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中国空间站已经启用,我们如何向更深空处探索?

2021-07-09 15:43:02

最近几天,神州十二号成功将三位航天员送入我国空间站后,我们在感受国家科技创新再次取得重大成功时,也时刻关注着宇航员们在空间站中的一举一动。三位航天员将在太空中驻留3个月,衣食住行都成为我们关心的话题。

得益于我国通信技术的强大,航天员随身携带了便携且易于安装无线wifi设备,有了这个设备,航天员通过手机控制照明设备,还可以实现与地面高质量的视频通话,进行实时直播,或是与关心他们的人进行联系。而我们也可以通过高清直播,了解航天员在空间站中的生活,当一次“云”航天员。

为了让航天员们在空间站中生活的更加舒适,更加顺利的完成尽量多的实验和探索任务,我国航天团队不仅准备了丰盛可口的食物、wifi,还特别设计了多套不同功能的宇航服。航天服通常分为舱外航天服和舱内航天服,舱外航天服则由头盔、航天服和液冷服组成,具有耐高温、耐腐蚀、抗冲击性强等特点,在航天员太空行走时提供保护。

舱内航天服则是航天员平时在舱内生活、工作时穿的便服,看起来相对简单,但也蕴含乾坤,据本次航天服设计团队说,“中国航天员专用服装是以功能性和工效性优先,兼具美观性的多功能服装,服装研发设计团队在面辅料、色彩图案,甚至服饰细部缝迹线都融入了中国特色时代元素,展现中国航天员作为中国梦的太空筑梦人和守护者的美好形象。”想要在太空中度过三个月的“宅男”生活,一套舒适的居家服必不可少。设计团队为航天员们打造了各具功能的不同类型服装,有的能够帮助航天员在长时间太空飞行中起到对抗失重对人体肌肉的不利影响,有的还能呵护航天员调节他们的情绪和心情,同时还要考虑舱内光线环境下进行摄影、摄像和图像传输后的显示效果。

由此可见,为了让航天员在太空中舒适的度过三个月的“宅男”生活,我们在衣食住行等多方面投入大量创新技术,实现了多项突破。那么还有哪些技术,可以在未来应用到航天之中,为航天员带来更加舒适的太空生活?

当电子器件更加柔软 航天员的太空生活将更加舒适

其实,现在就有一项新技术,可以为航天员增加“幸福感”,那就是柔性电子技术。不同于传统坚硬的电子材料,柔性电子技术可以打造具有柔性的电子器件,不仅可以打造出更多形状,还可以与布料、皮革等传统柔性材料相结合。现在,已经有我国科技公司研制出了搭载全柔性屏的服装、礼帽,不仅可以显示图片、播放视频,还可以触控交互,而且这样的产品已经出现在生活之中。在索契世界杯上,柔宇科技的柔性屏礼帽就成为许多球迷关注的焦点;在FIBA立陶宛赛事中,为裁判员准备裁判服的tuta公司也与柔宇科技合作,为上场的裁判员准备了柔性屏裁判服;而在最近,腾讯旗下《全民奇迹2》手游、香港潮牌HATER SNAPBACK、柔宇科技三方跨界联合,打造了一款全新的、专属于《全民奇迹2》的时尚科技T-shirt。

从体育赛事到时尚潮牌,柔性屏颠覆了电子产品“硬邦邦”的传统印象,与织物布料融合,成为打造服饰的全新高科技材料。而当我国航天员进入空间站后,我们不难发现,柔性屏更加适合航天场景。柔性屏与舱内宇航服相融合,在袖口、手腕处包裹柔性屏,航天员不再需要额外携带手机,只需摸一摸手腕,就能操控空间站温度、开关灯光。要知道太空失重环境下,航天员的每个动作比在地球上麻烦数倍,即使省去类似掏手机这样的操作,也能为航天员省去很多烦恼。

而且太空中环境复杂,看似安全的空间站生活却不容一丝意外。柔性屏可以与体征检测传感器结合,将航天员健康状态时刻显示在衣服上,不仅能够让本人时刻了解自己的身体状况,也可以让其他航天员了解同伴的情况,在意外发声的第一时间采取措施,降低风险。

此外,柔宇科技还在研发可拉伸的弹力柔性屏,并在此前国际知名的SID国际显示周上展示了一款Micro-LED弹力柔性屏。这款屏幕除了弯折之外,还能实现拉伸、扭曲、旋转等弹性形变,拉伸幅度可达到130%,透光率达60-70%,相当于汽车贴膜的透光率。可以附着于舱外航天服的头盔内,在不影响航天员实现的情况下,将太空环境、工作计划、注意事项等信息直接显示在航天员眼前,辅助航天员舱外任务。

当电子器件更加轻薄,航天器将探索更深空处的未知

柔性电子对于航天飞行器来说,同样拥有应用价值。重量一直决定航天飞行器性能的一个关键因素,重量更轻的火箭、飞船能够携带更多备用燃料,用于在轨道出现偏差时进行变轨、姿态调整。此前在我国天问火星探测器就通过采用全新雷达探测设备,使用一套天线即可实现120°视场内任意方向的精确测量,极大降低了产品重量和体积。雷达设计师曾介绍,“相当于用 1套设备完成9套传统设备的功能,意味着航天器可以携带更多科学载荷和燃料,完成更多的探测任务。”

同样的,柔性电子器件通常比传统刚性硬件轻薄许多。特别是对于屏幕来说,传统刚性液晶屏幕需要背板和框架等部件,而基于OLED的柔性屏则不需要背板和坚固的框架,重量和体积都大幅降低。在保证外部框架坚固的基础上,如果用柔性电子设备代替传统电子设备,可以大幅降低设备重量,让火箭、飞船等航天飞行器携带更多科学实验设备和燃料。

柔性屏的这些优势已经在航空领域得到证明,法国空中客车公司已经认识到柔性屏在重量和体积上的优势,并主动选择与柔宇科技合作,将柔性屏应用于机舱之中,替代传统的液晶座椅头枕屏,并在行李架等设施上安装柔性屏,为旅客带来更多智能交互体验。据空客测算,如果一架大型客机上的所有液晶显示设备都替换为柔性屏,重量将减少近一吨,可使一架飞机在一年期间内节省燃油费用近百万美元。

不过,想要将柔性电子、弹力柔性屏应用到航天服中,还需要进行多次实验验证、测视。要知道,航天服需要能够抵抗一定辐射、高温,并且需要足够稳定,才能确保不出意外。不过值得一提的是,在与空客的合作中,柔宇科技的第三代蝉翼全柔性屏已经在航空领域证明了自身的质量。要知道,飞机在设计、制造时,对舱内设备材料的稳定性、抗干扰型也有着严格的要求。

柔宇科技在自主研发全柔性屏的过程中,还研发出了智能力学仿真模型,可以根据不同材料组合、结构,测算屏幕弯折性能,也就是相当于为柔性材料建立了一个弯折性能数据库。有了这项技术打底,再加入不同材料耐高温、耐辐射性能的数据,就可以测算出哪些材料组合和屏幕结构能够打造出适合太空环境的柔性屏。

从月背降落、到火星探险,再到三位航天员变身太空“宅男”,我国航天事业不断树立新的里程碑,让我们看到我国航天技术的飞速发展。航天技术是一项高度综合的科学技术,持续吸纳着力学、热力学、材料学、电子技术、计算机技术等各领域先进技术的创新成果。现在,柔性电子已经显示出广泛的应用空间和独特价值。更轻、更薄、可弯折甚至可拉伸的柔性电子器件有着与传统刚性电子器件完全不同的功能。将柔性电子引用于航天领域,在拥有更加舒适的太空生活环境和能够携带更多燃料的飞船之后,我们可以更加长久的乘坐飞船探索太空,驶向更深空之处,探索未知的秘密。



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