□ 田锋

“星际线”舱内航天服高调曝光

□ 田锋

美国波音公司近日首次高调曝光了旗下“星际线”（Starliner，亦称CST-100飞船）载人飞船的配套舱内航天服，这款航天服在美国航天飞机时代舱内航天服的基础上做出了众多改进。新一代的载人飞船自然要有新一代的航天服，波音公司虽然在飞船研发上进度落后，舱内航天服反倒提前曝光。虽然媒体对这套“蓝精灵”航天服的外观褒贬不一，但是随着美国民营航天的大踏步前进，载人航天从“大国游戏”向“企业特产”的逐渐转变，航天服的设计已经越来越多地开始融入企业的自有风格和设计思想。

航天服主要分为两种，一种是舱内航天服，一种是舱外航天服。两者区别很大，一般用于不同环境和工作场合。舱内航天服一般是在载人飞船和航天飞机等有生保系统的加压环境内穿着使用，而舱外航天服则是独立在太空环境中工作时穿着，也就是舱外活动时使用，可以视为一个微缩版的载人飞船。相对舱内航天服而言，舱外航天服的防护功能必须非常周全，需要避免有害的宇宙射线和小的空间碎片伤害航天员，因此难度和复杂度相对更高。当然也有部分舱内舱外两用航天服，比如正在研制中的“猎户座”飞船配套航天服（美国早期的双子星计划时期航天服也是内外通用）。

波音航天服

更轻，更方便，更“波音”——新航天服的设计路线

在航天飞机退役前，美国一直使用的是ACES舱内航天服，这款航天服自1994年的STS-65任务开始使用，直至2011年航天飞机停飞后退役，而未来将被太空探索公司和波音公司的各自航天服所替代。波音公司在承接NASA授出的“商业载人航天”项目合同后，将采用旗下“宇宙神”5火箭（实际隶属ULA）+“星际线”飞船+新式航天服的组合，从这个角度来讲，波音公司基本具备了完备的载人航天能力。当然，作为竞争对手的太空探索公司也是“猎鹰”9火箭+载人“龙”飞船+自研航天服的类似路线。值得注意的是，波音公司所采用的“宇宙神”5火箭和“星际线”飞船连接段最新添加了一段“气动裙边”，这是因为波音公司在船-箭一体的风洞试验中发现了气动问题，而气动问题是由于“星际线”飞船到“半人马座”上面级之间箭体过渡过于陡峭所导致。这些设计变更不可避免地导致了整个项目进度的进一步迟滞，但是NASA对波音公司这种认真负责的态度给予了肯定。

在航天飞机时代，ACES舱内航天服加上颈环等配件后的重量约30磅，约合13.6千克，想象一下穿着一件浑身布满管路、柔性关节、传感器的衣服，还顶着一个巨大的硬质头盔，确实很麻烦。除非经过专业训练，一个人是很难穿进去

的，大多都需要其他人协助穿

脱。而且为了密封，部分整体套身式设计的航天服还必须从腰部以上钻进去，再把上半部分套在身上，因此这种航天服的单人穿脱性能就更差了。而波音公司新款航天服经充分减重后重量约12磅，约合5.4千克，减重高达60%。

波音航天服的充气状态

此外，这款航天服还采用了其他特殊设计，尤其是在以往舱内航天服为人诟病的穿脱简便性方面。波音公司从新款航天服设计伊始，就邀请经验丰富的试飞航天员参与反馈，商业载人航天计划中的4位试飞航天员全都是历经过航天飞机时代的“老司机”。波音公司根据反馈，设计的新款头盔更加小巧，不再通过硬质金属密封颈环连接，而是通过拉链开合。航天服的背部密封也是通过拉链完成的，这样航天服的自行穿脱性能得到了提高，灵活性也相对提高，而且供气软管也被转移到了躯干部分，对胸前操作的干扰更小。

当然，一款航天服最引人注目的还是外观。波音公司表示这款航天服采用了波音公司标志的深蓝色，因此跟传统航天服相比外观更加“炫酷”。

其实这并没有什么稀奇的，舱内航天服在配色上本身就相对灵活，并无严格的硬性要求，可以根据需求随意选择。美国在航天飞机时代选用橙色作为舱内航天服的配色也是有原因的，这种颜色比较醒目，而且落入海里后还能防鲨鱼。但是说到舱外航天服，颜色上就没那么多自由了，基本都是白色，更谈不上炫酷。这是因为在舱外活动中，航天员向阳面温度上升快，温度高达200℃左右，要减少热量吸收；背阴面温度低-100℃左右，需要减少热量丧失，在这种情况下，白色能反射绝大部分太阳热辐射和宇宙辐射，而自身又能最大幅度减少热辐射。

从左至右依次为：通讯耳机、体型定制及面罩

波音航天服技术特点

头盔密封特写

最新版宇宙神5和星际线组合照

触控、耳麦、可定制——新航天服的黑科技

随着技术的进步，阿波罗时代厚重的纸质手册已经被平板电脑替代。众所周知，美国的新一代载人飞船都配备了大尺寸屏幕，但隔着手套是无法对电容触控屏进行操作的。因此波音公司的这款航天服还为手套部分设置了触控交互点，以便于和屏幕、平板电脑等触屏设备交互。“星际线”飞船的控制面板，跟载人“龙”飞船相比要保守一些，保留了大量的物理按键，但大屏幕依然十分显眼；而太空探索公司的载人“龙”飞船则相对激进，物理按键所剩无几。触控手套虽然确实是创新，但不算黑科技，淘宝上30块包邮的手套都有这个功能。

从新式航天服的头盔近景中，我们可以清晰地看到拉链密封结构，当然这种结构是如何达到舱内失压情况下的密封性能的，还有待进一步揭秘。除此之外，波音的新款航天服更加注重可定制性，由于更多采用了柔性可裁剪材质，可以根据航天员高矮胖瘦“量体裁衣”，更加贴身舒适；所采用的靴子也是透气和防滑的；前文提到的躯干区域拉链也将使航天员更容易地从坐姿过渡到站姿，腰部的扭动限制也更少。

除了在发射和返回地球期间保护航天员外，航天服还增设了头盔内的通信耳麦帮助航天员与地面联系。此外这套航天服兜帽般的软性头盔内还配备了聚碳酸酯遮阳板，能够给予航天员更好的头部视野和活动空间。

事实上，这些“贴心”的航天服设计都是来自于“商业载人航天”项目中四位担任试飞任务的“小白鼠”航天员的反馈。这几位航天员结合以往丰富的载人航天经验，为波音公司和太空探索公司提供设计需求和改进方向，做出样品后再由试飞航天员进一步试穿和测试，一方面能够持续改进设计，另一方面也可以使试飞航天员充分适应新款航天服。比如航天员威廉姆斯就曾在社交媒体上公开表示他对两家新款航天服的期待，毕竟这就是他们未来的“保命服”。威廉姆斯做为试飞航天员之一，曾在太空累计生活300多天，累计舱外活动长达50多小时，分别乘坐过航天飞机和联盟载人飞船，经验相当丰富。

作为竞争对手，太空探索公司的航天服也正处在研发过程中，计划于今年在飞船的环控和生保系统支持下开展一系列测试，并在适当时机曝光其外形设计。

美俄航天服的设计——遵守基本设计要素和原则

波音公司的航天服虽然在很多方面做出了创新和改变，但是由于NASA会根据项目合同对各家自行研制的航天服进行严格的安全审查，为了保证航天员安全，航天服的一些基本设计要素和原则仍旧得以保留和严格遵守。比如波音的这款舱内航天服虽然是工作在“星际线”飞船的生保系统环境下，但依旧配备了复杂的内部系统，像湿度调节、氧气供应、温度调节、压力维持、应急充气等等。这些系统不能单独依靠航天服完成，必须通过管道和电缆连接飞船的生命保障系统或是便携生保手提箱才能顺利工作。整套系统共同形成了一个微型的生保环境，确保航天员在飞船舱内失压的极端条件下仍然能正常生存。

穿着波音航天服进行舱内合练

说起这些航天服的基本设计要求，不仅美国如此，俄罗斯（前苏联）也大同小异。这是因为在上世纪载人航天的探索时期，苏联/俄罗斯和美国航天服的研制工作都是独立开展的，而随着国际政治格局的变化，国际交流与合作的增加，俄罗斯与美国航天服的技术差异逐渐模糊。两个国家都经历了舱内航天服、舱内航天服与舱外航天服结合型航天服，到舱内航天服与舱外航天服分开的发展路线。早期因为受航天器运载能力所限，舱内航天服与舱外航天服的组合实为不得已而为之。运载能力的增加，为舱内航天服和舱外航天服的单独配置创造了必要条件。但是到了小布什总统时期，“星座计划”中的“猎户座”飞船研发时，由于其意向执行的“小行星重定向任务”（ARM）中飞船空间有限，内外航天服通用又成了一个选项。随着该项目前景的黯淡，未来如何仍未可知。但归根结底，美俄两国航天服的设计虽风格迥异，但总的来说还是“殊途同归”。★