《首次空间出舱活动》PPT课件_OK

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航天员首次空间出舱活动内容
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国外“自由式太空行走”情况
• 进行“自由”式“太空行走”时，航天员在出舱 时还要要携带一套载人机动装置，上面装有20多 个氮气喷管，就如同背着一个小火箭，通过控制 火箭的方向和推力进行“太空行走”。按照设计， “自由”式出舱距离最远可以达到100米。
• “在国外，‘自由’式出舱使用的载人机动装置 的研制费用要上亿美元，一套装置的生产成本也 在1000万美元左右；‘脐带’式出舱技术相对比 较简单，也比较安全，国外首次进行‘太空行走’ 时都采用这种方式。
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神七航天员出舱活动模拟图
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航天员出舱过程很危险
• 出舱过程看似很简单，实际上很危险，出舱的过 程，要保证整个通讯的畅通，这也是测控难度大 大高于神六的原因。他说，舱外航天服的构造很 复杂，基本相当于一个飞行器，不仅能抗辐射， 抗高温低温，还要保持一个密闭的微循环。地面 测控不仅要控制飞船，也要能测控航天服，相当 于同时测控两个航天器，地面指挥中心要随时知 道航天员的身体情况和环境参数，对航天服发出 指令。出舱行走的技术难度很大。航天员要脱离 母航天器到太空中进行科学观察研究、修理飞船 及空间站的表面，还要在太空行走。
• “自由”式出舱距离比较远，最远可以达到100 米。
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航天员舱外行走图
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采用“脐带”式行走说
• “航天员的出舱活动有两种方式，一种是‘脐带’ 式，一种是‘自由’式。” 采用“脐带”式进行 出舱活动时，航天员会通过一根“脐带”跟载人 航天器相连。这条“脐带”有两个作用：一是提 供生命保障功能，航天员在舱外所需要的氧气、 压力、冷却工质、电源和通信等都是通过“脐带” 由载人航天器提供的；二是起保险作用，防止航 天员漂离载人航天器太远而回不来。出去行走的 航天員屆時將用繩子綁住自己，回來時需要靠雙 手作用爬回來。“带子一般不超过5米，可以保证 带子不会绕在一起，所以“脐带”式出舱活动都 不会离载人航天器太远。”
俊华说：“对我们来讲就是新研制了一块电池，
是用在宇航服上的。它要求低温，因为在太空上
温度很低，航天员要出舱，就要在低温下保证银
蓄电池能工作。”
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“神七”航天服相当于一个小型飞行 器
• 航天员所穿的航天服按照功能可分为舱内用航天服和舱外 用航天服。舱内航天服也称应急航天服，当载人航天器座 舱发生泄漏，压力突然降低时，航天员及时穿上它，接通 舱内与之配套的供氧、供气系统，服装内就会立即充压供 气，并能提供一定的温度保障和通信功能。航天员一般在 航天器上升、变轨、降落等易发生事故的阶段穿上舱内航 天服，而在正常飞行中则不需要穿着。而由于神舟七号要 实现太空行走，执行舱外任务的航天员所穿的舱内用航天 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。
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俄式舱外航天服结构示意图，中国与其类似。
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在航天服中通话和呼吸
• 航天服上有个纤维罩，包含了免提装置的通讯用的麦克风 及喇叭，配合航天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。舱外航天服还能产 生助力，使宇航员在太空穿梭机外能自由行走。
• 航天员会呼出二氧化碳。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，令宇 航员死亡。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， 在纯化器中除去水蒸气后再回到水冷系统。空气的气温维 持在12.8摄氏度，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。
• 航天员活动的主动性大于被动性，对航天员的身 体、技术和心理都提出了更高的要求。
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舱内及舱外航天服
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这是神六的舱内航天服
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杨利伟穿过的航天服
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神六航天员的舱内航天服。
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舱内航天服构造示意图
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特殊的舱外航天服
• 此前我国三位航天英雄在太空中所穿的都是舱内 航天服，而在执行“神七”出舱任务时，必须身 着特殊的舱外航天服。神舟七号宇航服从气密、 通信、排泄、通讯、电源、活动关节等各方面， 都要比神六有较大提高。
首次空间出舱活动
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具有里程碑式的意义“太空行走”
• 有望实现中国宇航员的第一次“太空行走”。将在中国航 天史上留下浓重一笔 。对中国航天事业的发展更是具有里 程碑式的意义。太空行走与人们在地面行走完全不同。因 为太空一无人行道，二没有马路，所以无处可走；而且航 天员在太空处于失重状态，飘来飘去也没法行走。航天员 移动身体是靠手、靠自身用力和机械臂或载人机动装置， 而不是通过脚。为了方便航天员的行动，设计人员在航天 器的里外都安装了一些扶手，航天员可用手握住一个个扶 手来回移动身体。‘太空行走’只是一种俗称，严格地讲 应该叫‘出舱活动’”。宇航员要在陆地的中性水槽中模 拟太空行走。别看他们在太空中的动作很慢，其实飞船的 飞行速度是每秒7.9公里，航天员是在用这个速度在行走。
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首度曝光国产“神七”出舱航天服及气闸 舱
国产出舱活动航天服也配备了喷气背包 13
航天员在太空处于失重状态，太空行走其实 是“出舱活动”
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航天员出舱情况
• “神七”航天员将进行太空行走，并放飞飞船携 带的一颗小卫星，在近一个小时的行走中，， “神七”发射升空后，将在341公里高度的绕地轨 道飞行，3名航天员中只有1人出舱行走，其他两 人要在舱内辅助以及做一些应急的准备。3个人在 天上待7天，上去的时候可以带300公斤的东西， 回来的时候可以带一百公斤的东西。航天员出舱 接近一个小时，出舱后要放飞飞船携带的一颗小 卫星。出去行走的航天员届时将系上一种特殊的 绳子， 回来时需要靠双手作用自己爬回飞行舱。 而且航天员在太空行走过程中速度和飞船是一致 的，也就是每秒七八公里。
• 舱外航天服是保证航天员安全、有效完成出舱活动的重要 手段。其基本功能不仅能抗辐射，抗高温低温，还要保持 一个密闭的微循环。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。
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美式舱外航天服简图
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美国阿波罗登月航天服
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美 国 航 天 飞 机 舱 外 航 天 服
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美式舱外航天服实图
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俄式舱外航天服简图
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俄罗斯海鹰-M型出舱活动航天服
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俄罗斯海鹰-M型出舱活动航天服的喷气背包
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采用世界上最昂贵的衣服
• 中国航天员穿着的服装，采取的是从背后钻 进去，然后密封上的航天服，这是世界上最 昂贵的衣服。包括空气、通信、排泄、通讯、 电源、活动关节等都被汇聚在一个“包裹” 里，而这个包裹是被宇航员“背”着的，背 着它就相当于背着一个“小飞船”；如果宇 航员要行走，可按动服装上的“行走器”， 非常方便。功能齐全，但它可“价值不菲”， 每套价格高达8000万人民币。外电称新航天 服每套1.6亿元
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美俄的气闸设置
在国外一般是将轨道舱作为气闸舱使用。 俄罗斯的飞船将此设施专门做成了一个舱， 叫“气闸舱”；而美国的飞船也有类似设施， 但他们没有把它专门做成一个“舱”，美国 的飞船是“两舱结构”，只有指令舱和仪器 舱，进出太空的这一设施直接就安装在指令 舱里。
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神七气闸舱有两个闸门
• 要实现航天员出舱、进行太空行走，就要对飞船 做改动。在飞船的轨道舱和返回舱之间加一个重 要设备气闸舱，气闸舱是航天员出舱的重要门户， 这是航天员出舱前卸压用的，它是航天员出舱活 动的门户。载人航天器的气闸舱一般有2个闸门， 一个与座舱连接叫内闸门，另一个是可通向太空 的外闸门。航天员出舱时先走出内闸门，然后关 闭内闸门，把气闸舱内的空气抽入座舱内，当气 闸舱内和外空压力相等时就可打开外闸门进入太 空了。航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作， 这颇像船过水闸。内外闸门的气密性绝对可靠是 气闸舱工作的基本条件，闸门的启闭须十分小心 和熟练，避免漏气很重要，否则极危险。” 。气 闸舱不但可以避免舱内泄气，还能让航天员在出 舱前有一个适应过程。
• 在近一个小时的行走中，航天员将系上一种特殊 的绳子，自己爬回飞行舱。
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“神七”航天员将出舱一小时
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航天员出舱活动的两种方式
• “航天员的出舱活动有两种方式，一种是‘脐带’ 式，一种是‘自由’式。” 采用“脐带”式进行出 舱活动时，航天员会通过一根“脐带”跟载人航天 器相连。这条“脐带”有两个作用：一是提供生命 保障功能，航天员在舱外所需要的氧气、压力、冷 却工质、电源和通信等都是通过“脐带”由载人航 天器提供的；二是起保险作用，防止航天员漂离载 人航天器太远而回不来。“带子一般不超过5米，可 以保证带子不会绕在一起，所以“脐带”式出舱活 动都不会离载人航天器太远。”
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教练员检查舱外航天服
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宇航服上的银蓄电池
• 其次在飞船的运行中，电源担负着舰船系统的一 切供电任务。专家说，“神七”飞天，航天员的 宇航服上将配有一块特制的银蓄电池。当航天员 进行舱外活动时，它就开始源源不断地输出能量， 待电时间将比原来提高2到3倍。
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中国航天科工集团061基地梅岭化工厂厂长魏
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两人进入轨道舱一人进行太空行走
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首次出舱活动
• 神舟七号载人航天飞行的任务是实现航天员首次 空间出舱活动 。是中国突破航天员出舱活动的重 大关键技术，实现出舱活动是载人航天活动中一 项十分复杂而又必须突破的关键技术，主要是为 以后建立空间站、进行太空组装或维修做准备。
• 这次任务进行航天员空间出舱活动，其技术难度 和风险性很大，无论是技术攻关、产品研制、航 天员训练，还是任务组织指挥，都面临前所未有 的挑战。
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俄、美舱外航天服
• 美式航天服由软材料制造而成，上下分身， 航天员需要在别人帮助下才能穿得上。俄 式航天服呈半软半硬状态，除了胳膊和腿 部为软材料制造外，其余部分全部为金属 材料，它属于“自穿”式的。“神七”航 天员穿的舱外航天服由我国自主研制开发， 但更多借鉴了俄式航天服的特点。
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舱外航天服构造示意图
• “舱外航天服的技术要复杂得多，一套装有便携 式生命保障系统的舱外航天服，质量有100多千克 （舱内航天服质量为10千克）。求很高。神七航 天服，能防流星体袭击 。能够满足出舱行走的宇 航服，不仅要防辐射，还要能够抵抗-100℃的低 温。
• 目前世界上最贵宇航服造价为150万美元。33
目前中国自主研制的出舱服也已经研制完毕。中国曾向俄 罗斯购买了全套的出舱服，“神七”航天员将身着哪套“太 空行走”，还要进一步对比性能后确定。
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便携式生命保障系统
• 背包装置，又被称为便携式生命保障系统，主要 由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却 循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、 应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、 遥测分系统等组成。它能够为航天员提供呼吸用 氧，并控制服装内的压力和温度，清除航天服内 二氧化碳、臭味、湿气和微量污染。当航天员出 舱活动时，将背包装置与舱外航天服配套使用， 可以保证航天员在舱外活动长达8-9小时之久。