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世界新型航天服研发一瞥

2020-03-30

中国纤检 2020年1期
关键词:太空服宇航服维珍

确定无疑,人类要在太空中生存,就必须挑战极限。例如,承载人类的飞行器空间十分有限,所有需要带去太空空间站的东西均需装入一袋子,宇航员所有使用过的东西都须留在身边。显然,研发新型的宇航服已势在必行,这样就可让太空袋多功能化;太空用充气产品也应运而生。实际上,人类在太空生活需要更柔软的纺织品,以创造既实用又舒适的环境。所以,未来太空任务中使用的系列纺织品对纺织服装的研发具有十分重要的意义。

当然,制作航天服的风险也非常高,因为必须仔细考虑原材料质量和生命周期,以及如何组装和使用成品。如将宇航员固定在空间站外,需要用一根绳索,它必须防故障,且绳索不会脱落。人处在零重力的极端环境中,就需要极端条件下的产品。

独特的零重力环境挑战

在失重状态的太空环境中,需要解决的挑战之一就是人体出汗。体温过高时,汗液蒸发会使身体降温。在地球上使体温处于平衡的条件却无法在太空实现,因为在零重力下,无法实现热量对流,实现平衡。正如NASA技术顾问玛丽·哈卡姆所解释的那样,人在太空中,水分往往会停留在皮肤表面。

德国霍恩斯坦研究院因此设立了专门的研究项目,旨在为这个“棘手”的问题提供解决方案。该院高级科学专家简·贝林格曾介绍他们在国际空间站方面取得的试验成果,即太空服所需要的不仅仅是舒适感,更需要如何处理发热较快的问题,而怎样避免热量失衡成为关键。此外,宇航员每天需要锻炼两小时,以降低患心血管疾病的几率。身穿的服装也需要配合锻炼。2017至2018年,国际空间站分别做了两次Spacetex试验,收集了3件试验衬衫的数据,这些衬衫是用专利配方面料研制而成。研究发现,其中一件衬衫在对宇航员皮肤保湿上有更好的效果。Spacetex试验为极端环境下的服装提供了新的蒸发冷却型面料。测试有助于科学家了解水分对流和蒸发部分的热量损失及对人体的影响。新型太空服不仅需要处理汗液问题,人体气味控制也有待解决。NASA高级纺织工程师伊芙琳·欧朵夫也就汗液、服装和气味控制的问题发表见解:“不管是否经过处理,聚酯纤维上总是有气味的。”而NASA现在正考虑使用美利奴羊毛制作太空服,原因是这类纤维可缓解并抵消气味。

在研发航天服时,要解决汗液的问题显得相当困难,因为航天服本身是封闭的系统,汗液不能蒸发。在这样的条件下,就只能研究如何保持航天服温控,以减少宇航员出汗。

NASA计划2024年重返月球,他们还面临其他太空服挑战,因为月球表面有非常细小的尘埃,其厚度约为0.05微米,它们犹如无数块小刀片,能切割周围的一切柔软物质。

NASA认为,过去的太空服是由他们自己完成研发的,但今后太空所需要的所有纺织品都将移交给纺织业界完成,因为纺织服装业已具备研发智能穿戴的条件,并且未来的太空纺织品需求量极大,条件也要求更高。在将来,技术纺织业将成为太空技术的一部分,这个行业有能力也有时间来解决太空中所遇到的纺织服装问题,而且理应如此。

世界首款大众型太空服

美国安德玛公司近日发布成功研发一款宇航服。他们与理查德·布兰森所创维珍银河公司(Virgin Galactic)合作研发,专供宇航员飞行太空时穿。两家公司正通力合作为维珍银河推出全套太空服,据称,这是第一套“专为大众设计的”太空服。该套太空服包括宇航服、训练服、宇航鞋,以及一件限量版的夹克衫。

该公司称,其中之一的主要组件利用了名为Rush的工艺,它是一款具有特殊功能的技术纺织品,有助于肌肉恢复,且因其使用红外线热,可使肌肉生长及恢复得更快。2019年年初,该公司就宣布成为维珍银河独家技术太空装研发合作伙伴,安德玛负责为其开发系统太空服。

创新一直是安德玛公司核心文化的一部分,其品牌在诸多领域引领世界,诸如热装备系列(HeatGear)、冷装备系列(ColdGear)、复原睡衣系列(Recovery Sleepwear)、缓震跑鞋系列(UA RUSH)等产品的发展都具有创新意义。安德玛旗下团队与维珍银河合作,致力于开发安全、实用、舒适的系统太空服,在经典宇航服及宇航鞋上注入其公司元素,以塑造下一代太空旅行者着装方式。

该公司创始人兼首席执行官凯文·普朗克表示,安德玛员工皆为其不断进步及创新而感到自豪,但很少遇到如太空装这样具有挑战意义且令人兴奋的项目。研发太空飞行装独特且苛刻,与众不同。安德玛利用其关键技术所做的设计将重新定义太空服的未来,并领先于时代的前沿科技。

UA | VG被视为人类机体处于太空时的第二层皮肤,这对安德玛而言,工艺的改进将提高宇航员的精神状态及全身血液流动。整个底层采用UA的新型Intelliknit面料,实现全面湿度及温度管控。从最热的沙漠到寒冷的太空,这类太空服基层均能提供温控及汗水管控,使不可能变为可能。新一代宇航服为深空蓝,由大气中淡蓝色元素与金色元素组成,灵感来自太空中太阳光线投射至地球上的影像。此外,维珍银河公司还在服装背部镶嵌DNA符号,这象征着宇航服与其任务的统一。

UA Clone宇航服是一种专有膨胀材料精制而成,它可依身体形状自动形成合身的服装,以实现精确贴合与零分散感,而宇航员的肘部和膝盖等关键部位则用UA-VG材质制成,以便宇航员获得最佳的灵活性及舒适度。UAH OVR缓震系统亦被整合至肩垫及颈部,这是为顺应高冲击区的需要研发出来。

宇航服内衬则采用了其他新面料,如豪华天丝(Tencel Luxe)、丝宾利(Spinit)及诺梅克斯(Nomex),旨在温控与湿控。这是因为未来宇航员在整个旅程中都可能经历各种温度。而UA系统服具备了调节冷热、光滑、快干、保湿、舒适及安全等功能,它集多种功能为一体,使所有性能集中于面料上,以确保未来宇航员拥有最舒适的体验。套装结构的一个重要部分包括功能特性,如多个口袋,用于存放必需品及个人物品,包括带有按键通话按钮的集成通信解决方案。每次太空服迭代都要经过VG团队主要利益相关者的严格测试,包括飞行员、太空飞船工程师、医务人员、宇航员教练及客户体验团队,以确保满足飞行任务的需要。

为太空行走设计的鞋袜

UA还带有克隆自适应技术,亦用于太空服,它可形成精确的脚部形状,以实现精确贴合及零干扰感,而UA Hovr缓震系统则采用了最柔软的泡沫塑料,旨在为功能性、舒适性及阻燃性鞋类提供支撑。该技术可消除一切干扰因素,当未来宇航员在失重状态下飘浮时,靴子光滑且柔软,也可避免勾住任何设备或其他宇航员。

EnerWear牌登月袜采用经太空测试的专利面料,为宇航员提供极舒适感并带有实用性,为永不停止的极限探索家设计。

为应对不断变化的环境,研发于2003年的Outlast面料是专为美国宇航局研发。该面料用相变材料(PCM)研制而成,可吸收储存和释放热量,使身体达到最佳热舒适。这使Outlast袜适合南到南极,北到戈壁滩,甚至上月球的任何极端天气,称为任何地理位置或艰苦环境下均适合人类穿戴的最佳袜伴侣,并且该款面料于2005年入选美国宇航局空间技术名品堂。

这款袜子里有微胶囊材料,可根据周围环境和人体所需温度吸收和释放多余热量,就像水一样,从固体变为液体,它是唯一通过太空测试并用于太空探测的相变材料。这款限量版登月袜由Outlast公司专利面料制成,共有4种颜色,分别是高级灰、星空黑、午夜蓝和大地棕,并且还会推出“美国星条旗” “月球人”和“历史足迹”3种创意设计版。

新型太空服将带来服装变革潮

新型太空服代表着纺织服装技术的最高水平。设计师认为,新一代宇航服将对宇航员的体验产生巨大的变革及情感影响。在与未来宇航员客户及VG团队进行交流时,他们就发现UA还能整合信息并反馈,要成功设计一套新型的现代宇航服还真的需要技术知识的支撑。比如UA服在心脏上方的夹克内侧增加了一个透明口袋,用以放置宇航员爱人的照片。此外,每个任务都有对应的独特功能,一些部分可从宇航服上取下,贴于未来宇航员的飞行夹克上,以便日常穿着。从性能角度确定功能性及安全性上来看,研发人员希望将太空服以标志性的安德玛风格带入地球人类生活,并希望大众能认可维珍银河的崇高目标及史诗般的成就。安德玛还能融入经典太空服的怀旧元素,它不仅源于过去的太空任务,还包括标志性太空电影,以重新定义其对太空服发展的看法,并创造出令人难忘的、不同于未来宇航员所见过的任何宇航新品。

毫无疑问,新型太空服与过去相比,更具有实用性和功能性。它将进一步推动实际纺织服装品牌的更新换代,也将引发新一代时装潮流的兴起,因此它虽是为将来的太空旅行做准备,但实则将掀起新一轮的世界纺织服装研发热潮。

(据https://www.textileworld.com/textile-world/knitting-apparel/2019/08/enerwear-celebrates-the-50th-anniversaryof-the-first-mission-to-the-moon-withlimited-edition-lunar-lander-socks/https://advancedtextilessource.com/2019/10/07/serious-about-soft-goods/https://www.innovationintextiles.com/fibres-yarnsfabrics/worlds-first-spacesuit-engineeredfor-the-masses/近期资料)

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