人類在征服太空過程中,宇航員走出密閉座艙到太空作業是極為重要和必不可少的航天活動之一。登月探險、修複失效的衛星、維修衛星的太陽能帆板等所取得的成果,都是宇航員艙外作業的功績。人們從第一艘飛船進入太空起,就在考慮宇航員出艙活動的問題。1965年3月18日,前蘇聯宇航員列昂諾夫走出“上升”號宇宙飛船,到太空活動了34分鍾,成為世界上第一個走出座艙進入太空活動的人。隨後不久,美國宇航員懷特也走出艙外活動。
宇航員到艙外活動危險嗎?太空環境惡劣,人隨時都會出危險,因此需要有完善的生命安全保護措施,才能保障宇航員的生命安全,免遭太空惡劣環境的侵害,有效地進行太空作業。這種保護措施就是艙外活動航天服及其配套的生命保障係統。航天服是一種多層次的氣密服裝,結構複雜,其配套設備有頭盔、手套和靴子。它具有供氧、維持服裝壓力、通風降溫、清除二氧化碳等功能,而這些功能要依靠航天服的生命保障係統才能完成。
初期的艙外活動生命保障係統,是用一根與艙內生命保障係統相通的管道(長約18米),通到航天服內,為宇航員供氧和維持服裝內的壓力。這種方式類似嬰兒的血液通過臍帶由母體供給,故稱臍帶式生命保障係統。這種生命保障係統使宇航員的活動範圍局限於航天器周圍,而且臍帶容易纏繞,發生危險。
隨著航天活動的擴大,艙外作業越來越多,如登月活動、太空修理活動等,臍帶式生命保障係統遠不能滿足航天活動的要求。因此,人們為宇航員研製了幾種功能齊全、結構緊湊的便攜式艙外活動航天服及其生命保障係統,它完全獨立於艙內的生命保障係統。如登月用的便攜式生命保障係統是一個自成體係的小背包,背在宇航員身上。它為登月活動的宇航員提供呼吸用氧、溫度與濕度控製、二氧化碳和廢氣淨化,能保證宇航員在月球上工作4小時。價格昂貴的美國航天飛機便攜式生命保障係統,總重(含航天服)為118千克,航天服的壓力為26~30千帕,二氧化碳的允許壓力小於1.01千帕,航天服的通風量為5升/時,這套係統貯水量為4.2千克,氧貯量為0.55千克,可供宇航員使用7小時。
這套便攜式生命保障係統與航天服是配套的,連成一個整體,它主要包含如下部分:
氧氣的貯存和控製分係統。其功能是為宇航員供氧,並對航天服加壓。
氧氣通風分係統。它將冷卻淨化的新鮮空氣送人航天服內,供宇航員呼吸,並帶走呼吸代謝產生的二氧化碳、有害氣體和部分廢熱。
液體冷卻分係統。它是通過液冷服擴散宇航員在艙外活動期間代謝產生的廢熱和外界輻射到航天服內的熱量。
供水和廢水回收分係統。它為散熱裝置和液體冷卻分係統提供消耗的水,貯存從水分離器分離的冷凝水。是在失重條件下保證供水的係統。
此外,還有通信和遙測分係統以及其他一些設備。
在大空隻要攜帶生命保障係統,宇航員就不用擔心害怕,安全就有了可靠的保障。