摘要 美国国家航空航天局 (NASA) 已经开发出多种用于执行舱外活动 (EVA) 或太空行走的宇航服系统。这些宇航服系统包括阿波罗舱外机动装置 (EMU)、航天飞机和国际空间站 (ISS) EMU 以及探索 EMU (xEMU)。每个宇航服系统的功能都相同。但是,根据与任务目的相关的系统所注入的技术,每个宇航服系统的配置都不同。每个宇航服系统都由许多组件组成,而针对操作的集成环境会导致复杂的集成系统。自阿波罗以来,NASA 已投资了多种技术,这些技术以不同的版本构成了这些宇航服系统。阿波罗 EMU 设计于 20 世纪 60 年代,重点是帮助人类首次登上月球。航天飞机 EMU 设计于 20 世纪 70 年代,用于可重复使用的微重力操作,该操作始于 20 世纪 80 年代初。航天飞机 EMU 得到了增强,以方便在国际空间站上长期运行。在过去的 15 年里,NASA 一直在设计、开发和测试一种新的太空服系统 xEMU,它被认为是一个设计、验证和测试单元。NASA 计划让第一位女性和第一位有色人种登上月球。NASA 最近通过一项新的合同安排与业界合作,提供重返月球和继续在国际空间站运行所需的 EVA 服务。太空服系统很复杂。了解要求、操作环境、必要的技术和集成的太空服系统至关重要。此外,了解技术融合过程以满足任务目标也至关重要。本文将回顾 EVA 的太空服系统和太空服内的几个组件功能,以及从阿波罗到 xEMU 的这些技术的系统比较。关键词:美国国家航空航天局;NASA;太空服;舱外活动;舱外活动;太空行走;舱外机动装置;EMU;阿波罗;航天飞机;国际空间站;国际空间站
技术进步推动着我们的未来。一项技术的成功实施推动了其可能性。美国国家航空航天局 (NASA) 投资了许多已被证明成功的技术。我们希望从这些成功中学习。为了使一项技术发展、成为现实并融入 NASA 的任务,必须存在一系列以成功为导向的因素,以使该技术取得成果。了解这些因素有助于降低技术融合的复杂性,并弥合技术开发人员和系统集成商之间的差距。获得的知识可以促进技术的设计、开发、测试和融合,使其更加有效和高效。成功的技术融合是复杂的,当先进技术融入复杂系统时,可能会更加艰巨。NASA、行业和学术界希望了解融合过程,并衡量将先进技术融入复杂系统的成功程度。本文重点介绍需要成功融合技术的复杂系统。这些系统包括 NASA 用于舱外活动的宇航服,包括阿波罗舱外机动装置 (EMU)、航天飞机/国际空间站 EMU 和探索 EMU (xEMU) 架构。xEMU 中将介绍几种生命支持技术。我们将讨论这些技术以及评估注入途径的方法。这些生命支持技术注入宇航服架构的途径可以作为技术注入月球和火星表面其他架构的基准。宇航服系统架构作为案例研究可以提供技术知识基础,帮助 NASA 和行业的项目经理和系统经理更有效、更高效地整合先进技术。
技术开发团队的努力、工作状态以及长期技术开发重点和活动的总结。在过去的两年中,该团队专注于舱外机动装置 (xEMU) 的开发和详细设计,以支持两个并行任务:xEMU 国际空间站 (ISS) 演示配置的交付截止日期为 2023 年,以及支持 2024 年登月的行星行走服配置。将审查 xEMU 的基准设计。将介绍设计验证测试 (DVT) 的结果,并讨论其对硬件满足飞行要求的能力提供信心的能力。在可能的范围内,将提供对探索舱外活动服务 (xEVAS) 合同的影响评估。最后,将简要回顾长期压力服挑战和技术差距,以了解先进压力服团队的技术投资重点和未来探索任务的需求。
自成立以来,NASA 一直致力于推动航空航天科学的发展。NASA 科学技术信息 (STI) 计划在帮助 NASA 维持这一重要作用方面发挥着关键作用。NASA STI 计划由机构首席信息官主持运作。它负责收集、组织、归档和传播 NASA 的 STI。NASA STI 计划提供对 NTRS Registered 及其公共界面 NASA 技术报告服务器的访问,从而提供世界上最大的航空航天科学 STI 集合之一。研究结果在非 NASA 渠道和 NASA 的 NASA STI 报告系列中发布,其中包括以下报告类型: 技术出版物。已完成研究或重要研究阶段的报告,介绍 NASA 计划的结果并包含大量数据或理论分析。包括被认为具有持续参考价值的重要科学和技术数据和信息的汇编。与同行评审的正式专业论文相对应的 NASA 论文,但对手稿长度和图形展示范围的限制没有那么严格。 技术备忘录。初步或具有专业意义的科学和技术发现,例如快速发布报告、工作文件和包含最少注释的参考书目。不包含广泛的分析。 承包商报告。NASA 赞助的承包商和受资助者的科学和技术发现。
除了宇航服外层,Prada 在材料和生产工艺方面的深厚知识和经验还支持了创新工作。Prada 的设计和产品开发团队与 Axiom Space 工程师合作,制定定制材料建议和功能,既能保护宇航员免受月球环境的独特挑战,又能在视觉上激发未来的太空探索。Prada 的专业知识使先进的技术和创新的缝纫方法能够弥合高度工程化的功能性和美观的白色外层之间的差距,为宇航员提供更高的舒适度,同时提高材料的性能。
1,2 学生,NHVPS,班加罗尔 3 讲师,NHVPS,班加罗尔 摘要:自 20 世纪 30 年代以来,宇航服一直是太空探索不可分割的一部分。在 21 世纪,太空探索面临着比以往更多的挑战,为了满足日益增长的需求,一些公司开始考虑宇航服设计。宇航服存在许多问题,包括笨重、水循环问题、过时等 [13]。这些问题都有不同的解决方案,但这些公司的任务是将所有这些问题解决后整合到一件宇航服中。这些问题通过采用混合机械压力和聚乙烯宇航服得到了解决。与麻省理工学院的 BioSuit 类似,我们的宇航服使用机械压力来提供必要的压力,但通过使用相变材料 Rubitherm RT82,BioSuit 不再需要使用电源持续供热。聚乙烯纳米颗粒层可提供必要的辐射防护。关键词:机械压力、聚乙烯、石墨烯、碳纳米管、相变材料、凯夫拉简介:宇航服是在超地球条件下保护人体的服装。它们主要为宇航员提供压力、氧气、水、冷却、防电离辐射和微陨石的保护。现有的宇航服被称为舱外机动装置 (EMU)。SpaceX 等私人组织已于 2026-2027 年启动火星登陆计划 [4]。随着这一目标的临近,SpaceX、NASA、JPL 和其他公司一直在寻找适合这项任务的宇航服。由于太空技术的高速发展,当今世界对更好的宇航服的需求比以往任何时候都更为迫切。目前的宇航服存在许多问题,如漏水 [8]、音频/无线电通信问题、行动障碍等。解决这些问题对于宇航员的安全是必要的,尤其是考虑到未来的火星任务即将到来,而这类任务需要稍微多功能的设计。就火星而言,开发宇航服需要我们考虑到其恶劣的气候,那里辐射高,大气压只有 600-700 Pa。 [1] 我们也知道太空中的压力为零,所以深空和火星宇航服的开发有很大不同。因此,我们的目标是打造一套适用于这两种任务的多功能宇航服。文献综述:NASA xEMU https://oig.nasa.gov/docs/IG-21-025.pdf
简介:火星 2020/“毅力号”探测器携带一套宇航服材料,作为 SHERLOC* 校准目标的一部分 [1]。作为常规校准程序的一部分,SHERLOC 会定期分析这些材料,并生成有关其在火星表面环境中降解情况的丰富数据集。校准织物最大化 (Max-CF) 项目将有效地将 SHERLOC 数据转化为宇航服材料使用寿命的衡量标准,方法是将第二组材料暴露在火星舱中,使用 JSC 的类似 ACRONM** 仪器复制 SHERLOC 测量值,然后进行材料测试(包括拉伸测试)。这些数据可用于指导宇航服设计和/或材料开发,提高未来火星任务的机组人员安全性。这将部分解决 NASA 的战略知识差距 8(火星表面技术),该差距指出需要开发技术以“维持人类在火星表面的生活 [并] 实现人类的流动和探索” [2]。本摘要描述了整个 Max-CF 项目以及迄今为止实验室研究的进展。
舱外机动装置 (EMU) 内的现行废物管理系统由一次性尿布——最大吸收服 (MAG) 组成,它可以在长达 8 小时的舱外活动 (EVA) 期间收集尿液和粪便。长时间接触废物会导致卫生相关的医疗事件,包括尿路感染和胃肠道不适。从历史上看,在使用 MAG 之前,宇航员在开始体力消耗大的太空行走之前会限制食物摄入量或食用低残渣饮食,从而降低他们的工作绩效指数 (WPI) 并带来健康风险。此外,目前的 0.95 升宇航服内饮料袋 (IDB) 无法为更频繁、更远距离的太空行走提供足够的水,这更有可能出现需要延长离开航天器时间的应急情况。每磅货物运往太空的高昂运输成本和资源稀缺性加剧了这些挑战,凸显了节水废物管理的必要性。本文介绍了威尔康奈尔医学院梅森实验室开发的一种新型宇航员宇航服内尿液收集和过滤系统,该系统可以解决这些卫生和补水问题。该装置通过外部导管收集宇航员的尿液,并使用正向和反渗透 (FO-RO) 将其过滤成饮用水,创造可持续的卫生循环水经济,增进宇航员的健康。这项研究旨在使用改进的 MAG 实现 85% 的尿液收集率。改进的 MAG 将由内衬抗菌织物的柔性压缩材料制成,尿液通过硅胶尿液收集杯收集,该杯因男性和女性宇航员的不同而不同,以符合人体解剖学。湿度传感器检测到杯中尿液的存在,便会触发通过真空泵的尿液收集。 FO-RO 过滤系统的目标是至少回收 75% 的水,同时消耗不到 10% 的 EMU 能源。为了满足健康标准,滤液保持低盐含量(< 250 ppm NaCl)并有效去除尿液中的主要溶质(尿素、尿酸、氨、钙)。