什么是紧凑型未来宇航服?

每当我们提到宇航员,脑海中的形象就会是一个穿着臃肿宇航服的人;现在科学家们正试图通过实验来改变这种形象。也许在不久的将来,我们在电视上看到的宇航员会穿上一件类似于紧身衣的轻薄高科技防护服,而且这种宇航服可以根据周围环境改变颜色。

麻省理工学院的研究人员正在开发一种“生物服装系统”。这种类似于“第二皮肤”的服装表面会喷涂一层能被有机生物分解的涂层。这种涂层可以在多尘的行星环境中保护宇航员。而且,在这种所谓的“第二皮肤”中,可以植入由电驱动的人造肌肉纤维,以增强人的力量和耐力。

此外,通信设备、生物传感器、计算机甚至用于太空行走等舱外活动的攀爬工具都可以内置到“生物服装系统”中。

该项目的研究人员指出,我们去月球和火星不是为了在栖息地停留,而进行舱外活动是我们的主要目的。我们需要将宇航服瘦身,让它看起来像人体上的第二层皮肤,这样宇航员才能自由活动。

这项研究涉及多个领域,旨在校准宇航员的性能,寻找目前宇航服设计的改进方法,为新一代宇航服寻求新颖的思路。该项目由美国国家航空航天局先进概念研究所资助。

“生物服装系统”将由紧身套装和加压头盔组成。正在进行的研究旨在了解、模拟和预测宇航员穿着这种宇航服从事所有简单和复杂运动时可能出现的情况。

航天员穿上根据他的体型定制的弹性“生物服”,再穿上一层“硬壳”背心;该背心配备了便携式生命支持系统,为身体提供气体背压。然后气压可以自由流入头盔,通过放置在“生物服”内的气管进入手套和靴子。

研究人员认为,如今臃肿的宇航服对宇航员的活动有很大的限制,重量和质量也是限制因素。虽然这些限制在小重力环境中不是大障碍,但对于用于月球和火星探索的高级宇航服来说,灵活性和小质量是极其重要的。将研究成果转化为实用宇航服的关键在于一些技术进步;过去几年,制作“生物服装系统”所需的开孔泡沫材料、记忆合金、电子针织技术等智能材料发展迅速。

科学家们已经开始研究一种独特的建模技术,比如使用3D激光扫描人体,然后利用数学建模和结构技巧来计算人体各部分的压力。“生物服装系统”轻便易穿易脱,还可以根据航天员的体型定制。激光扫描和电子针织技术使这成为可能。

此外,先进概念研究所还资助了一个名为“变色龙服”的正在进行的项目,正如项目名称所反映的那样,该项目旨在开发一种可以根据环境和宇航员的温度要求改变颜色的宇航服。

“生物服装系统”科学家希望达到的最终目标是让宇航员和宇航服像地球上的人类和植物一样相互作用:宇航员呼出的二氧化碳和水蒸气可以在宇航服内再次转化为可呼吸的氧气。相信在不久的将来,宇航员会给人留下穿着紧身衣聪明能干的印象。