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一款航天服设计
EMU航天服
新浪科技讯 据美国《心理牙线》杂志4月2日报道，如果没有航天服的保护，宇航员根本无法在环境恶劣的太空中生存。从概念到原型再到最后投入使用，与航天服有关的很多东西可能是你不知道的。为了帮助读者了解航天服，《心理牙线》杂志采访了美国宇航局约翰逊航天中心先进航天服设计团队的航天服工程师林赛-艾奇逊，披露了航天服设计过程中的一系列秘密。
1.设计师需具备一系列技能
艾奇逊表示航天服设计师需要具备一系列技能，尤其是创造力和批判性思维。她说：“你需要关注细节，提出非常精细的测试计划。在与人类测试人员合作时，你不得不设计一种测试，获得测试者对你的设计的具有建设性的反馈，例如舒适度。如何定义舒适度？你必须站在工程学的角度考虑这个问题，设计和制作穿着舒适的航天服。”航天服需要具有创造性，将不同领域的技术融合在一起。
2.按任务要求设计
艾奇逊表示设计一款新型航天服时，宇航局的工程师必须回答两个问题，即“要去哪里？”和“要做什么？”，帮助他们确定航天服的结构。工程师的设计工作首先着眼于宇航员将要前往的太空区域。目标区域分为两种，一个是微引力区域，一个是行星环境。工程师根据目标区域的具体环境决定航天服赋予宇航员拥有多大的机动能力。此外，工程师还要考虑宇航员将要面临的辐射水平、温差以及微流星体风险。
接下来，工程师必须考虑宇航员将从事何种任务这个因素。例如，是否要用手移动身体？是否会处在微重力环境下？是否用脚行走？是否要登陆行星表面？是否使用工具进行挖掘？是否使用工具带携带各种工具和利用上肢执行任务？是否需要具备自治能力？艾奇逊表示：“如果你要登陆行星表面并且是距离地球很远的星球，你需要研发更多技术，让航天服具备自治能力，允许宇航员具备舱外活动能力。如果是在空间站，你会与飞行控制人员进行大量直接接触。在这种情况下，我们可以放弃一些信息技术，让飞行控制人员帮助我们。”
3.新航天服需要新靴子
人们最熟悉的航天服可能要属舱外机动套装(EMU)。这款航天服在设计上用于微重力环境，允许宇航员用双手完成各项任务。为了让宇航员具备维修国际空间站、太空望远镜和进行太空行走的能力，EMU航天服在设计上让宇航员的肩膀、双手和手臂部位拥有很大的机动能力。艾奇逊表示：“你利用航天服的下半部分稳定身体，让你在机械臂末端上时拥有一个稳定的工作平台。如果身体摇摇晃晃，你干不了任何工作。”
包括Z-2在内的新航天服针对行星环境设计。艾奇逊和其他设计师用了很长时间设计腕部和胯关节以及靴子。她说：“这是‘阿波罗’号任务后我们第一次设计靴子。在不同于地球的引力环境下，你的行走方式会发生变化。现在，我们正在设计适于在火星或者月球表面行走的靴子。EMU采用的是硬底靴，新航天服的靴子与之截然不同。”
为了确定何种靴子最适合新航天服，艾奇逊在2008年对不同靴子进行了大量行走测试。她说：“我们在不同重力环境下测试靴子。测试就像在跑步机上行走一样，由于索具支撑航天服的重量，你会觉得自己就像在重力为地球3/8或者1/6的表面行走一样。”。研究小组在航天服下肢部分安装一系列运动捕捉标记，分析足部、脚踝以及臀部在不同重力环境下如何移动。她说：“我们在测试中发现人们在不同重力环境下行走时往往臀部摇摆，就像飞跑一样。通过对此进行研究分析，你能够确定靴底柔软度和硬度需要达到怎样的程度才能降低行走难度。”目前，研究小组仍在对设计进行评估，现在的关注焦点是一款适于徒步旅行的靴底。艾奇逊说：“这种靴底的前足部位较硬，中足部位较为柔软，适于需要跪下才能完成的任务。”
4.减轻重量是目标
EMU的重量达到惊人的300磅(约合136公斤)。不过，身处微重力环境下的宇航员并不会感受到这一重量。艾奇逊表示包括背包在内的阿波罗航天服在地球上重180磅(约合82公斤)，但在月球上只有30磅(约合14公斤)。穿上这种航天服时，宇航员的行动受限。新航天服的目标是让宇航员在拥有很大行动能力的同时减轻重量。她说：“提高行动能力时，我们需要增加轴承等硬件，轴承很适于加压服，但会增加重量。我们正在研究如何在添加硬件的同时保持航天服低重量的方式。目前，我们将目光聚焦钛材料，这种材料能够让轴承的重量减少大约30%。此外，我们也考虑采用新型合成材料，用于上肢、臀部以及较短部位。”艾奇逊表示新型航天服Z-2的重量将比EMU少大约20磅(约合9公斤)，并不算太轻。“不过，我们让下肢拥有全部功能，这是以往的航天服所不具备的。”
5.设计工作从老型号着手
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