宇航服防護(hù)面料性能概述

丁天琦

摘要：宇航服可以防護(hù)真空、高低溫、太陽輻射以及微流星等環(huán)境因素對人體造成的危害，在保證航天員太空作業(yè)安全方面發(fā)揮著極其重要的作用。防護(hù)面料是制造宇航服以及發(fā)揮防護(hù)功能的根本所在，因此對防護(hù)面料的選取及使用都是極其嚴(yán)格苛刻的，要求其具備阻燃耐高溫、比重小、強(qiáng)度高等特性。從安全性和功能性等多方面綜合考慮，甄選更多更新穎的防護(hù)面料，再通過技術(shù)、設(shè)計(jì)和工藝將不同功能的防護(hù)面料相互疊加到一起，可以使宇航服具備更加齊全的防護(hù)功能，確保航天員工作生活的順利進(jìn)行，推動航天事業(yè)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：宇航服;防護(hù)面料;阻燃耐高溫;防輻射

一、宇航服概述

宇航服也就是航天服，指的是一種保障航天員的生命活動和工作能力的個(gè)人密閉裝備?？梢栽诳臻g內(nèi)防護(hù)真空、高低溫、太陽輻射以及微流星等環(huán)境因素對人體造成的危害，因此其對宇航服防護(hù)面料的基本性能有著較高的要求，只有保證了宇航服功能的齊全性，才能夠更好的保證航天員的生命安全。

1.1宇航服的分類

宇航服一般由壓力服、頭盔、手套以及其它輔助裝備共同構(gòu)成，其在保證航天員在太空進(jìn)行工作時(shí)有著極其重要的作用。根據(jù)用途的不同能夠?qū)⒂詈椒譃榕搩?nèi)宇航服和艙外宇航服兩種，不管是哪種宇航服對于航天員來說都是極其重要的，因此設(shè)計(jì)人員對所有宇航服的防護(hù)面料選取以及使用都是極其嚴(yán)格苛刻的。

1.1.1艙內(nèi)宇航服

艙內(nèi)宇航服指的是航天員在航天器內(nèi)部進(jìn)行工作生活所穿戴的衣物，艙內(nèi)宇航服相比艙外宇航服來說要輕巧便捷一些，一方面是因?yàn)楹教炱髯陨肀憔哂兄欢ǖ姆雷o(hù)功能，為航天員提供了安全生存環(huán)境，艙內(nèi)宇航服更多的功能是預(yù)防突發(fā)事故的發(fā)生;另一方面則是因?yàn)楹教靻T在艙內(nèi)要進(jìn)行各種設(shè)備儀器的調(diào)試，艙內(nèi)宇航服必須要舒適輕巧，這樣才能夠保證其工作的正常進(jìn)行。

1.1.2艙外宇航服

艙外宇航服對于各個(gè)方面的要求相比艙內(nèi)宇航服來說要高一些，因?yàn)楫?dāng)航天員出艙進(jìn)行工作時(shí)，沒有了航天器的保護(hù)，便需要依靠艙外宇航服為航天員提供必要的支持。艙外宇航服要比艙內(nèi)宇航服笨重一些，但是其所具有的功能確是艙內(nèi)宇航服無法比擬的，而且在結(jié)構(gòu)構(gòu)成方面也要更加精細(xì)化，以此達(dá)到保護(hù)航天員在艙外工作的目的。

1.2宇航服防護(hù)面料基本性能要求

1.2.1比重小

航天員在進(jìn)行工作任務(wù)時(shí)，自身的穿著能夠?qū)ぷ餍十a(chǎn)生根本上的影響，因此對宇航服防護(hù)面料進(jìn)行選擇時(shí)一般都要選擇在保證防護(hù)質(zhì)量的同時(shí)比重較小的防護(hù)面料。不管是艙內(nèi)宇航服還是艙外宇航服都有著較多的功能，只有選擇比重小且防護(hù)性能較強(qiáng)的防護(hù)面料進(jìn)行宇航服的制作，才能夠從根本上保證航天員的生命安全。

1.2.2強(qiáng)度高

航天員在外太空進(jìn)行工作的期限一般都是比較長的，艙內(nèi)宇航服更是隨時(shí)都在身上穿的，任何時(shí)候都在起著防護(hù)作用;而艙外宇航服在艙外進(jìn)行保護(hù)時(shí)所受到的各個(gè)方面因素影響也是較為嚴(yán)重的，長時(shí)間下來便會被磨損。因此宇航服防護(hù)面料需要有著高強(qiáng)度的特性，這樣才能夠保證其在使用時(shí)限內(nèi)完全發(fā)揮出自身的作用。

1.2.3伸長率

想要航天員在太空中更好的進(jìn)行工作生活，必須要保證宇航服完全符合航天員的穿著需求，除此之外，宇航服還需要有著較好性能的伸長率。一方面是因?yàn)橛詈椒雷o(hù)面料有著較好的伸長率的話能夠隨著航天員的身形變化而變化，時(shí)刻使航天員保持最舒適的穿著狀態(tài);另一方面則是因?yàn)楫?dāng)發(fā)生突發(fā)情況的話，伸長率較好的防護(hù)面料對于航天員的保護(hù)性能也要強(qiáng)一些，能夠最大程度發(fā)揮出自身的作用。

1.2.4性能廣

航天員在外太空進(jìn)行工作時(shí)可能發(fā)生各種各樣的情況，每種情況都是對宇航服以及航天員的一種挑戰(zhàn)。宇航服相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行宇航服設(shè)計(jì)時(shí)會針對各種可能性來選擇具有各種防護(hù)性能的面料，越是功能多的材料被應(yīng)用的范圍則越廣，不管是外太空的輻射等對宇航服的損耗，還是真空等對宇航服的需求，都是在考驗(yàn)航天員的身體素質(zhì)以及宇航服的整體性能。因此宇航服具有較為廣泛的性能，所使用的面料也同樣有著較為廣泛的性能，而也正是這些性能作用的發(fā)揮才保證了航天員工作生活的安全性。

二、宇航服防護(hù)面料性能與防護(hù)能力的關(guān)系

宇航服之所以能夠?qū)教靻T起到保護(hù)作用，一方面是因?yàn)樵O(shè)計(jì)的問題，設(shè)計(jì)人員通過不同的風(fēng)險(xiǎn)將宇航服設(shè)計(jì)為最適合航天員進(jìn)行工作的形式，為其提供了充足的防護(hù)功能;另一方面則是因?yàn)榉雷o(hù)面料性能的原因，不同防護(hù)面料共同制作成宇航服，才使得宇航服具備了各種各樣的防護(hù)功能，才保證了航天員生活工作的安全順利。

2.1耐老化性能設(shè)計(jì)

不同的防護(hù)面料都有著不同的性能，也有著不同的使用期限，有的防護(hù)面料功能能夠一直發(fā)揮，不會因?yàn)槭褂媚晗薜脑鲩L而使得其性能有所缺少，但同時(shí)也有的防護(hù)面料過了一段時(shí)間便無法發(fā)揮其功能。這都跟防護(hù)面料自身的耐老化特性有關(guān)系，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行宇航服設(shè)計(jì)的同時(shí)也需要根據(jù)宇航服具體的使用年限來選擇對應(yīng)的防護(hù)面料，以此來達(dá)到保證航天員絕對安全的目的。

宇航服一般情況下都有著較長時(shí)間的服務(wù)期限，如若所選用的防護(hù)面料不能夠在其使用年限內(nèi)發(fā)揮自身作用的話，那么將會嚴(yán)重威脅到相關(guān)使用人員的生命安全。耐老化性能較強(qiáng)的防護(hù)面料不管是使用時(shí)間較長還是經(jīng)受外部其它因素的影響都不會發(fā)生太大的變化，仍然能夠使得宇航服在任何時(shí)候都發(fā)揮出自身的防護(hù)功能，確保航天員工作生活的順利進(jìn)行。

2.2阻燃耐高溫設(shè)計(jì)

一般情況下，紡織品都是比較易燃的，不管是在明火狀態(tài)下還是高溫狀態(tài)下都會出現(xiàn)一些問題，但也存在一些有著阻燃耐高溫的防護(hù)面料，這些防護(hù)面料便是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行宇航服設(shè)計(jì)時(shí)的首選材料。將阻燃耐高溫的防護(hù)面料與具有其它性能的防護(hù)面料結(jié)合到一起使用，功能之間的相互結(jié)合將最大程度上放大宇航服的各個(gè)方面性能，使得其在不同的環(huán)境中都能夠起到較為重要的作用。

航天員在進(jìn)行工作時(shí)可能會遇到各種各樣的情況，其中發(fā)生局部高溫的情況是極為常見的，而且溫度一般都將高達(dá)1200攝氏度，這個(gè)時(shí)候宇航服的阻燃耐高溫作用將顯現(xiàn)出來。阻燃耐高溫設(shè)計(jì)是宇航服保證航天員安全的根本所在，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行防護(hù)面料的選擇時(shí)既需要考慮面料的功能性，又要考慮其阻燃耐高溫性能，這樣才能夠確保航天員的生命安全，不斷推動航天事業(yè)的快速發(fā)展。

2.3防輻射設(shè)計(jì)

航天員的生活工作環(huán)境是處于地球外面的，沒有地球大氣層對輻射的縮減以及其它方面因素的影響，航天員所處環(huán)境中的輻射力度強(qiáng)度是極高的。如若沒有任何防護(hù)裝備的話，那么將會對航天員的身體健康造成極其嚴(yán)重的威脅;而且在航天器內(nèi)部也有著眾多的各種精密性設(shè)施設(shè)備，這些設(shè)施設(shè)備也會放出一定程度的輻射，同樣也能夠?qū)教靻T造成一定程度上的影響。

因此在選擇宇航服防護(hù)面料時(shí)也需要對其防輻射的性能進(jìn)行檢測。電磁輻射以及其它輻射都會對航天員的內(nèi)臟、血液等造成極為嚴(yán)重的危害，甚至還可以直接威脅到航天員的生命安全，而宇航服則是保證航天員不受輻射威脅的關(guān)鍵所在。因此不管是艙內(nèi)宇航服還是艙外宇航服，只有防輻射性能以及其它方面的功能都是達(dá)到航天員生活工作需求的標(biāo)準(zhǔn)，才能夠保證宇航員的生命安全，才能夠確保航天事業(yè)的不斷向前發(fā)展。

三、宇航服防護(hù)面料性能的發(fā)展趨勢

宇航服防護(hù)面料的選擇使用能夠直接關(guān)系到其所發(fā)揮出來的防護(hù)作用，因此相關(guān)工作人員在對宇航服防護(hù)面料進(jìn)行選擇時(shí)需充分考慮其各個(gè)方面的性能以及所能發(fā)揮出來的作用。通過相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查可以得知，宇航服防護(hù)面料自身的性能不僅需要滿足綜合安全性這個(gè)發(fā)展需求，還需要擁有著一定的性能協(xié)調(diào)性，這樣才能夠通過不斷改進(jìn)相關(guān)技術(shù)使得不同種類防護(hù)面料性能充分互補(bǔ)，將宇航服的防護(hù)功能不斷進(jìn)行放大。

3.1綜合安全性

宇航服在各種惡劣的環(huán)境下都起著較為重要的防護(hù)作用，保障著航天員的生命安全不受到其它特殊因素的影響，而防護(hù)作用的發(fā)揮便主要依靠的是宇航服上面的各種紡織而來的防護(hù)面料。不同的防護(hù)面料性能也是有所不同的，而選擇防護(hù)面料不僅需要考慮其能夠發(fā)揮出來的作用，還需要考慮其綜合安全性。

例如有的防護(hù)面料雖然具備著較強(qiáng)的防輻射功能，但是同時(shí)其也是一種較為易燃的材料，這樣的話該種防護(hù)面料則不適合用于宇航服的制之中。因?yàn)殡m然其能夠起到較為明顯的防輻射作用，對于航天員有著一定的保障功能，但是其易燃的特性同樣也威脅著航天員的生命安全，總體上來說還存在著一定的危險(xiǎn)性，不具備較強(qiáng)的綜合安全性。因此宇航服防護(hù)面料未來的發(fā)展趨勢應(yīng)當(dāng)不斷趨向于綜合安全性，以此來達(dá)到提高宇航服防護(hù)能力的目的。

3.2性能協(xié)調(diào)性

想要不斷提升宇航服的防護(hù)能力那么則需要不斷選擇性能協(xié)調(diào)性更好的防護(hù)面料，防護(hù)面料所能發(fā)揮自身防護(hù)作用一方面依靠的是自身本身的性能，另一方面則依靠的是自身材料與其它種類防護(hù)面料之間的協(xié)調(diào)性。只有不同防護(hù)面料之間的性能互補(bǔ)，才能夠更好的發(fā)揮出宇航服的防護(hù)作用，如若不同防護(hù)面料之間存在著不良反應(yīng)的話，那么反而還可能降低宇航服的整體防護(hù)能力。

隨著航天事業(yè)的愈加成熟，各種新材料、新工藝也是不斷地涌現(xiàn)出來，只有根據(jù)實(shí)際情況選取更加適合的各種防護(hù)面料，通過防護(hù)面料之間的性能協(xié)調(diào)性來起到放大不同功能的作用，才能夠保證宇航服發(fā)揮出更加優(yōu)秀的防護(hù)功能，為航天事業(yè)不斷的保駕護(hù)航。

3.3不斷改進(jìn)相關(guān)技術(shù)

宇航服防護(hù)面料的性能與特征并不是決定宇航服防護(hù)能力的唯一所在，設(shè)計(jì)人員對宇航服的設(shè)計(jì)以及其它制作工藝等都能夠嚴(yán)重關(guān)系到宇航服的整體防護(hù)功能。防護(hù)面料只是制造宇航服以及發(fā)揮防護(hù)功能的根本所在，還需要依靠其它技術(shù)來使得所有防護(hù)面料的不同功能相互疊加到一起，使得宇航服具備更加齊全的防護(hù)功能。不斷改進(jìn)相關(guān)技術(shù)也是宇航服防護(hù)面料性能未來的發(fā)展趨勢，通過不同的工藝從更多更新穎的材料中挑選研發(fā)出性能更加良好的防護(hù)面料，以此來不斷加強(qiáng)宇航服的防護(hù)能力。

四、結(jié)束語

總而言之，宇航服防護(hù)面料性能與特征對于其防護(hù)能力來說都是極為重要的。在未來的不斷發(fā)展過程中，相關(guān)行業(yè)應(yīng)當(dāng)持續(xù)加強(qiáng)對宇航服防護(hù)面料的研究，這樣才能夠從根本上滿足宇航服越來越苛刻的需求，對航天員起到更加重要的防護(hù)功能。