舱外航天服：这件“价值连城”的衣服门道多多

8月17日，据中国载人航天工程办公室消息，神舟十二号航天员乘组将于近日择机执行第二次出舱活动。大家可能有所不知，中国航天员进行中国空间站建造期间的出舱活动，身上穿的这套舱外航天服是我国研制的全新第二代“飞天”航天服，对比第一代舱外航天服有了巨大的进步。

那么，这些堪称“价值连城”的衣服都有哪些高明之处呢？人类未来的舱外航天服还将会有哪些改进？

7月4日，航天员刘伯明穿第二代“飞天”出舱

世上最昂贵的“衣服”

神舟七号任务出舱时，航天员翟志刚穿的是第一代“飞天”舱外航天服。据公开资料介绍，“飞天”舱外航天服虽然借鉴了俄罗斯成熟的“海鹰”舱外航天服设计，但总体上还是我国自主研制生产的。

翟志刚穿第一代飞天舱外航天服出舱

神舟七号任务是我国首次执行舱外活动，是“飞天”舱外航天服的首次实际运用。为了以防万一，相关人员在神舟七号气闸舱中，还备有一套俄罗斯的“海鹰”舱外服。神舟七号出舱任务成功，证明了我国“飞天”舱外航天服设计的可行性和可靠性。

舱外航天服相当于一个独立的“小载人飞船”，其造价十分昂贵。据新华社报道，我国第一代“飞天”舱外航天服一套造价高达3000万人民币！

多年后，我国第二代“飞天”航天服亮相，相对第一代航天服又有了不小的改进提高。

第二代飞天舱外航天服

第二代“飞天”航天服的综合性能和技术指标都有显著提升。据中央电视台报道，第一代“飞天”舱外服最多只能支持航天员在舱外活动4个小时，只能重复使用5次，而第二代“飞天”舱外服具有支持航天员8个小时舱外工作的能力，重复使用次数也提高到15次。

我国第二代“飞天”舱外服性能的提高，增强了航天员执行舱外活动的能力，为中国空间站建造提供了有力的支撑。

此前上天的第一代“飞天”舱外服造价就高达3000万人民币，现在新研制的第二代“飞天”航天服造价自然也不低。当然，外太空环境如此恶劣，作为“迷你载人航天器”的舱外航天服十分复杂，造价昂贵也在情理之中。

美国曾为航天飞机项目研制的舱外航天服共15套，当时单价为1500万美元，如果考虑几十年来的通货膨胀，相当于现在的1.5亿美元，舱外航天服真不愧是世界上最昂贵的衣服。

二代“飞天”改进多

据报道，第一代“飞天”舱外服自2004年开始研制，几年时间里突破和掌握舱外航天服技术，解决了中国舱外服的有无问题。神舟七号任务到现在已经过去了13年，舱外航天服设计团队精益求精，针对中国载人航天任务的发展和需求，自主研发进行了大量改进。

飞天舱外航天服的头盔

不久前，中国载人航天工程航天员系统副总设计师张万欣接受采访时指出，第二代舱外航天服主要进行了3个方面的重大改进：首先是改变了航天服的结构布局设计；其次是提高了航天服的使用寿命；最后是提高了人服能力。第二代“飞天”舱外航天服相比第一代，不仅更为安全可靠，使用时间和寿命更长，而且测试维护性更强，穿着使用更舒适，可以满足未来空间站建设和运行阶段长时间舱外工作的需求。

航天员准备进行出舱活动程序训练

第二代“飞天”舱外服让航天员感到不仅更易用，而且更舒适。据报道，第二代“飞天”舱外服重量高达130公斤，从里到外有6层之多，内部压强也有0.4个大气压。如果按常理推断，这么笨重臃肿的衣服肯定是很不好穿的，然而根据官方媒体报道介绍，第二代“飞天”舱外服可以满足1.6~1.8米身高的航天员穿着使用，它在适体性上采用一对多设计，一套航天服可通过调节尺寸满足所有航天员适体穿着的需求。

另外，第二代舱外航天服穿脱起来也十分方便快捷。地面试验时，人们穿起它只需要约3分钟，最多也不超过5分钟。

刘伯明和汤洪波在“天和”内整理飞天舱外服

第一代“飞天”舱外服关节基于仿生原理了采用了“虾”结构，保证了密封性和灵活性，但它在实际出舱中表现并不完美，翟志刚舱外爬行时就显得有些吃力。而第二代“飞天”舱外服关节部位使用小型化气密轴承等措施进行改进，大大提高了关节灵活性，减少了航天员舱外活动时的体能消耗。

第一代“飞天”舱外服的手套可握住25毫米的铅笔粗细的东西，第二代“飞天”舱外服改进的加压手套能握住直径5毫米的物体，这对开展精细的舱外操作是十分有利的。

此外，第二代“飞天”舱外服的摄像机和照明灯整合更充分，首次实现了航天员手臂操作区和胸前控制区的一体化集成照明设计，比原来的“飞天”舱外服以及美俄舱外服的分体式照明方案更先进，为航天员舱外活动提供了更好的助力。

飞向深空的保障装备

人类载人航天活动正在从近地轨道走向深空。目前，美俄正在准备载人登月，美国还在为载人登月和载人登火研制新一代舱外航天服。

未来的舱外航天服将服务于月球轨道站、载人登月和月面基地等任务，采用一系列改进措施。未来的舱外航天服将采用更先进更轻量级的结构，轻量坚固的结构能降低航天服的重量。考虑到深空发射需要的能量更大，降低重量有明显的经济效益，而月球和火星表面都有重力，重量轻一些也将减少航天员舱外活动的体力负担。

未来的舱外航天服可能还将进一步提高内部压力。现在的航天服一般都是0.3~0.4个大气压的内压，虽然不太膨胀，有利于航天员活动手腿关节，但低气压下很容易出现减压病，航天员在出舱活动前，需要进行长时间的吸氧排氮活动。

美国未来的舱外航天服计划将进一步提高内部压强，这样吸氧排氮时间可以大大减少。如果进一步提高到0.6个大气压，甚至更高的压强，吸氧排氮甚至可能省下来，可以支持更频繁的出舱活动。

2019年，美国宇航局公布的新一代航天服

此外，未来的舱外航天服还将进一步提高关节的灵活性，这不仅有利于轨道失重环境下的舱外操作，对有重力的月球和火星表面活动，包括最基础的月面行走等操作，也将更为灵活和容易。

当然，未来舱外服在提高内部压强的情况下，提高关节灵活性的难度相当大。另外，未来的舱外航天服在适体性上也将进一步改进，比如更方便的穿脱能力和体形适应性，更好的头盔视野和通信性能，更精细的环境控制能力，为航天员提供更舒适的舱外活动环境，以便更好地在真空等恶劣环境下开展舱外活动。

未来的舱外航天服要支持人类登月，甚至登火，月球表面存在大量极为细小的尘埃，对航天服和航天员有很大危害。作为人类走向深空的保障装备，未来的舱外航天服还要精心设计防尘埃措施，比如采用整体式背部穿脱，以及将舱外服置于登月舱和月球车外部，最大限度减小月球尘埃对航天器和航天员的危害。（中国航天报）