今天,有兩種太空服可供宇航員選擇。一種是一組美化的飛行服,旨在保護機組人員在升空和重返大氣層時免受意外減壓。另一種是用于艙外活動(EVA)的俄羅斯和美國全壓服,自20世紀80年代初以來一直沒有改變。
盡管SpaceX和波音公司已經(jīng)開發(fā)了一些新的應(yīng)急服,但EVA太空服技術(shù)仍然只是比阿姆斯特朗和奧爾德林在1969年首次踏上月球時穿的太空服領(lǐng)先一小步。
值得稱道的是,現(xiàn)代太空服是了不起的設(shè)備。雖然它看起來像笨重的服裝,但太空服不亞于一個形狀像人的航天器。像航天器一樣,它使穿戴者活著,并提供對真空、熱、冷和輻射的保護,有些甚至還有推進系統(tǒng)。在所有這些的基礎(chǔ)上,這套衣服還具有機動性。
惱人的是,太空服要真正做到舒適或高效,還有很長的路要走。一個原因是,太空服必須包含有足夠壓力的空氣,以維持穿著者的生命。不幸的是,這將使太空服變成一個海星形的氣球,像汽車輪胎一樣難以彎曲。為了克服這個問題,太空服的關(guān)節(jié)處是由一系列恒定體積的風箱組成的。當這些環(huán)形結(jié)構(gòu)被彎曲時,空氣從一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè),使關(guān)節(jié)彎曲。
到目前為止還不錯,但這些關(guān)節(jié)很不舒服,它們需要努力彎曲,而且當宇航員停止用力時,它們想彈回原來的位置。德克薩斯A&M大學團隊的想法是用柔軟的機器人致動器取代這些波紋管,這些致動器做大部分的工作,使關(guān)節(jié)保持在所需的位置,并使航天服更舒適地適應(yīng)。
目前,研究人員正在研究機器人膝關(guān)節(jié)的原型,并對照標準服和裸體的移動性進行建模。他們發(fā)現(xiàn),這種執(zhí)行器可以在火星任務(wù)中節(jié)省大量的卡路里消耗,并使宇航員在工作中減少出汗。
研究人員最終的目標是將這些軟體機器人執(zhí)行器整合到一個帶有集成傳感器的自愈式全身太空服中。這種新太空服將提供額外的機械反壓(MCP)。這將使該太空服能夠在常規(guī)太空服的四分之一的氣壓下運行。這不僅會使太空服穿得更舒適,而且還會減少減壓病的危險,并減少在穿戴太空服之前預先呼吸純氧的需要。
“想象一下,穿著非常緊的Under Armour或非常緊的緊身褲,”研究生Logan Kluis說。“那種壓在你身上的壓力將取代或補充氣體壓力。因此,SmartSuit的想法是,它將同時使用機械壓力和氣體壓力。”
這項研究發(fā)表在《航空醫(yī)學與人類表現(xiàn)》上。
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