，可以過(guò)濾掉太陽(yáng)的有害射線(xiàn)。遮陽(yáng)板還可以保護宇航員免受極端溫度和可能存在潛在撞擊危險的小物體危害。
頭盔上可安裝電視攝像頭和燈。
通信頭戴
通信頭戴起到對講機的作用。提供宇航員穿著(zhù)壓力服時(shí)，在飛船發(fā)射、軌道壓力應急和返回過(guò)程中的通話(huà)。同時(shí)，具有很好的保護宇航員聽(tīng)覺(jué)器官免受噪聲危害的功能。通信頭戴裝置由防噪聲耳罩、堅固耐用的送話(huà)器、網(wǎng)狀結構的通信帽套以及保證可聽(tīng)聲壓級的語(yǔ)音放大器組成。
液冷通風(fēng)服
大多數長(cháng)內衣主要是用于保暖，而這款液冷通風(fēng)內衣讓宇航員在太空漫步時(shí)保持涼爽。它由彈性氨綸材料制成，配備91.5米的窄管。通過(guò)將水泵入宇航員皮膚附近的管道，使冷卻水在機組人員的整個(gè)身體周?chē)h(huán)，從而消除宇航員運動(dòng)產(chǎn)生的額外熱量。服裝上的通風(fēng)口從宇航員身上抽出汗水，這些汗水在水冷系統中循環(huán)使用。此外，通過(guò)手腕和腳踝處吸入氧氣，以幫助氧氣在航天服內循環(huán)。
成人尿布（最大吸收量）
因為艙外行動(dòng)通常持續超過(guò)六個(gè)小時(shí)，宇航員需要穿著(zhù)成人尿布，在他們的航天服下面有額外的吸收材料。
艙外活動(dòng)簡(jiǎn)便救援裝置（SAFER）
艙外活動(dòng)簡(jiǎn)便救援裝置（SAFER）就像一件救生衣。在空間站工作的宇航員都會(huì )穿著(zhù)SAFER 。宇航員通常通過(guò)系繩連接到空間站。如果一名宇航員漂向太空，SAFER將幫助他/她飛回空間站。 SAFER像背包一樣穿著(zhù)。它使用小型氮氣噴射推進(jìn)器讓宇航員在太空中移動(dòng)。宇航員可以用一個(gè)小操縱桿控制SAFER。
腕鏡
穿著(zhù)航天服時(shí)，宇航員無(wú)法看到顯示和控制模塊的正面。為了看到控制器，宇航員在袖子上佩戴一個(gè)腕鏡，用于查看模塊正面的設置。
航天服分層材料
NASA現有的艙外航天服有14 層材料，近130公斤重，以保護宇航員在太空行走。液冷通風(fēng)服構成前3層。第4 層是 囊層，它為身體創(chuàng )造了適當的壓力，存在于呼吸氧氣中。第5 層使用 與野營(yíng)帳篷相同的材料制成 ，使囊層保持在宇航員身體周?chē)恼_形狀。第6 層是防撕裂襯里的 抗撕裂層。接下來(lái)的7層是 聚酯薄膜絕緣層 ，使得航天服就像熱水瓶一樣。這些層可以防止溫度在內部變化。它們還可以保護宇航員免受在空間飛行的小型高速物體的傷害。航天服最外層由3種織物的混合物制成，分別具有 防水、防彈、防火特性。
袖口清單
袖口清單佩戴在宇航員的手腕上，宇航員會(huì )在太空漫步時(shí)穿上他們將要完成的任務(wù)的簡(jiǎn)短清單。
安全系繩
安全系繩的一端連接著(zhù)宇航員。另一端連接到飛船。安全系繩使宇航員不會(huì )漂進(jìn)太空。隨著(zhù)政府機構和私人公司繼續推進(jìn)太空旅行的界限，高分子材料將繼續使人類(lèi)在空間深度上邁出新的臺階。蘇州鉅衍塑化貿易有限公司
