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Amy Ross和她的宇航服原型（版权归NASA所有）
美国国家航空航天局(NASA)正准备将首位女性及一位男性在2024年送上月球 ， 这将是第一批送上火星表面宇航员的宏大战略的一小部分 。 但在他们到达火星之前 ， 将面临一个关键的问题:在火星上该穿什么 ， 那里稀薄的大气允许更多的太阳辐射和宇宙射线到达火星表面?Amy Ross正在寻找答案 。 她是美国宇航局休斯顿约翰逊航天中心的高级宇航服设计师 ， 正在为月球和火星开发新的宇航服 。 因此 ， Amy Ross急切地等待着“毅力号”火星探测器的发回最新成果 ， 因为它将携带第一批送往火星的宇航服材料样品 。
当毅力号火星车探索Jezero陨石坑 ， 收集岩石和土壤样本以供将来返回地球时 ， “毅力”火星车上的一个名为SHERLOC(Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals)的仪器将研究五小块宇航服材料 。 这些材料 ， 包括一块头盔面罩 ， 和一块火星陨石碎片一起嵌在SHERLOC的校准目标上 。 这是科学家用来确保仪器设置正确的方法 ， 将火星上的读数与地球上的基本读数进行比较 。
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这张图显示了宇航服的原型(左) ， 以及包括在校准目标(右下)中的宇航服样品 ， 属于“毅力”号火星车上的SHERLOC仪器 。 我们将观察它们是如何承受火星表面的强烈辐射的 。 （版权归NASA所有）
问题1：为什么SHERLOC的校准目标上选择了这些特定的材料？
Ross：我们用的最多的材料应该是在宇航服的外层 ， 因为这些会暴露在最多的辐射中 ， 我们在太空服的外部使用过很多次 。 这是三种材料的结合:它包括Nomex ， 一种消防员装备中的阻燃材料;Gore-Tex防水透气;以及用于防弹背心的凯夫拉尔纤维 。 我们也在测试Vectran的一个样品 ， 目前我们用它来做太空服手套的手掌 。 它是防割伤的 ， 这在国际空间站上很有用:微流星体撞击空间站外的扶手 ， 造成边缘锋利的坑 ， 可能会割伤手套 。 我们收集了一个特氟隆样品 ， 我们在宇航服上使用了很长一段时间 ， 作为宇航员手套手套和手套背面的一部分 。 就像不粘锅一样 ， 它很滑 ， 如果布料很滑 ， 就很难抓住并撕裂它 。 我们还提供了一个有防尘涂层的特氟龙样品 。 最后 ， 有一块聚碳酸酯 ， 我们用它来做头盔气泡和面罩 ， 因为它有助于减少紫外线 。 它的优点是不会打散 。 如果受到冲击 ， 它会弯曲而不是断裂 ， 仍然具有良好的光学性能 。
问题2：SHERLOC如何检查样品的？
Ross：在火星上 ， 辐射会破坏物质的化学成分 ， 削弱它们的抗拉强度 。 我们想弄清楚这些材料能用多久 。 我们需要开发新材料吗 ， 还是这些能坚持下去?SHERLOC 可以得到科学家们想要研究的岩石的光谱或成分 。 它也可以对这些宇航服材料做同样的事情 。 我们已经在地球上对它们进行了测试 ， 将样本浸泡在辐射中 ， 然后分析它们的光谱 。 这些测试是在美国宇航局马歇尔太空飞行中心的紫外线真空室中进行的 ， 测试结果将与我们在火星上看到的结果进行比较 。
问题3：火星尘埃会是一个挑战吗？
Ross：当然 ， 这是一个工程上的挑战 ， 但我们没有理由不设计出在灰尘中运行的东西 。 我们已经在研发类似密封的东西来防止灰尘进入我们的轴承 。 宇航服在肩部、手腕、臀部、大腿上部和脚踝处都有轴承 。 它们都为宇航员提供了行走、跪下以及其他接近岩石或维持栖息地所需的行动能力 。 记住 ， 我们的太空服膨胀到每平方英寸超过4磅的压力 。 这不是很大的压力 ， 但它很硬 。 当你把一个人放在里面并让他们移动时 ， 他们会遇到麻烦 ， 就像鼓一样紧 。 所以我们需要密封轴承以免灰尘把它们弄脏 。 我们正在寻找其他方法来保护太空服在长期任务中不受火星灰尘的影响 。 我们知道 ， 一种涂层材料或薄膜材料将比一种机织材料更好 。 两个特氟龙样品的对比可以让我们看到防尘涂层的性能 。
问题4：宇航服的设计在空间站、月球和火星上会有多大的不同？
Ross：宇航服的设计取决于你要去哪里和你要做什么 。 国际空间站的宇航服是专门为微重力设计的 。 如果你进行太空行走 ， 你并不是真正的行走;你到处都用手 。 你的下半身只是作为你上半身的一个稳定平台 。 宇航服还会暴露在两种退化的环境源中:太阳辐射和原子氧 。 原子氧不同于我们呼吸的氧 。 它具有很强的活性 ， 可以降解宇航服材料 。 月球没有原子氧的问题 ， 但辐射比火星更严重 。 你离太阳很近 ， 没有像火星那样的大气层来散射紫外线辐射 。 月球是Artemis计划的一个大型试验台 。 月球和火星的环境并不完全相同 ， 但耐久力的挑战是在低压力下长时间暴露在尘土飞扬的环境中的材料是相似的 。 在火星上 ， 你离太阳更远 ， 至少有少量的大气来散射紫外线 。 但那就是曝光时间开始影响你的时候了 。 你必须做好大部分时间都暴露在火星表面上的准备 。 火星宇航服将更像我们在月球上使用的宇航服 ， 而不是在国际空间站上使用的宇航服 。 我想把月球服做得尽可能像火星服 。
问题5：更多关于任务的信息
Ross：毅力号火星车是一名机器人科学家 ， 体重不到2300磅(1043公斤) 。 探测器的天体生物学任务是寻找过去微生物生命的迹象 。 它将考察火星的气候和地质特征 ， 为未来返回地球收集样本 ， 并为人类探索这颗红色星球铺平道路 。 作为加州理工学院的一个分部 ， NASA的JPL为该机构的科学任务理事会管理火星2020毅力号火星车任务 。 该任务只是一个更大计划的一小部分 ， 该计划还包括登月计划 ， 为人类探索红色星球做准备 。 NASA负责在2024年将宇航员送回月球 ， 并将通过NASA的Artemis月球探索计划 ， 在2028年之前在月球上和月球周围建立一个持续的人类存在的空间 。
【美国航天局|NASA的“毅力”号火星车首次携带宇航服材料前往火星】来源：星际航行
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