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太空噴氣背包

標籤:科技

太空噴氣背包像一把沒有座位的椅子,安在宇航員的背上,背包里充滿壓縮氮氣,航天員通過扶手上的開關控制24個微型噴嘴,噴射出壓縮氮氣,形成各個方向大小不同的反推力,實現各個方向的移動。

1概述

世界上第一次不系安全帶的太空行走,是1984年2月3日,美國「挑戰者」號太空梭上的兩名宇航員他們是在噴氣背包(MMU)也稱「太空和動艇」的幫助下完成這一過程。實際上它就是一個最小的宇宙飛行器。宇航員帶上這種噴氣背包,能在茫茫太空中隨心所欲地翻筋斗,旋轉、向上、向下、向前、向後自由移動,左右搖擺,或「高車定點」。宇航員說:「你只要動動手指頭,轉轉頭和眼珠就可以了。」因為在太空中既沒有重力又沒有阻力。為了保險起見,宇航員仍需系安全索。美國研製的噴氣背包的維持生命系統有效工作時間為7小時,能提供的最大速度是每秒13.4米。但這會很快耗盡能量,因此宇航員常用一根帶有刻度的小棒測量離開太空梭的距離,以保證能安全返回太空行走的時間一般不超過6~6.5小時。

2作用

在飛船的密封座艙中,由於失重,人處於飄浮狀態,只要用腳、手或身體的任

太空噴氣背包

太空噴氣背包
何部位碰一下固定物體,藉助反作用力可進行立體行走,到達空間的任何地方。人走出飛船的密封座艙,仍以原有速度與飛船一起作軌道運動,即仍處於失重狀態。由於太空為真空,也四處無著,無法靠人體自身的動作產生反作用力來達到行走的目的,只能靠噴氣背包代步。但走得多快和走得多遠,卻無法作出主觀上的判斷。因在廣闊無垠的太空,除同速前進的飛船外,沒有什麼物體可作參照物,既難以判斷速度的快慢,也難以判斷距離的遠近。同時,對看到的物體,也難以判斷它的大小,會將遙遠的星星看成是近在咫尺的小石頭,而如果眼前飄著一片小小的錫紙片,卻可能看作是遠在天邊的屏障。如果並排前行的飛船在轉動,長時間盯著它,更會使人暈頭轉向。
太空行走
從最早的繫繩裝置(世界上第一位太空行走的蘇聯航天員列昂諾夫就使用這種裝置)、機械臂、「牧羊鉤」裝置、發展到手持式機動裝置(HHMU,是最早的噴氣機動裝置,像一把手槍,有3個推力器,1個前噴,2個后噴,航天員用手控制各推力器的工作。但控制質量很差,稍有不慎就會飛離目標,需備有繫繩裝置才能返回原處重新飛行)、航天員機動裝置(AMU,這是第一種噴氣背包式裝置,具有良好的飛行與控制精度,可以保持±0.03米的位置精度和±0.009每秒米的速度精度)、載人機動裝置(MMU)和艙外活動救生輔助裝置(SAFER)等。
所謂機動裝置其實就是推動裝置,就「太空噴氣背包」,使用噴嘴噴出的高壓氣體,推動航天員的身體朝一定方向移動。機動裝置都是和艙外航天服配套使用的。因此,也可以認為機動裝置是艙外航天服的延伸,是航天員遨遊太空的「座駕」。
太空試驗
航天員機動裝置(AMU)在美國的天空實驗里曾使用這種機動裝置,外形就像一位長途旅行者背在身後的背包,背包內裝有高壓氮氣瓶,在背包周圍裝有14個噴嘴,分別指向上下、前後、左右。通過控制器打開噴嘴后,航天員不僅可以作上下、前後、左右移動,而且還能進行翻滾和旋轉運動。它的最大優點是能準確地進行身體定位,能讓身體保持任何姿勢。可惜的是這種機動裝置,僅在天空實驗室內做過試驗,沒有正式進入太空使用過。
載人機動裝置
(MMU)在太空梭上使用。它是一個大型的噴氣背包式機動裝置,重154千克,高1.27米,寬0.86米,厚1.22米。在其呈長方體的8個角上共安裝有24個推力器,每角3個,每個推力器的推力均為7.56牛。24個推力器分為主備份2組,在發生故障時可實現整個推力器的切換。推力器所用的推進劑為氮氣,2個氣瓶攜有氮氣11.8千克,能為航天員提供每秒20米的移動速度,而其控制系統的精度達到±1.25度並有自動姿態保持功能。該裝置有左右兩個控制手柄,平時處於收縮狀態,當裝到航天員背上后即自動伸出來,長短能夠調節。太空梭在每次飛行中都帶有兩個這種裝置。載人機動裝置在1984年中曾三次在太空梭上使用,大出風頭,原本是用作修復太空梭外表面防熱瓦的工具,由於當時防熱瓦未發現有重大問題,為此坐了幾年「冷板凳」,終於在修復和回收衛星中一展身手,僅僅在1984年就出手3次:第一次航天員背著該載人機動裝置進行太空行走,最遠走了100米;第二次航天員依靠該裝置抓獲了太陽峰年衛星,第三次兩名航天員依靠該裝置捉住了兩顆未進入軌道的通信衛星。
艙外輔助裝置
(SAFER)是20世紀90年代后,美國航空航天局又研製成功用於太空救生的新型機動裝置,主要供國際空間站使用。它是一種小型輕質的裝置,其體積為高0.35米、寬0.66米、厚0.25米、重37.6千克,平時不用時可以摺疊起來放置。它也有24個氮氣推力器,分別裝在背包的4個角上,每角安裝6個,每個推力器的推力為3.56牛,通過手動控制,航天員可以實現上下、左右、前後移動並能使航天員在太空中保持所需要的姿態,有利於救生。該裝置在太空中能推動航天員以每秒3米的速度移動。

3舉例

蘇聯從20世紀60年代開始也進行過載人機動裝置的研究,其典型代表作是用於暴風雪號太空梭及和平號空間站的YMK裝置。其總體構型與美國的MMU相類似,採用32個推力為5牛的氮氣推力器,並分為2組可互作備份。航天員可獲得每秒30米的移動速度。1990年俄羅斯航天員在太空行走時曾使用過,移動的距離最大可達100米。
~6.5小時。萬一宇航員不能自己走回太空梭,可以用牽引纜索把他拉回來。
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