而由于“神舟7号”飞船要实现太空行走,执行舱外任务的航天员所穿的舱外用航天服,将接受更大的考验,所以在研制上需要实现更多的技术突破。
舱外航天服的基本功能,是保护航天员不受宇宙空间恶劣环境的影响,并为航天员个体提供赖以生存的微环境。
“神舟7号”的舱外航天服,将采取有保险绳的设计方式。这样可以既满足与飞船和地面保持通讯联系,也可以为舱外活动的航天员提供氧气、食物,同时排泄掉废物。
对此,专家认为,舱外航天服外层防护材料是其成型的关键所在,它应具备舱内服所不具备的防辐射、防紫外线、抗骤冷、骤热等功能。
因为出舱的航天员可能会遇到向着太阳的一面是200多度高温、背着太阳的一面是零下度的低温。这种骤冷、骤热的变化必须要使用特殊的材料及防护层。
为了应付极端变化的温度,大多数航天服都会用许多层纤维去隔热,并再用能够反射光的布料覆盖着最外层。
在呼吸作用中,每个人都会产生热,因此每当宇航员在进行工作时都会产生大量的热。
如果这些热不除去,皮肤便会产生大量汗水并覆盖着头盔,航天员会因此严重地脱水。为此,科研人员在航天服里设计了微型风扇或水冷式的布料去除过量的热。
例如,航天服最里面,有一件由尼龙和弹性人造纤维、特殊胶管织成的“长内衣”,从飞船中送出的冷水会流过这些胶管除去航天员身上过量的热量。
此外,航天服上有个纤维罩,包含免提装置的通讯用的麦克风及喇叭,配合宇航服中的传输器及接收器,可以使宇航员与地面控制中心及其他的宇航员通话。
每次太空行走,都会维持很长时间,而航天员身体会不断制造尿液,如果航天员需要再到飞船中用洗手间,会把太多时间浪费进出飞船的过程当中。
因此,这是极不现实的。为此,航天员都会穿上一块吸收尿液及排泄物的布。当工作完成后,这块布便会被弃掉。
航天员需要的食水被放在一个胶袋中。胶袋可容纳19公升的食水,由航天员嘴边的一条小管及饮管连接。胶袋有一个可放置壳类食物棒的长孔,供正在进行太空漫步的宇航员进食。
每个人都会呼出二氧化碳,航天员也不例外。在航天服这个密封的空间中,如不除去二氧化碳,那它的浓度会上升至危险程度,就可能导致航天员死亡。
解决的办法是,空气首先会进入一个装有木炭的盒子除去臭气,接着便会进入过滤二氧化碳的部分,随后,经过一个风扇,在纯化器被除去水蒸气后再回到水冷系统。
空气的气温维持在128度,航天服上的转换装置可提供长达7小时的氧气供应及二氧化碳的去除。
躯干壳体是舱外航天服的主体,是航天服的装配集成中心,各种设备、仪器都要与之连接,是舱外航天服研制的重中之重,承担这一研制任务的是中国航天科技集团运载火箭总装厂。
舱外航天服躯干壳体为铝合金薄壁硬体结构,与背包系统装配后共同承受地面运输、上升段的各种载荷,具有压力防护、载荷支撑、密封等功能,是名副其实的航天员的生命“盔甲”。
2006年2月14日,中国航天科技公司接到任务之初,正值我国航天高密度发射第一阶段之前的生产高峰期,运载火箭总装厂科研生产任务非常繁重。
为此,在首件产品研制过程中,运载火箭总装厂采用了工艺技术准备、工艺试验与产品设计并行;工装设计和产品设计并行;工装设计和工装制造并行的“三并行”工作方式。
概括地说,即是将产品设计、工艺设计、生产制造并行组织,统筹管理,有效地解决了时间紧、任务重、人员少的矛盾。
因为,舱外航天服研制在我国尚属首次,没有任何经验可循。躯干壳体更是造型复杂、结构紧凑、形状特异,产品性能和精度要求非常高。
为此,运载火箭总装厂先后攻克了躯干薄壳成型、门法兰电子束焊接、压力盔成型、滤波骨架成型、风管成型、焊接变形控制、整体协调工装等7项技术难关。
躯干薄壳是一件只有15毫米的薄壁零件,除了外形特异,还开有5个法兰孔,局部法兰孔甚至为负角度翻边,加工难度极高,常规工艺几乎无法实现。
运载火箭总装厂的技术人员在不同厚度、不同材料上反复进行成型和翻边试验。最后,他们用工艺焊缝及定位孔的工艺,解决了薄壳成型和定位问题。
除躯干壳体外,运载火箭总装厂还完成了航天服舱外头盔、下肢腰法兰、通风流量分配管路等产品的研制生产,为整个航天服的技术攻关和生产做出了突出贡献。
同年5月初,运载火箭总装厂顺利完成了首件舱外航天服试样生产任务。2007年7月,该厂又完成了首件正样产品研制以及模样、初样、正样转阶段的任务。