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Oct. 30 2019

因為太空衣設計而成的阻礙──揭開首度「全女性」太空漫步的背後故事

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  • 美國航太總署(NASA)太空人潔西卡.梅爾(左)和克莉絲緹娜.科赫(右)在國際太空站(International Space Station)的「尋求號氣密艙」(Quest airlock)內合影。她們正在準備太空衣和工具,以在10月18日進行歷史性的太空漫步。PHOTOGRAPH BY NASA

  • NASA強森航太中心(Johnson Space Center)的太空衣工程師克莉絲汀.戴維斯(Kristine Davis)正展示用於阿提米絲任務的新型太空衣原型。PHOTOGRAPH BY JOEL KOWSKY, NASA

這項創紀錄的事件提醒我們,未來的太空衣必須要比以往設計的更能讓不同身型的人穿上。

美國航太總署(NASA)太空人潔西卡.梅爾(左)和克莉絲緹娜.科赫(右)在國際太空站(International Space Station)的「尋求號氣密艙」(Quest airlock)內合影。她們正在準備太空衣和工具,以在10月18日進行歷史性的太空漫步。PHOTOGRAPH BY NASA

在美國時間10月18日,美國航太總署(NASA)的太空人克莉絲緹娜.科赫(Christina Koch)和潔西卡.梅爾(Jessica Meir)飄浮在接近真空的太空之中,進行了首次全女性的太空漫步,寫下歷史。她們在國際太空站外停留了五個小時,為這個軌道實驗室更換故障的電源控制器。

在這個時刻來臨之前,這次行動就已經引來外界許多的關注。科赫和安.麥克連(Anne McClain)原本計畫約七個月前,也就是在3月29日就要進行首次全女性的太空漫步。但在預定日期幾天前的一次太空漫步任務中,麥克連首度在飛行狀態穿著「艙外行動太空裝」(Extravehicular Mobility Unit,簡稱EMU)工作。EMU是一套為了在太空站外活動而設計的太空衣。

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雖然麥克連在地面上進行訓練時,曾經穿著中尺寸和大尺寸的EMU,但在真正進行太空漫步後,她認為EMU的中尺寸上身軀幹硬殼(hard upper torso)更為合身。科赫也需要同一個尺寸,然而另一件中尺寸EMU的組件無法在那次太空漫步前組裝完成,因此麥克連與另一位男性太空人同事尼克.哈格(Nick Hague)互換了工作內容。

當時的調整引發了一陣譁然,但以當時面臨的情況來說,由麥克連本人所提出的這項決定非常合理。畢竟,太空衣最重要的就是要合身,這樣才能防止太空人身體受傷及過度疲勞。

NASA發言人史蒂芬妮.謝爾霍茲(Stephanie Schierholz)在今年3月時,向《紐約時報》(New York Times)表示:「當你可以選擇更換人員時,任務本身會比超酷的里程碑來得重要。」

NASA強森航太中心(Johnson Space Center)的太空衣工程師克莉絲汀.戴維斯(Kristine Davis)正展示用於阿提米絲任務的新型太空衣原型。PHOTOGRAPH BY JOEL KOWSKY, NASA

最近的這場太空衣風波,其實比單純的性別歧視問題複雜得多。不過,這起事件也為女性參與所有傳統由男性主宰的領域提出了一個非常現實的問題:這些工具在一開始就不是為女性設計的。而且不可否認的是,由女性擔任太空人參與太空任務還有一段艱難的過去,包括美國早期將女性排除在太空人團隊的決定,以及毫無根據地認為女性在太空中碰到月經來時,可能會造成生理傷害。

那麼,用來太空漫步的太空衣一開始是怎麼設計的?未來將人類帶往月球或更遠之處的新型太空衣是否會考慮女性的需求呢?跟著我們一起一探究竟吧!

從量身訂製到多種尺寸

要在地球的重力範圍之外進行長期活動,太空衣是不可或缺的成功關鍵,它能為脆弱的人體提供一個適當加壓和充滿氧氣的小空間。若是沒有太空衣,在接近真空的太空中的劇烈降壓不僅會導致人體血液中的氣體沸騰冒泡,還會使肺部氣體快速膨脹,甚至可能產生爆裂。

NASA早期的太空衣是專門為每位太空人量身訂製的,而在1978年第一批女性加入NASA的太空人團隊之前,所有的太空人都是男性。

1965年6月,美國第一套為太空漫步設計的太空衣,由太空人愛德華.懷特(Ed White)在雙子星號(Gemini)太空船外進行歷史性的太空漫步時測試成功。這件21層的太空衣採用一體成形的設計,使用太空人在發射和重返地球大氣層時會穿著的較薄飛行服裝改造而成。太空衣的主要供氧設備仍在太空船上,因此會以管線將懷特與太空船相連接。

但是,隨著所有人的目光都聚焦在登月任務上,太空衣必須快速地改變。

「NASA的阿波羅(Apollo)計畫真的改變了太空競賽。」史密森尼美國國家航空太空博物館(Smithsonian’s National Air and Space Museum)負責太空衣及國際太空計畫的研究員卡斯琳.露意絲(Cathleen Lewis)表示:「他們必須設計出不僅能在真空的太空中運作,還能讓太空人探索另一顆星球的太空衣,太空人要能夠起身、四處走動,以及自由行動。」

露意絲介紹,阿波羅計畫的太空衣就像是艘「小型太空船」,每套太空衣都配備了壓力控制系統、供氧系統、集尿器、防刺穿材料等等。但露意絲也解釋,為每位太空人量身訂製專屬的太空衣要價不菲,而且隨著阿波羅計畫的逐年演進,太空衣變得愈來愈複雜。對地球上服裝來說看似簡單的一些改變,到太空中就成了非常昂貴的設計阻礙,比方說是改造太空衣好讓太空人能在月球車裡坐下。

這點最後讓NASA要求,太空衣得要能夠重複使用,並採用模組化設計,讓手臂、腿部、軀幹等部分的組件能夠互相替換。也大約在同時,美國接受了第一批女性進入太空人訓練計畫。這時要讓太空衣合身也變得特別困難,男女身形的差異正是其中一個相當重要的原因。

當時的設計目標,是太空衣的組件要能夠讓從150公分高的嬌小女性,到190公分高的中等身材的男性都穿得合身。「這位中等身材的男性還不能是橄欖球後衛,甚至不能是像現在的四分衛那樣的大塊頭。」露意絲表示。

露意絲說明,測試發現即使是男性太空衣也碰上了難以預料的挑戰。比方說有位受試者一開始的活動範圍相當受限,他無法讓兩手的手肘在身前相碰。但是,當時沒人覺得這是個問題,直到軀幹瘦小的女性也遭遇到同樣的困難。把讓手臂伸出的開口移近一些,就能讓胸部較小的男性和嬌小女性更容易讓雙手相互碰觸。

「這個過程經歷了不斷的嘗試和失敗,」露意絲說:「當你面對這些尺寸範圍時,不會只是單純處理男女間的差異,而是要試著將範圍擴大到所有和人類體型有關的因素。」

起初,各種組件的尺寸涵蓋了超小尺寸到超大尺寸。不過多年後,NASA刪減了超小尺寸和小尺寸,而由於一般來說女性較男性的身材嬌小,所以受這項改變影響的主要是女性太空人。

這些模組化的太空衣,成了今年3月全女性太空漫步中的阻礙,而10月18日所進行的太空漫步也使用了這些太空衣。露意絲說,這麼多年來太空衣已經有相當長足的進步,但NASA的初衷是讓每套太空衣都盡可能多次使用,最初的合約要求除了手套外的組件,使用壽命都得達到15年之久。

新一代太空衣

這種狀況可能很快就會往前邁進一小步,至少對飛往地球軌道外進行太空漫步的太空人來說是如此。NASA在10月8日公布了將用於阿提米絲(Artemis)任務前往月球時的新一代太空衣──艙外探索太空裝(Exploration Extravehicular Mobility Unit,簡稱xEMU)。

雖然新設計的外觀看起來和現在的太空衣十分相似,但這件點綴著活潑紅藍條紋的新型太空衣仍有許多新的特色。比方說根據NASA的新聞發表會,xEMU能讓太空人的行動更為敏捷,減少他們在月球表面那些看似有趣但非常浪費體力的跳躍。太空人甚至還能夠把雙手高舉過頭,這是穿著目前的EMU時無法辦到的事。

由於阿提米絲任務的目標是要將一名男性和一名女性送上月球,因此這套新的太空衣勢必比先前的太空衣更加量身合身。每位太空人都會在擺出各個姿勢和活動身體的狀況下進行全身3D掃描。根據新聞發表會,這能讓NASA為每位男性或女性太空人提供「最舒適且活動範圍最大的太空衣組件」。

雖然新的太空衣仍然是混搭式設計,但將使用涵蓋更多種尺寸的元件。根據科技網站《The Verge》的說明,可調節位置的肩部之後應該也可以幫助讓太空衣穿起來更合身。

阿提米絲太空衣在登月之前,得先在地面或國際太空站上經歷一系列的測試。即便如此,新型太空衣可能也絕非完美。無論是誰穿著這樣的傳統加壓太空衣,都會很不舒服,難以靈活移動。太空人得一直在對抗太空衣內部氣壓下的狀況工作,所以穿著太空衣就像是試在一顆大氣球裡四處移動。

「你所做的所有動作似乎都會阻礙你。」 露意絲這麼說。進行太空漫步的太空人必須經歷漫長而艱辛的幾個小時,進行試驗或完成修理工作。即使是在十分合身的太空衣裡,太空漫步通常也會讓太空人造成多處軟組織損傷和肌腱炎。

正如NASA在阿提米絲太空衣的新聞發表會上所警告的那樣:「太空旅行不適合柔弱的人。」

延伸閱讀:15張動態圖,看國際太空站15年!為什麼太空人眼球會變形?

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