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隨著我國載人航天工程的不斷推進(jìn)，人們見證了一個個令人振奮的航天事業(yè)的里程碑。從空間站的建設(shè)和維護(hù)，到月球探測計劃，不同的任務(wù)面臨著各異的挑戰(zhàn)與風(fēng)險，這些都要求有不同的航天服來為航天員的生命安全保駕護(hù)航。它們?nèi)缤教靻T的第二層皮膚，在極端的太空環(huán)境中給予最堅實的守護(hù)，開啟人類探索宇宙的嶄新篇章。

中國艙外航天服的“飛天”之路

2008年9月27日，我國航天員翟志剛進(jìn)行了首次太空行走，在距地球300多公里的太空之中，中國研制的第一套艙外航天服 “飛天” 首次驚艷 “亮相”，這標(biāo)志著我國成為世界上第三個獨(dú)立掌握出艙活動技術(shù)的國家。2021年7月4日，航天員劉伯明、湯洪波身著中國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，先后從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙?！帮w天”艙外航天服作為執(zhí)行中國空間站任務(wù)的重要裝備，其設(shè)計理念獨(dú)具匠心。

航天員劉伯明身著新一代“飛天”艙外航天服順利出艙

“飛天” 艙外航天服從內(nèi)到外分為六層，包括舒適層、備份氣密層、主氣密層、限制層、隔熱層和外防護(hù)層。它具備防輻射、溫度調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)等重要功能，同時擁有完備的生命保障系統(tǒng)。

“飛天”艙外航天服

“飛天” 艙外航天服的設(shè)計非常巧妙，它重而不笨、行動靈活，巧妙的利用仿生結(jié)構(gòu)使關(guān)節(jié)活動更加自如。上下肢的所有關(guān)節(jié)處使用氣密軸承，讓航天員的手腳可隨意轉(zhuǎn)動的同時，嚴(yán)格保證了氣密性。其背包是航天服穿脫口的密封門，內(nèi)部安裝了艙外航天服生保設(shè)備，背包殼體下端裝有備用氧瓶等。背包關(guān)閉通過拉緊鋼索和操作關(guān)閉手柄來完成。

“飛天”艙外航天服在保障航天員生命安全方面的關(guān)鍵技術(shù)

2021年7月4日，航天員劉伯明、湯洪波成功出艙，向世界展示了中國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服。新一代“飛天”艙外航天服保障航天員生命安全方面的關(guān)鍵技術(shù)在這次飛行任務(wù)中發(fā)揮了重要作用。

“飛天”艙外航天服是保障航天員在太空惡劣環(huán)境中安全的關(guān)鍵裝備，其技術(shù)復(fù)雜，相當(dāng)于微型載人航天器，是一個國家載人航天實力的重要體現(xiàn)。

它由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成，服裝最里層是襯里和尿收集裝置，襯里外是液冷通風(fēng)層用于散熱，再往外是加壓氣密層產(chǎn)生一定壓力，然后是限制層防止向外膨脹，限制層外是隔熱層應(yīng)對大溫差變化，最外面是保護(hù)層，具有多種功能。

至于“飛天” 艙外航天服的頭盔，具有極為寬闊的視野。其面窗更是多達(dá)4層，其中兩層中間填充有高純氮?dú)?，用于防止起霧，面窗的外面一層是防護(hù)鏡，最外層則是可活動的鍍金濾光鏡，當(dāng)航天員迎著陽光工作時，可以將其拉下，避免光線直接照射到眼睛。

新一代“飛天”艙外航天服的頭盔示意圖

它的手套外層為纖維織物，并且有兩層由特殊隔熱橡膠制造的氣密層，能夠耐受高達(dá)100℃的高溫，不過手套的指尖部分僅有一層氣密層，以便讓航天員保持觸覺。靴子由壓力靴和艙外熱防護(hù)套靴組成，以便航天員腳部受到足夠的保護(hù)。

“飛天”的“控制板”設(shè)在前胸位置，用于操作各種設(shè)備，是其“大腦”之所在。由于穿上艙外航天服后，航天員難以看到胸口的開關(guān)，所以“飛天”在左手腕處設(shè)有一面小鏡子，以便讓航天員借助鏡像來觀察。

此外，航天服背部有便攜式生命保障系統(tǒng)提供氧氣等維持生命所需條件，太空行走時間較長時還裝有飲水袋和放置食物棒的長孔。

我國空間站所使用的“飛天”艙外服是目前世界最先進(jìn)的航天服之一，這離不開航天工作者的共同努力。現(xiàn)在航天事業(yè)發(fā)展到了月球探測階段，為了應(yīng)對月球復(fù)雜的環(huán)境，研發(fā)團(tuán)隊設(shè)計研發(fā)出了新的航天服——登月服。

登月服：為探測月球而生

中國登月服首次亮相

2024年9月28日，登月服外觀在中國首次亮相。登月服是在艙外航天服的基礎(chǔ)上發(fā)展設(shè)計而來的。登月服相較于艙外航天服整體性更加凸顯，外部設(shè)備元器件呈現(xiàn)小型化、集成化，更像一件真正的“衣服”。它繼承了艙外航天服的許多先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計理念，同時針對月球表面的特殊環(huán)境進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新和改進(jìn)。

月球環(huán)境十分惡劣，表面晝夜溫差極大，白天溫度高達(dá)127℃，夜晚則降至-183℃。登月服采用了高效的隔熱和保溫材料，以確保航天員在極端溫度下的生命安全。這些材料通常具有多層結(jié)構(gòu)，包括反射層、隔熱層和保溫層等。為了進(jìn)一步適應(yīng)月球表面的溫度變化，登月服還配備了先進(jìn)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠根據(jù)航天員的身體狀況和外界環(huán)境的溫度變化，自動調(diào)節(jié)航天服內(nèi)部的溫度。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常包括加熱元件、冷卻元件和溫度傳感器等。

月球表面沒有大氣層的保護(hù)，直接暴露在宇宙射線和太陽輻射之下。因此登月服的結(jié)構(gòu)設(shè)計也考慮了輻射防護(hù)的要求。例如，登月服的面罩采用全景式防眩光面窗，能夠最大限度地減少輻射的入射角，提高輻射防護(hù)效果。

月球表面布滿了塵埃，這些塵埃非常細(xì)小，且具有一定的粘附性。為了防止塵埃進(jìn)入航天服內(nèi)部對航天員的身體造成傷害，登月服的外層和面罩采用耐磨、防粘附的材料，能夠有效地阻擋塵埃的附著。同時，登月服的關(guān)節(jié)部位和密封件也進(jìn)行了特殊的設(shè)計，以防止塵埃的進(jìn)入。

登月服關(guān)節(jié)配置進(jìn)行了改進(jìn)

此外，登月服之所以能夠支持航天員長時間在月面進(jìn)行活動，離不開其獨(dú)特的功能特性。登月服通過其生命保障系統(tǒng)為航天員提供必需的氧氣，調(diào)節(jié)溫度，去除二氧化碳，讓航天員的生命安全得到有力保障。同時，它能通過壓力防護(hù)保持內(nèi)部合適的壓力，避免真空環(huán)境給航天員帶來傷害。此外，通信系統(tǒng)讓航天員與地面控制中心保持順暢溝通，能源供應(yīng)則為設(shè)備和系統(tǒng)持續(xù)提供電力支持。正因如此，航天員才能在月面上長時間活動。

未來的中國航天會在“飛天”艙外航天服和登月服的設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新上面不斷改善，讓它們?yōu)榭臻g站建設(shè)和探測月球做出更大的貢獻(xiàn)，為人類探索太空提供了強(qiáng)有力的支持。

部分信息來源于央視網(wǎng)、科普中國、光明網(wǎng)。

（科學(xué)性審核：中國空間學(xué)會科普與教育委員會委員，李良）

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