北京時間2024年3月2日13時32分，神舟十七號航天員乘組圓滿完成第二次出艙活動，在上次出艙維修試驗的基礎(chǔ)上，此次出艙活動重點完成了天和核心艙太陽翼維修工作。值得一提的是，航天員在艙內(nèi)和艙外所穿的航天服是有所區(qū)別的，艙外航天服需應(yīng)對極端太空環(huán)境，功能更為全面。

通常，我們對于航天員的第一印象就是身著航天服飛行在宇宙中，但其實航天服（俄羅斯和美國稱宇航服）根據(jù)使用場景大致可分為兩類：艙內(nèi)以及艙外。其中艙內(nèi)航天服一般與艙內(nèi)設(shè)備連接獲取電能、氧氣等，用于在航天器密封艙壓力下降到不適合人類生存時為航天員營造艙內(nèi)壓力環(huán)境，保證航天員的生命安全。而艙外航天服更為復(fù)雜，是航天員在出艙活動中抵御高真空、極端溫度、強輻射、微流星等惡劣的太空環(huán)境的必須裝備。在我國空間站建造的過程中，有越來越多的艙外工作需求，從神舟十二號開始，出艙活動成了每一個飛行乘組的必選任務(wù)，艙外服的可靠性直接決定了任務(wù)的成敗。

艙內(nèi)

人類第一套艙內(nèi)服

鮮為人知的是，航天服的歷史其實起源于航空，即為噴氣式飛機飛行員準(zhǔn)備的壓力防護服，用來在極端高度的低壓、低氧環(huán)境下保護飛行員的生命安全。此類防護服一般由橡膠制成，表面覆蓋有硬質(zhì)織物，飛機加壓艙一旦失壓，連接防護服的軟管會從機艙內(nèi)氧瓶向防護服中輸送氧氣，從而使防護服內(nèi)部保持一定的壓力。

人類第一套真正的航天用壓力服誕生于蘇聯(lián)，是尤里·加加林（第一位進入太空的人類）在 1961年穿的SK-1宇航服，它是一套艙內(nèi)航天服，從Su-9 噴氣式戰(zhàn)斗機飛行員使用的“Vorkuta”套裝改進而來。增加了新型頭盔，并安裝了壓力傳感器，一旦壓力傳感器測量到艙內(nèi)失壓（壓力過低），頭盔的透明面罩會自動落下，保護航天員的生命安全。

蘇聯(lián)SK-1宇航服（圖片來源：wikipedia）

水星計劃艙內(nèi)服

無獨有偶，美國NASA的水星計劃（1958-1963，是將第一批美國宇航員送入太空的計劃）采用的艙內(nèi)壓力服，也使用了航空壓力防護服的原理，并在其基礎(chǔ)上增加了鍍鋁尼龍層、系帶靴子、手套和新型頭盔。宇航服內(nèi)的氧氣通過位于腰部的“臍帶”供應(yīng)，然后通過頭盔右側(cè)的軟管排出，在供氧的同時帶走了服內(nèi)的部分熱量起到冷卻的作用。

美國水星計劃宇航服（圖片來源：wikipedia）

我國的艙內(nèi)服

按照航天任務(wù)的傳統(tǒng)，在飛船的上升段以及返回段，為應(yīng)對可能發(fā)生的失壓情況都要求航天員身著艙內(nèi)服，我國也不例外，同樣地，我國艙內(nèi)服也是通過臍帶與飛船連接，實現(xiàn)供電、通風(fēng)以及應(yīng)急狀態(tài)下的供氧。在登上飛船之前，通過航天員手持的設(shè)備來供電及通風(fēng)。

神舟十二號乘組出征（圖片來源：中國載人航天官網(wǎng)）

Space X艙內(nèi)服

宇航員們在SpaceX的龍飛船飛行任務(wù)中穿著的宇航服可以被稱為顏值最高的宇航服，它其實是艙內(nèi)服，并不具備獨立的壓力控制、供氧等功能，僅重 9 公斤，外觀時尚、呈白色，大腿上的連接點可以連接龍飛船實現(xiàn)供電和供氧。每套服裝都是為宇航員量身定制的，以獲得最佳的舒適度，并配有 3D 打印頭盔。其手套與觸摸屏兼容，可與龍飛船的儀表板配合使用。

龍飛船飛行任務(wù)艙內(nèi)服（圖片來源：SpaceX）

艙外

人類第一套艙外服

人類第一套艙外航天服“Berkut”同樣由蘇聯(lián)制造，在1965年與阿列克謝·列昂諾夫（第一位太空行走的人類）一起在“上升2號”飛船任務(wù)中完成了12分鐘的艙外行走。該服裝有不需要艙內(nèi)供氧的獨立的生命支持系統(tǒng)，帶有能支持45分鐘艙外活動的氧氣。對于艙外服來說，供氧和壓力控制之外，最重要的功能就是溫度控制，因為在艙外陽光的直射下，物體表面溫度會高達100℃。為此“Berkut”增加了真空隔熱層，表面有鋁質(zhì)層，而且層與層之間有一定的間隙，以減少熱量傳遞，此外薄膜織物層鋪設(shè)有特殊的網(wǎng)狀材料來提高熱阻，進一步加強溫度控制的效果，但代價是航天員的行動受到了很大的限制。

頭盔面罩改進為近半厘米厚的有色有機玻璃制成的特殊濾光片，用于降低光強，同時將太陽光譜中具有生物危險的光濾除。

蘇聯(lián)Berkut艙外服（圖片來源：Wikipedia）

雙子座計劃艙外服

美國緊跟蘇聯(lián)，雙子座計劃（1965-1966年）也安排了太空行走這項極具挑戰(zhàn)的任務(wù)。不同于蘇聯(lián)的設(shè)計，雙子座計劃艙外服仍通過連接航天器的“臍帶”給服內(nèi)供氧。內(nèi)部采用了橡膠氣囊保證宇航服的嚴(yán)格密封，因此，宇航員表示該宇航服內(nèi)很熱而且非常僵硬，行動不便。

美國雙子座計劃宇航服（圖片來源：Wikipedia）

阿波羅計劃登月服

阿波羅登月任務(wù)對于當(dāng)時的美國來說顯然是難度最大的艙外任務(wù)，航天員必須離開密封艙較遠距離在月面活動較長時間，而且月球表面的溫度范圍比低地球軌道更廣，約為-130~160℃。所以登月服雖然以雙子座計劃的艙外服為基礎(chǔ)，但是加強了溫控功能，設(shè)計了專門應(yīng)對月壤及巖石的靴子，而且不再像雙子座計劃那樣依靠航天器來供氧，而是增加了“便攜式生命支持系統(tǒng)(PLSS)”，即我們通常所說的“背包”。

也就是說，阿波羅計劃使用的艙外服由兩大部分構(gòu)成：壓力服+背包。其中壓力服的組成部分包括：由13層材料構(gòu)成的放熱、防輻射、防微流星、密封的服裝，內(nèi)部用于降溫的3層液體冷卻和通風(fēng)服，以及其他配件。背包用來為服裝內(nèi)提供氧氣、電力、冷卻水，去除二氧化碳，并配置有無線電通信設(shè)備和報警系統(tǒng)。后來的天空實驗室、航天飛機、國際空間站使用的艙外服都采用類似的“背包”系統(tǒng)。

阿波羅11號登月服（圖片來源：ESA）

能獨立飛行的艙外服

從阿波羅之后，艙外服都不使用臍帶來供電、供氧了，而是通過背包來實現(xiàn)艙外服的獨立運轉(zhuǎn)，但是仍需要一條系繩將航天員與航天器連接在一起，以防航天員飄走無法返回。而美國的被稱為“艙外機動裝置”的宇航服由于背包帶有噴氣裝置，在艙外航天員通過該裝置控制自己的姿態(tài)、前進方向，所以不需要束縛就能遠離和接近航天器。1984年，美國宇航員布魯斯·麥坎德萊斯（Bruce McCandless）在航天飛機STS-41B任務(wù)中，身著該艙外服，在沒有系繩和臍帶電纜與航天器相聯(lián)的情況下開展太空行走，最遠時飛離航天飛機達98米。

航天飛機STS-41B艙外行走畫面（圖片來源：Wikipedia）

我國的“飛天”艙外服

相信大家對我國的“飛天”艙外航天服并不陌生，“飛天”服專為長達七個小時的太空行走任務(wù)而設(shè)計。神舟七號航天員翟志剛身著“飛天”完成了我國首次艙外行走任務(wù)，神舟十二號、十三號乘組身著第二代“飛天”完成了數(shù)次空間站建設(shè)過程中的艙外工作。

神舟十三號航天員身著“飛天”出艙畫面（圖片來源：中國載人航天官網(wǎng)）

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