生物服: 像第二層皮膚的宇航服(圖)

　　在太空中，體積龐大的傳統(tǒng)宇航服會將宇航員的行動能力減少40%，而麻省理工太空航空學院的達瓦教授設計出來的“生物服”卻能更好維持宇航員的力量感和行動力。這種緊貼皮膚的宇航服將會像人的第二層皮膚一樣，在提供保護的同時還能讓宇航員在太空中感覺更加自如。

　　幾乎所有在科幻電影中出現(xiàn)過的宇航服，都和我們在現(xiàn)實航天試驗中看到的相去甚遠，前者大多是緊身設計，好像蜘蛛俠身上那層靈活柔韌的外皮，只不過作為宇航服，它們不太會以紅色出現(xiàn)；但是現(xiàn)實中的宇航服似乎總也無法擺脫僵硬笨重的外型，這種宇航服看上去仿佛一個吹脹的氣球，被包裹在其中的宇航員無論做什么動作，都會顯得艱難、笨拙。

　　雖然科幻電影里的宇航服不足以形成對比的標準?在真正的航天試驗里，宇航服的安全性能和實用性功能才是最重要的?但這至少表現(xiàn)出一種期望，更靈活、更輕盈、更人性化，像一件真正的衣服，這才是我們對未來宇航服的設想。

　　好在航天航空方面的科學家們從來沒有忽視過這樣的期望。更靈活，更人性化，這也是宇航服研究專家們一直以來的研究方向。他們希望能夠研制出一種緊貼皮膚的宇航服來，這種宇航服不會像傳統(tǒng)宇航服一樣妨礙人的行動，重量應該控制在45 公斤左右，而傳統(tǒng)宇航服卻往往重達150 公斤。

　　美國麻省理工大學太空航空研究院的教授達瓦?紐曼（Dava Newman）是這種輕便式宇航服研究的主創(chuàng)人員之一，她和研究同伴們把這種宇航服叫做“生物服”（Biosuit）。去年年底，他們推出“生物服”的一個樣板，這個樣板已經解決了很多生命維持方面的問題，只是作為最初版本，還不適于用作太空行走。但是達瓦教授和她的同事希望能盡快研制出改良的版本，以便能在2012 年的“美國再次登月”計劃中擔當重任。

　　緊貼皮膚的宇航服

　　麻省理工大學太空航空研究院的科學家常常會把這種能夠緊貼在皮膚上的宇航服稱作是“雜交產物”，從傳統(tǒng)宇航服的150 公斤降到現(xiàn)在的45 公斤�！吧�物服”實際上采用了一種完全不同的工作原理，但是它的生命維持系統(tǒng)卻幾乎原封不動地承襲傳統(tǒng)宇航服的設計，它將被背在宇航員的身后，在太空活動的過程中為宇航員提供氧氣和食物。

　　和傳統(tǒng)宇航服一樣，“生物服”必須為宇航員創(chuàng)造一個和地球環(huán)境類似的微環(huán)境，以確保人類的存活；然而傳統(tǒng)宇航服采用的是一種“宇航服內加壓”的方式為宇航員創(chuàng)造大氣壓強，這也是傳統(tǒng)宇航服看起來十分臃腫的原因。

　　“生物服”則采用了一種“機械反壓”的方式來實現(xiàn)加壓。和傳統(tǒng)宇航服一樣，“生物服”也是采取多層結構的設計，除了內衣層、排汗和散熱層之外，達瓦教授還是用一種可以被準確塑形的記憶合金，為“生物服”做了一付輕便的、富有彈性的“骨骼”。在這付“骨骼”外面，達瓦教授蒙上了一層高級混合纖維做成的隔熱防輻射面料，然后再在這層面料上涂上一層涂層，為的是讓面料完全失去延展性。在骨骼和面料之間，達瓦教授用一種高分子聚合物的凝膠填充進去，這些凝膠在受熱的條件下會非常容易膨脹。

　　穿著這樣的“生物服”，宇航員在太空中執(zhí)行太空行走的任務時，宇航服一旦感受到高溫，無論來自太空輻射還是來自于宇航員自己的呼吸過程，這種溫度都足以讓凝膠膨脹起來。但是凝膠的膨脹卻無法向外擴散，因為表層面料是緊繃的，于是只能向內擠壓，這種擠壓到最后會形成一種內壓力，和宇航服內氣體加壓的效果相同，但“生物服”完全不會變臃腫，同時也省去了氣體加壓設備的重量。

　　“為人設計的宇航服”

　　那這種緊貼在皮膚上的“生物服”和傳統(tǒng)宇航服究竟有什么本質上的差別么？達瓦教授介紹說：“傳統(tǒng)的宇航服都是為了完成某種任務而打造的，但‘生物服’卻是一件為人設計的宇航服�！�

　　在太空中，由于失重和宇航服體積龐大，宇航員的行動能力往往會減弱40%，當他們在太空中完成某項任務的時候，即使是一個簡單的動作，他們也很難做到得心應手。但是“生物服”卻能在保障安全的同時，能讓宇航員保持靈活性和一定的力量感。

　　達瓦教授和她的研究團隊曾用3D圖像研究人在行走或發(fā)力時的肌肉運動，最后他們發(fā)現(xiàn)肌肉在運動時會產生一些具有支撐作用的力的線條，于是達瓦教授讓她的“生物服”按照這些線條的紋路縫制起來，以保證這些線條在運動時，始終保持柔韌度和彈性，而宇航服的其他部分則是緊繃的，起到保護和隔離的作用。

　　“傳統(tǒng)的宇航服只是把關節(jié)的部位設計成軸承，或者把需要活動的地方設計成彎頭，但是這樣宇航員的活動范圍仍是有限的，我們希望‘生物服’是一種類似于第二層皮膚那樣的宇航服，它能讓宇航員按照自己的心意活動�！边_瓦教授說，“那么它將能使宇航員在月亮或火星上的行動更加自由，如履平地�！�

--來源：外灘畫報