书城科普读物神秘的太空世界丛书:太空生活全接触
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第23章 预防失重的防护服

在航天活动中,预防宇航员失重的服装防护服大致有两种,即加载式防护服、负压式防护服。

加载式防护服

加载式防护服的功用在于给人体支撑组织及骨骼肌肉施加载荷。

在大、小腿处于平均生理夹角的状态下,加载服可给人体支撑—行走组织施加达体重50%的载荷。据资料表明,“企鹅”型加载式防护服是由带有拉紧机构的连身衣和皮鞋组成。弹性元件选用橡皮绳(阻尼)。而橡皮绳的松紧借助带子调整。

为了给小腿肚及足部肌肉加载,“企鹅”服配套皮鞋的头部套有马镫,服装质量约25千克。

预先调整好的“企鹅”型加载服可自行穿脱。这种服装有良好的卫生性能,可作为日常服装穿用。向肩部及腰部传输载荷的部位衬有垫子,这便有利于应力的均匀分布。擦伤和红肿的可能已压缩至最低。

对这类服装的基本要求之一就是弹性件的张紧程度要便于调节,也就是说机体支撑和肌肉组织的张紧度可依照宇航员的愿望以绝对值调节,也可按身体部位或肌肉群随意调节。

由于身体的上、下两部习惯的静载荷有着很大的不同,这种服装的腰部起着重要的作用。其上缘与躯干阻尼器相连,而下缘与腿阻尼器接在一起。在腰部收紧的情况下,可分别调节上、下两部的张紧度,甚至使躯干载荷为零而把下肢载荷调至最大。屈肢和伸肢的载荷也可在宽广的范围内调节,调节带部位要容易够着。

既然主阻尼器全是成双配对的,那么不管下肢的各个部分处于哪一种状态,也就是说不管膝部关节处于什么角度下,都可以达到力的平衡状态,而加于骨骼的载荷都是恒定的,与这些角度无关。

试验结果表明,“企鹅”型加载式防护服可使运动动能增长1~2倍。

负压式防护服

负压式防护服的用途是在人体下半部四周建立负压,并对其支撑—肌肉组织以纵向载荷,以防其在长时间失重作用下发生障碍。

“联盟”号上用的负压式防护服为“凤头麦鸡”型,做成气密裤的形式,裤腰部分具有刚性。

裤腿的波纹管式外壳系用不透气织物制作。外壳内的若干金属环用以防止裤腿在建立起负压时收缩。波纹管式的皱褶有助于外壳沿轴向收缩,同时给人体支撑—肌肉组织施加载荷,裤腿与铝合金制的鞋子相连。

而腰部装有气密“围腰”、编织带和仪表。围腰系用涂胶布制作,用腰带贴身地系在宇航员身上。仪表有真空度调节器(节流机构)、真空(安全)活门和真空度指示器。

衣内真空度(负压)由装有真空泵的便携式装置提供。真空泵由电机驱动,舱内空气通过真空度调节器进入服装,再由衣内流入泵体,而后排入环境,从而在衣内建立真空度,同时实现通风换气。

旋紧节流机构的帽盖可使服装耗气量减少,而衣内真空度增加。给下身建立负压的服装在结构上有许多长处,比作用相同的固定(容积)囊要好。这种别具一格的服装可按预防心血管变化的要求延长减压时间。宇航员穿上这种服装,再以电缆与飞船的机载系统连接,而缆长随意。所以,宇航员几乎保有在轨道站内到处移动的自由,可以采取各种不同的体位来行使自己的专业职责。而该服装的结构足可保证它能长期使用。

在衣内建立负压之后,只要波纹部分折紧或橡皮绳拉紧即可产生出力量,作用在身上。

在衣内建立负压可产生一种头向上转身的感觉。促成这种感觉的不仅是压力的重新分布,而且还有在脚掌上出现的压力。在用飞机模拟的重力状态下,重力防护服工作后,总是觉得足部所在之处为下方。

作用在身上的压力与衣内真空度成正比。真空度约66千帕(50毫米汞柱)时,作用在身上的压力等于450~550牛顿。此时,腿部移动困难,其动能显著增长。然而静息状态下,当真空度在40千帕以下时,动能的消耗并不发生变化。知识点背包装置背包装置又被称为便携式生命保障系统,主要由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统等组成。它能够为航天员提供呼吸用氧,并控制服装内的压力和温度,清除航天服内二氧化碳、臭味、湿气和微量污染。当航天员出舱活动时,将背包装置与舱外航天服配套使用,可以保证航天员在舱外活动长达8~9小时之久。