研究人員開(kāi)發(fā)機(jī)器人關(guān)節(jié)技術(shù) 可使未來(lái)的太空服更加舒適

今天，有兩種太空服可供宇航員選擇。一種是一組美化的飛行服，旨在保護(hù)機(jī)組人員在升空和重返大氣層時(shí)免受意外減壓。另一種是用于艙外活動(dòng)（EVA）的俄羅斯和美國(guó)全壓服，自20世紀(jì)80年代初以來(lái)一直沒(méi)有改變。

盡管SpaceX和波音公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些新的應(yīng)急服，但EVA太空服技術(shù)仍然只是比阿姆斯特朗和奧爾德林在1969年首次踏上月球時(shí)穿的太空服領(lǐng)先一小步。

值得稱道的是，現(xiàn)代太空服是了不起的設(shè)備。雖然它看起來(lái)像笨重的服裝，但太空服不亞于一個(gè)形狀像人的航天器。像航天器一樣，它使穿戴者活著，并提供對(duì)真空、熱、冷和輻射的保護(hù)，有些甚至還有推進(jìn)系統(tǒng)。在所有這些的基礎(chǔ)上，這套衣服還具有機(jī)動(dòng)性。

惱人的是，太空服要真正做到舒適或高效，還有很長(zhǎng)的路要走。一個(gè)原因是，太空服必須包含有足夠壓力的空氣，以維持穿著者的生命。不幸的是，這將使太空服變成一個(gè)海星形的氣球，像汽車輪胎一樣難以彎曲。為了克服這個(gè)問(wèn)題，太空服的關(guān)節(jié)處是由一系列恒定體積的風(fēng)箱組成的。當(dāng)這些環(huán)形結(jié)構(gòu)被彎曲時(shí)，空氣從一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)，使關(guān)節(jié)彎曲。

到目前為止還不錯(cuò)，但這些關(guān)節(jié)很不舒服，它們需要努力彎曲，而且當(dāng)宇航員停止用力時(shí)，它們想彈回原來(lái)的位置。德克薩斯A&M大學(xué)團(tuán)隊(duì)的想法是用柔軟的機(jī)器人致動(dòng)器取代這些波紋管，這些致動(dòng)器做大部分的工作，使關(guān)節(jié)保持在所需的位置，并使航天服更舒適地適應(yīng)。

目前，研究人員正在研究機(jī)器人膝關(guān)節(jié)的原型，并對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)服和裸體的移動(dòng)性進(jìn)行建模。他們發(fā)現(xiàn)，這種執(zhí)行器可以在火星任務(wù)中節(jié)省大量的卡路里消耗，并使宇航員在工作中減少出汗。

研究人員最終的目標(biāo)是將這些軟體機(jī)器人執(zhí)行器整合到一個(gè)帶有集成傳感器的自愈式全身太空服中。這種新太空服將提供額外的機(jī)械反壓（MCP）。這將使該太空服能夠在常規(guī)太空服的四分之一的氣壓下運(yùn)行。這不僅會(huì)使太空服穿得更舒適，而且還會(huì)減少減壓病的危險(xiǎn)，并減少在穿戴太空服之前預(yù)先呼吸純氧的需要。

“想象一下，穿著非常緊的Under Armour或非常緊的緊身褲，”研究生Logan Kluis說(shuō)。“那種壓在你身上的壓力將取代或補(bǔ)充氣體壓力。因此，SmartSuit的想法是，它將同時(shí)使用機(jī)械壓力和氣體壓力。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在《航空醫(yī)學(xué)與人類表現(xiàn)》上。