穿在身上的航天科技

文/本刊記者 董雅琪 崔書健

作為首部國產科幻電影，《流浪地球》中不輸好萊塢的特效給觀影者帶來了超出票價的滿足感。劇中各種具有科技感的服裝也為人們打開了想象的空間。其實，那些跟航天有關的各種紡織用品離我們的生活并不遙遠。要知道，很多科技都是由航天科技轉為民用，它可能每天都在陪著你，而你卻不知道。

首先，有料?要介紹一下宇航服里的高科技。

宇航服是一項復雜的人機系統(tǒng)工程，對于宇航員的幫助不容小覷。因為對于宇航員來說，太空漫步不啻于一場驚心動魄的戰(zhàn)斗。在300km～450km的近地軌道，已經是生命的禁區(qū)——真空環(huán)境；溫度以90分鐘為周期,正負100℃冷熱交變；同時，還有微流塵/碎片和空間輻射的威脅。

在如此惡劣的太空環(huán)境下，宇航服為宇航員構建了一個適合人體的微環(huán)境，保護著宇航員免受來自太空的傷害。宇航服就像一個受到氯丁橡膠涂層纖維包裹的“膨脹氣球”，通過對“氣球”部分施加限制向內部的宇航員提供氣壓，可以防止其體液沸騰。

目前，制造宇航服所用到的原材料有很多，除氯丁橡膠涂敷尼龍織物之外，宇航服中主要用到的還有尼龍經編織物、PU涂層尼龍織物等其他合成織物以及聚四氟乙烯、Kevlar?、Nomex?等纖維制品。

在略顯臃腫的宇航服中，其他原材料的應用也至關重要。玻璃纖維是構建宇航服堅固上半身的主要材料；宇航服織物上特殊的接縫或錐形設計，使得宇航員關節(jié)能正常彎曲，解決活動困難的問題；將塑料管編織到織物內部，可以運輸冷卻水到整個宇航服；宇航服的頭盔多是由透明塑料或耐用聚碳酸酯制成的，且大多數都有反射陽光的覆蓋物和用于減少眩光的有色遮陽板，其原理和太陽鏡一樣；其他組件則主要用于組成電子電路和宇航服控制器。

當然，除了宇航服，為了提高宇航員在太空作業(yè)和返回地球時的舒適性，科學家們還研發(fā)了不少衍生品服裝，確保宇航員在長期的空間站生活中保持身體健康。宇航服雖然沒穿過，但這些科技含量滿滿的設計和材料正逐漸運用到普通的功能性服裝上。

功能3D針織物：減緩疲勞和肌肉酸痛

Fabdesigns公司開發(fā)了一系列用于宇航服的高度靈活的3D針織物，通過采用Kevlar?、Spectra?、硅及其他特種功能紗線，結合特殊的織物結構設計，不僅可以為宇航員提供阻燃和熱防護、射線防護功能以及一定的壓力，還結合了肌肉活化技術解決空間疾病和肌肉損失問題——利用外加電流刺激，并用傳感器接收數據，增加靜脈血液流動和循環(huán)，減緩疲勞和肌肉酸痛，幫助身體快速去除乳酸，增強力量。

防輻射背心：降低患癌概率

AstroRad背心是StemRad公司在其廣泛應用于全球現場急救領域的一款成功產品的基礎上，根據選擇性保護骨髓的原則而開發(fā)的，其對于血液細胞更新以及其他因輻射而易患癌癥的敏感器官，如肺、乳房、胃、結腸和卵巢等，十分重要。

2018年4月，NASA與以色列航天局（Israel Space Agency，ISA）簽署了一份關于在太空測試AstroRad防輻射背心的協(xié)議，允許在Orion EM-1（獵戶座飛船漫游者一號）載人航天任務開始前的最后一次試飛中，將AstroRad背心送至太空進行測試。

ISA還將在2019年年初在國際空間站（ISS）中對該背心進行人體工程學評估，加上Orion EM-1中獲得的防輻射實驗數據，將為美國宇航局提供信息，以確定AstroRad背心是否可以作為未來外太空載人航天任務所必需的個人防護設備。

智能服裝：健康監(jiān)測、病癥緩解、輔助鍛煉

通過將功能性或智能性元件集成在宇航員服裝上，以提供健康監(jiān)測、病癥緩解、輔助鍛煉等效果，已經成為幫助解決宇航員健康問題的一種優(yōu)選方案。

為了幫助宇航員消除負面情緒和應激反應，佛羅里達理工大學的科學家們正在研發(fā)一種可以調節(jié)環(huán)境的宇航服，其開發(fā)的無線智能傳感器能夠監(jiān)測宇航員所處的環(huán)境，調整溫度、光照水平、光線顏色和含氧量，從而幫助宇航員保持身體健康，思維冷靜。

為了科學評估各種訓練輔助器材和宇航員鍛煉效果，ESA與丹麥智能紡織品公司Ohmatex合作開發(fā)了一種智能襪子，通過將近紅外傳感器和紡織肌電圖（EMG）電極集成到特制襪子中，可顯示腿部肌肉的電活動和新陳代謝活動。

如果上述這些你還沒體驗過，那么以下這些因為宇航員的需要而發(fā)明的產品，保證你或者家人都用過呢！

尿不濕：解決尿急

1961年，蘇聯(lián)宇航員加加林要步入發(fā)射艙時突感尿急，只好下來順著太空服的管子向外排尿；同年，在飛船里遲遲不能發(fā)射的美國宇航員謝潑德也遭遇了尿急，指揮官命令他尿在太空服里。這是一個非常大的冒險，因為尿液的熱度可能會使太空服里必須保持清爽的設備失靈。好在尿液很快冷卻，悲劇沒有發(fā)生。

小小的排尿問題卻成了宇航員的大困擾。于是，“太空服之父”華人唐鑫源通過加入高分子吸收體改進了宇航服，發(fā)明了能吸水1400毫升的紙尿片，排尿才不再是宇航員的難題。這項技術后來轉為民用，就是現在千家萬戶使用的“尿不濕”。

氣墊鞋: “中空吹塑成型”技術

綜觀現在的運動品牌，幾乎每家都有自己的氣墊鞋，要知道，制作氣墊的技術起源也與航天相關。在阿波羅登月計劃中，航天科學家們?yōu)橹圃焱暾?、厚度均勻、能耐受很大壓力的宇航服內膽，發(fā)明了把一團耐壓軟材料加熱軟化放在模具中，然后再向模具中吹入高壓氣體的方法，這就是“中空吹塑成型”技術。后來，運動鞋制造商發(fā)現這種工藝可以快速高效地制造完整的鞋幫，于是便廣泛地將其應用于運動鞋的制造。

由此可見，航天事業(yè)的發(fā)展其實與民生息息相關，在國家發(fā)展硬核實力的同時，這些尖端科技轉化為民用后能夠給人民生活帶來不少便利。