舱外航天服必须为航天员提供三方面的保障:一是对辐射、真空、微流尘等环境的防护;二是对生命的保障,也就是要保持适合人生存的气体和温度湿度环境;三是提供良好的功效保障,保证航天员穿着舱外服能顺利开展维修器材等太空作业。
热控系统是舱外航天服便携式生保系统(PLSS)的一个重要组成部分。其主要作用是排除航天服内的多余热量,包括航天员自身生理产热、机电装置产热、二氧化碳去除系统产热和来自外部环境的热负荷等,保持航天员的热舒适性,从而保证航天员较高的工作效率。
美国和前苏联对适用于舱外航天服的各种热控系统进行了大量的研究。美国从上世纪60年代就开始进行水升华器的研究,阿波罗(Apollo)计划中得到*次实际应用。水升华器是舱外航天服中为航天员提供舱外呼吸用氧、并控制航天服内的压力和温度的重要装置。当舱内生命保障系统发生故障时,也可为航天员提供应急生命保障。要求体积尽量小、重量尽量轻,在失重和热负荷变化的条件下都能够万无一失的可靠工作。美国航天飞机使用的EMU和俄罗斯使用的Orlan航天服均采用这一技术作为热控系统的主冷源。
进入80年代以后,特别是随着航天飞机计划的开展和国际空间站计划的提出,美国等在舱外航天服热控系统的研制和开发方面出现了一些引人注目的变化。90年代初,欧洲进行Hermes计划时,舱外航天服热控系统准备采用的也是水升华器。在所有已进行研究的热控方案中,水升华器的体积*小、重量*轻,在失重和热负荷变化的条件下能够可靠工作。
北京市粉末冶金研究所有限责任公司在接到研制航天服生命保障系统中热控核心元件水升华器用部件的任务后,成立专门研究小组,和航天医学工程研究所共同努力,在大量试验的基础上,对设计方案提出了修改意见,攻克了制品的厚度薄、孑L径小、孔径分布狭窄且孔径分布的均匀性高、孔隙率大、尺寸精度高等难关,成功地研制了这一新材料用于水升华器部件,形成了具有自主知识产权的新技术,为使我国成为继美国,俄罗斯之后第三个研制成功舱外航天服的国家做出了应有的贡献。