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(huì)將宇航員的行動(dòng)能力減少40%，而麻省理工太空航空學(xué)院的達(dá)瓦教授設(shè)計(jì)出來(lái)的“生物服”卻能更好維持宇航員的力量感和行動(dòng)力。這種緊貼皮膚的宇航服將會(huì)像人的第二層皮膚一樣，在提供保護(hù)的同時(shí)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(guò)的宇航服，都和我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)航天試驗(yàn)中看到的相去甚遠(yuǎn)，前者大多是緊身設(shè)計(jì)，好像蜘蛛俠身上那層靈活柔韌的外皮，只不過(guò)作為宇航服，它們不太會(huì)以紅色出現(xiàn)；但是現(xiàn)實(shí)中的宇航服似乎總也無(wú)法擺脫僵硬笨重的外型，這種宇航服看上去仿佛一個(gè)吹脹的氣球，被包裹在其中的宇航員無(wú)論做什么動(dòng)作，都會(huì)顯得艱難、笨拙。

　　雖然科幻電影里的宇航服不足以形成對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)?在真正的航天試驗(yàn)里，宇航服的安全性能和實(shí)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(duì)未來(lái)宇航服的設(shè)想。

　　好在航天航空方面的科學(xué)家們從來(lái)沒有忽視過(guò)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(lái)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(lái)，這種宇航服不會(huì)像傳統(tǒng)宇航服一樣妨礙人的行動(dòng)，重量應(yīng)該控制在45 公斤左右，而傳統(tǒng)宇航服卻往往重達(dá)150 公斤。

　　美國(guó)麻省理工大學(xué)太空航空研究院的教授達(dá)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(gè)樣板，這個(gè)樣板已經(jīng)解決了很多生命維持方面的問(wèn)題，只是作為最初版本，還不適于用作太空行走。但是達(dá)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(guó)再次登月”計(jì)劃中擔(dān)當(dāng)重任。

　　緊貼皮膚的宇航服

　　麻省理工大學(xué)太空航空研究院的科學(xué)家常常會(huì)把這種能夠緊貼在皮膚上的宇航服稱作是“雜交產(chǎn)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(shí)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(dòng)地承襲傳統(tǒng)宇航服的設(shè)計(jì)，它將被背在宇航員的身后，在太空活動(dòng)的過(guò)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(gè)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(nèi)加壓”的方式為宇航員創(chuàng)造大氣壓強(qiáng)，這也是傳統(tǒng)宇航服看起來(lái)十分臃腫的原因。

　　“生物服”則采用了一種“機(jī)械反壓”的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)加壓。和傳統(tǒng)宇航服一樣，“生物服”也是采取多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，除了內(nèi)衣層、排汗和散熱層之外，達(dá)瓦教授還是用一種可以被準(zhǔn)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(dá)瓦教授蒙上了一層高級(jí)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(dá)瓦教授用一種高分子聚合物的凝膠填充進(jìn)去，這些凝膠在受熱的條件下會(huì)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(wù)時(shí)，宇航服一旦感受到高溫，無(wú)論來(lái)自太空輻射還是來(lái)自于宇航員自己的呼吸過(guò)程，這種溫度都足以讓凝膠膨脹起來(lái)。但是凝膠的膨脹卻無(wú)法向外擴(kuò)散，因?yàn)楸韺用媪鲜蔷o繃的，于是只能向內(nèi)擠壓，這種擠壓到最后會(huì)形成一種內(nèi)壓力，和宇航服內(nèi)氣體加壓的效果相同，但“生物服”完全不會(huì)變臃腫，同時(shí)也省去了氣體加壓設(shè)備的重量。

　　“為人設(shè)計(jì)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(zhì)上的差別么？達(dá)瓦教授介紹說(shuō)：“傳統(tǒng)的宇航服都是為了完成某種任務(wù)而打造的，但‘生物服’卻是一件為人設(shè)計(jì)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(dòng)能力往往會(huì)減弱40%，當(dāng)他們?cè)谔�空中完成某�?xiàng)任務(wù)的時(shí)候，即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作，他們也很難做到得心應(yīng)手。但是“生物服”卻能在保障安全的同時(shí)，能讓宇航員保持靈活性和一定的力量感。

　　達(dá)瓦教授和她的研究團(tuán)隊(duì)曾用3D圖像研究人在行走或發(fā)力時(shí)的肌肉運(yùn)動(dòng)，最后他們發(fā)現(xiàn)肌肉在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些具有支撐作用的力的線條，于是達(dá)瓦教授讓她的“生物服”按照這些線條的紋路縫制起來(lái)，以保證這些線條在運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(hù)和隔離的作用。

　　“傳統(tǒng)的宇航服只是把關(guān)節(jié)的部位設(shè)計(jì)成軸承，或者把需要活動(dòng)的地方設(shè)計(jì)成彎頭，但是這樣宇航員的活動(dòng)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(dòng)�！边_(dá)瓦教授說(shuō)，“那么它將能使宇航員在月亮或火星上的行動(dòng)更加自由，如履平地�！�

--來(lái)源：外灘畫報(bào)