揭秘航天服：价值连城的“天衣”

世界上最贵的衣服是什么？可以毫不犹豫地说，是航天服。其中舱外航天服一件就价值几千万元人民币。这是为了让航天员在太空中能够抵御外界恶劣环境的危害。顺便来了解一下航天服每个部位的妙用，以及世界上的新型航天服吧！

舱外航天服相当于一艘小型载人飞船，能把航天员的身体与太空恶劣环境隔离开来，并向航天员提供一个与地面相当的环境，同时能提供氧气、排放二氧化碳、维持舒适的温度和抵御宇宙辐射等。图为我国研制的“飞天”舱外航天服

天地往返中的护身服

载人飞船或航天飞机在发射和返回过程中比较危险，所以航天员必须穿上舱内航天服（也叫防护救生服），主要是在座舱减压和氧气丧失时，能提供压力和氧气；若跳伞落入冷水中时，能防寒；长期失重导致血液在下肢郁积时，能防止立位耐力下降；在飞行中或着陆后遇到空气污染时，能防止人体吸入有毒气体。

这种压力服具有良好的密封调压、通风散热、排湿等功能和足够的强度，并装备有简易的小便收集装置。它在轨道飞行中很重要，因为当座舱内大气压力、气体成分控制失效时，舱内航天服可作为应急救生手段。

中国的舱内航天服呈乳白色，局部镶有天蓝色的边线。该服装的心脏部位有一个可以拧动的圆形装置，用来调节衣服内的压力、温度和湿度。衣服右腹部有一根细管，是航天员的通信工具；左腹部有两条管路，是航天员供氧和排放二氧化碳的设备。

除了头盔和手套，整套舱内航天服是用一种特殊的高强度涤纶做成的，能够满足航天员在飞行上升段和返回段的各种要求。服装胸前有两条呈V字形的拉链，打开拉链，将腿伸进去，便可循序地穿在身上。价值100万元人民币的中国舱内航天服质量约10千克，航天员在正常情况下穿戴整齐需要3分钟。

太空行走用的“小飞船”

人在太空出舱活动时，如果直接暴露在茫茫太空中，会面临失压、缺氧、大温差和强辐射四种危险，以及微重力、空间垃圾等诸多影响。因此，航天员进行太空行走时必须穿舱外航天服。

舱外航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成，其中，头盔壳所用材料具有强度大、抗冲击和足够的耐热性等优点。航天员在出舱前，头盔面窗的内部要喷上防雾剂。航天员的手套与服装通过腕圈接连。航天靴由压力靴和舱外热防护套靴组成，通常将踝部活动关节设计在压力靴上，并与压力服相连接。

由于太空行走时间一般较长，所以舱外航天服内装有聚氨酯胶制成的饮水袋。它由进水阀、饮水阀和饮水管组成，用尼龙搭链贴附在服装上身的里面，其中饮水管穿过服装颈部进入头盔，直到航天员嘴巴的右下角。饮水管顶端是饮水阀，航天员只要用嘴一吸阀门，水就流进嘴中。在饮水管的旁边还有一个放置食物棒的长孔，航天员需要进食时，只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒状食品。由于手伸不到脸部，舱外航天服中还有挠痒工具。舱外航天服内有“尿不湿”和专门设计的便器，因此在太空行走期间可以小便，但一般不大便。

与舱内航天服相比，舱外航天服主要的不同之处，就是它的活动性能和耐太空环境性能更优异。除了具备舱内航天服的各层外，舱外航天服还增加了一些层，比如：液冷通风层，它是将舱内航天服的通风散热层管内的气体改为液体制成；真空隔热层，它用于保护航天员在舱外作业或在月球与其他星体表面活动时，不受舱外环境过热、过冷的侵袭，又可防止服装内部的热量散失；最外面的防护层，它由多种纤维复合织物制成（包括使用防彈背心材料），具有良好的柔软性，耐穿透、耐磨损、耐高温、耐燃烧、耐腐蚀，且表面摩擦系数小，还有防辐射功能和连接其他装备的接口，从而保护内部各层的功能，并与航天员舱外活动时的“脐带”或便携式生保系统、机动装置连接等。

“飞天”服助中国漫步太空

2008年9月27日，中国神舟-7飞船航天员翟志刚身穿国产“飞天”舱外航天服飘出舱外，圆满完成了中国人的首次太空漫步。

“飞天”舱外航天服质量为120千克，单套价值高达3000万元人民币。该舱外航天服最高能达2米，配有1.30米高的生命保障系统背包。

该航天服的四肢装有调节带，通过调节上臂、小臂和下肢的长度，身高1.60-1.80米的人都能穿上这套衣服。其最外层的防护材料，可耐受±100℃的温差变化；携带的氧气瓶采用复合压力；其从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下肢、压力手套和靴子。

其头盔的视野比其他同类产品要大，头盔上装有摄像头，两侧各有1个照明灯以及报警指示灯。它的面窗有4层，其中2层为充压结构，2层之间充高纯氮气，防结雾，外面是防护面窗，最外层是镀金的滤光面窗，防止太阳光线直接照射人眼。

它的躯干壳体为铝合金薄壁硬体结构，厚度仅为1.5毫米，抗压能力超过120千帕，经得起地面运输、火箭发射时的震动，还能连接服装的各个部位，承受整套服装120千克的质量。其躯干外壳上装有电控台、气液控制台等各种仪器。

“飞天”舱外航天服的手套采用国际上先进的“三维数字扫描”技术，为每位航天员量身定做，使用起来既安全又灵活，航天员戴着它能够轻松地握持直径为25毫米的物体。

由于受体积、质量的限制，在神舟-7飞行任务结束后，只有“飞天”舱外航天服的手套随返回舱带回地面。

美俄竞相研发新型航天服

目前，国外能研制舱外航天服的只有俄罗斯和美国。俄罗斯常用的舱外航天服叫奥兰-M（也叫海鹰-M），美国常用的舱外航天服叫航天飞机舱外航天服。它们在外观上相似，但实际上性能差异很大，例如，服装的压力体制不同。另外，俄罗斯舱外航天服采用一体化设计，属于“自穿”式的，即航天员一个人就可以穿上航天服，关上门后开始加压，几分钟内就能完成；而美国舱外航天服上下分开，且需要在别人的帮助下才能穿上，一般需要15分钟。

俄罗斯舱外航天服设计简单，所有生命攸关的系统都采用冗余设计，非常耐用，使用期为4年，并可在太空中维修和更换零部件，这是其最大的优点。美国舱外航天服则按系统可靠性设计，如果有故障，需要运回地面才能修理，一般半年送回地面维护一次。

出舱活动之前，奥兰-M电脑系统会提示航天员按顺序检查航天服是否穿戴正确。在进行出舱活动时，如果发生意外情况，奥兰-MK的电脑系统会向航天员提示故障原因，指示航天员如何操作。奥兰-MK的使用寿命为5年。

目前，美国正在为未来的载人登火星研制Z-2火星服。它将使用3D打印零部件，根据航天员个体特征的三维扫描结果生产零部件，以确保航天服尺寸的精确性。采用了仿生技术，如果天体表面环境较为昏暗，服装可以发光照明。Z-2航天服还将采用可调节的肩部和腰围尺寸，以最大限度地增加单套航天服所能容纳的航天员人数。为了在黑暗空间中实现更好的可视性，Z-2航天服特别增加了红色电致发光的细节设计。Z-2航天服还将采用可再生二氧化碳去除系统和水分蒸发系统等技术，为航天员更为高效地提供空气和温度等生活必需品。

（《知识就是力量》2017年第4期）