美国新一代舱外航天服便携式生命保障系统的研究进展

针对后空间站时代深空探测、登陆月球、火星任务目标,美国于21世纪初开启了新一代舱外航天服(xEMU)的研发工作。介绍了在新的任务背景下,新一代舱外天服便携式生命保障系统的发展情况,重点分析了xEMU便携式生命保障系统在设计思路、功能结构等方面的特点。此外,还介绍了膜蒸发技术、快循环固态胺等关键单机技术的发展历程,及其在新一代便携式生命保障系统中的应用情况。相关研究可为我国新一代舱外航天服便携式生命保障系统的研制提供参考。

舱外航天服便携式生命保障系统研究进展

随着空间探索的发展,舱外航天服便携式生命保障系统必须具有更优良的性能。本文介绍了国外舱外航天服生保系统的研究进展,主要包括CO2去除和H2O去除等方面的新技术。对各种技术进行了分析、比较。探讨了舱外航天服生保系统的发展趋势。我国载人航天应该采用成熟、可靠的生保技术,同时开展再生式生保技术的研制工作。

等效系统质量法在舱外服CO_(2)清除评估中的应用

CO_(2)清除是舱外航天服环控生保系统的重要组成部分,其功能是维持航天员出舱活动期间服内正常的CO_(2)分压。文章利用等效系统质量(ESM)方法计算并分析了LiOH、金属氧化物及固态胺等3种CO_(2)清除技术在不同任务规模下8 h舱外活动的等效质量,并针对月球及火星表面行走任务模式,结合等效系统质量法完成了对比评估,提出部分再生式CO_(2)清除技术由于任务场景变化,其等效质量可能超过非再生式技术,建议再生式环控技术应尽量降低设备功率或避免采用对航天器造成大量热负荷的再生方式。

舱外航天服CO_(2)清除技术发展现状

航天员在空间站或地外行星表面活动时,需及时清除人体呼吸所产生的CO_(2),以保证正常代谢,CO_(2)清除设备的选择主要取决于出舱任务类型、出舱时间、频次及出舱环境。分别介绍了LiOH、金属氧化物、快速循环胺、温度摇摆吸附4种应用于舱外航天服的CO_(2)清除技术,对其工作原理、运行方式及工程应用情况进行了详细分析,并对其处理效果、设备质量、运行功耗等指标进行了对比,结合未来中国载人深空探测任务需求进行了适用性分析。综合来看,快速循环胺系统较适用于载人月球探测任务,温度摇摆吸附系统适用于载人火星探测任务。