美国研制可收缩航天服:宇航员不再臃肿

最初的航天服非常笨重,宇航员好似套在一个气球里面。随着技术的进步,当前的航天服早已今非昔比。未来,宇航员可能穿上美国麻省理工学院研制的能够自动收缩的航天服,成为他们的第二层皮肤,保护他们免遭太空辐射侵袭。这种加压紧身航天服不仅能够支撑宇航员的身体,同时还能赋予他们在行星探索过程中更大的自由度。

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    麻省理工学院的科学家设计的第二层皮肤型航天服,采用智能材料,能够自动收缩,包裹皮肤,形成一个安全的加压环境。这种加压紧身航天服不仅能够支撑宇航员的身体,同时还能赋予他们在行星探索过程中更大的自由度。

    传统的增压航天服比较笨重,穿着时需要宇航员“爬”进去。未来的航天服将采用轻型弹性面料,内衬微小的肌肉型线圈。新型航天服可以与飞船的电力设备相连,导致线圈收缩,变得好似收缩性薄膜一样包裹宇航员的身体。与传统航天服相比,这种紧身加压航天服不仅能够支撑宇航员的身体,同时还能赋予他们在行星探索过程中更大的自由度。

    为了脱下航天服,宇航员只需要施以很小的力,让航天服回到更为蓬松的状态。在研制这种“第二层皮肤”型航天服方面,麻省理工学院的科学家正不断取得进展,距离实现目标越来越近。麻省理工学院的航空航天与工程系统教授达瓦-纽曼指出,她的同事已经研发出主动收缩服,采用类似弹簧的小型线圈,遇热后收缩。这种线圈采用形状记忆合金。形状记忆合金能够“记住”自己的形状,在弯曲或者变形后能够在遇热后恢复形状。研究小组将线圈与类似止血带的袖口结合在一起,利用电流产生热量。在确定温度条件下,线圈收缩成所记住的形状,例如卷簧状,在变形过程中收缩袖口。

    测试过程中,研究小组发现线圈产生的压力与在太空中完全支撑宇航员所需的压力相同。纽曼表示:“传统航天服基本上就是一个气球,提供三分之一个大气压,让他们在真空环境下得以存活。我们希望提供同样的压力,但采用的方式是机械反压力,直接向皮肤施加压力,也就无需产生气压。我们将被动弹性与主动材料结合在一起。这种设计拥有巨大优势,那就是更大的机动性同时重量轻,便于宇航员进行行星探索。”过去10年时间里,纽曼一直致力于设计合身而柔软的面向未来的航天服。

    线圈设计由纽曼实验室的博士后研究员布拉德利-霍尔胡赫提出。研究人员为弹性袖口添加一个线圈阵列,每个线圈附在一根与袖口相连的线上。在此之后,他们将导线添加到线圈的另一端,施以电压以产生热量。在温度60摄氏度到160摄氏度情况下,线圈收缩,拉拽相连的线,进而收紧袖口。霍尔胡赫表示:“它们基本上就是自闭合带扣。一旦穿上航天服,电流便穿过所有这些小部位,随着线圈的收缩被紧紧包裹。”

    麻省理工学院的设计和主动材料可用于其他用途,例如运动服或者军装。霍尔胡赫说:“你可以将其作为一个止血带,救治在战场上受伤流血的人。如果安装传感器,这种止血带会在探测到受伤后立即启动,甚至无需使用者思考。”纽曼指出:“设计一款能够提高人体能力的综合式服装是一件令人感到兴奋的事情。我们的设计能够确保宇航员在太空中存活、安全并提高机动能力,但这一设计的应用并不仅限于太空。”

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