北京時(shí)間2024年3月2日13時(shí)32分，神舟十七號(hào)航天員乘組圓滿(mǎn)完成第二次出艙活動(dòng)，在上次出艙維修試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，此次出艙活動(dòng)重點(diǎn)完成了天和核心艙太陽(yáng)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(duì)極端太空環(huán)境，功能更為全面。

通常，我們對(duì)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(shí)航天服（俄羅斯和美國(guó)稱(chēng)宇航服）根據(jù)使用場(chǎng)景大致可分為兩類(lèi)：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(lèi)生存時(shí)為航天員營(yíng)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(dòng)中抵御高真空、極端溫度、強(qiáng)輻射、微流星等惡劣的太空環(huán)境的必須裝備。在我國(guó)空間站建造的過(guò)程中，有越來(lái)越多的艙外工作需求，從神舟十二號(hào)開(kāi)始，出艙活動(dòng)成了每一個(gè)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(lèi)第一套艙內(nèi)服

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

人類(lèi)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(jìn)入太空的人類(lèi)）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(jī)飛行員使用的“Vorkuta”套裝改進(jìn)而來(lái)。增加了新型頭盔，并安裝了壓力傳感器，一旦壓力傳感器測(cè)量到艙內(nèi)失壓（壓力過(guò)低），頭盔的透明面罩會(huì)自動(dòng)落下，保護(hù)航天員的生命安全。

蘇聯(lián)SK-1宇航服（圖片來(lái)源：wikipedia）

水星計(jì)劃艙內(nèi)服

無(wú)獨(dú)有偶，美國(guó)NASA的水星計(jì)劃（1958-1963，是將第一批美國(guó)宇航員送入太空的計(jì)劃）采用的艙內(nèi)壓力服，也使用了航空壓力防護(hù)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(guò)位于腰部的“臍帶”供應(yīng)，然后通過(guò)頭盔右側(cè)的軟管排出，在供氧的同時(shí)帶走了服內(nèi)的部分熱量起到冷卻的作用。

美國(guó)水星計(jì)劃宇航服（圖片來(lái)源：wikipedia）

我國(guó)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(duì)可能發(fā)生的失壓情況都要求航天員身著艙內(nèi)服，我國(guó)也不例外，同樣地，我國(guó)艙內(nèi)服也是通過(guò)臍帶與飛船連接，實(shí)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(guò)航天員手持的設(shè)備來(lái)供電及通風(fēng)。

神舟十二號(hào)乘組出征（圖片來(lái)源：中國(guó)載人航天官網(wǎng)）

Space X艙內(nèi)服

宇航員們?cè)赟paceX的龍飛船飛行任務(wù)中穿著的宇航服可以被稱(chēng)為顏值最高的宇航服，它其實(shí)是艙內(nèi)服，并不具備獨(dú)立的壓力控制、供氧等功能，僅重 9 公斤，外觀時(shí)尚、呈白色，大腿上的連接點(diǎn)可以連接龍飛船實(shí)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(lái)源：SpaceX）

艙外

人類(lèi)第一套艙外服

人類(lèi)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(lèi)）一起在“上升2號(hào)”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(dú)立的生命支持系統(tǒng)，帶有能支持45分鐘艙外活動(dòng)的氧氣。對(duì)于艙外服來(lái)說(shuō)，供氧和壓力控制之外，最重要的功能就是溫度控制，因?yàn)樵谂撏怅?yáng)光的直射下，物體表面溫度會(huì)高達(dá)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(lái)提高熱阻，進(jìn)一步加強(qiáng)溫度控制的效果，但代價(jià)是航天員的行動(dòng)受到了很大的限制。

頭盔面罩改進(jìn)為近半厘米厚的有色有機(jī)玻璃制成的特殊濾光片，用于降低光強(qiáng)，同時(shí)將太陽(yáng)光譜中具有生物危險(xiǎn)的光濾除。

蘇聯(lián)Berkut艙外服（圖片來(lái)源：Wikipedia）

雙子座計(jì)劃艙外服

美國(guó)緊跟蘇聯(lián)，雙子座計(jì)劃（1965-1966年）也安排了太空行走這項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的任務(wù)。不同于蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)，雙子座計(jì)劃艙外服仍通過(guò)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(dòng)不便。

美國(guó)雙子座計(jì)劃宇航服（圖片來(lái)源：Wikipedia）

阿波羅計(jì)劃登月服

阿波羅登月任務(wù)對(duì)于當(dāng)時(shí)的美國(guó)來(lái)說(shuō)顯然是難度最大的艙外任務(wù)，航天員必須離開(kāi)密封艙較遠(yuǎn)距離在月面活動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)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(jì)劃的艙外服為基礎(chǔ)，但是加強(qiáng)了溫控功能，設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)月壤及巖石的靴子，而且不再像雙子座計(jì)劃那樣依靠航天器來(lái)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(shuō)的“背包”。

也就是說(shuō)，阿波羅計(jì)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(lái)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(wú)線電通信設(shè)備和報(bào)警系統(tǒng)。后來(lái)的天空實(shí)驗(yàn)室、航天飛機(jī)、國(guó)際空間站使用的艙外服都采用類(lèi)似的“背包”系統(tǒng)。

阿波羅11號(hào)登月服（圖片來(lái)源：ESA）

能獨(dú)立飛行的艙外服

從阿波羅之后，艙外服都不使用臍帶來(lái)供電、供氧了，而是通過(guò)背包來(lái)實(shí)現(xiàn)艙外服的獨(dú)立運(yùn)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(wú)法返回。而美國(guó)的被稱(chēng)為“艙外機(jī)動(dòng)裝置”的宇航服由于背包帶有噴氣裝置，在艙外航天員通過(guò)該裝置控制自己的姿態(tài)、前進(jìn)方向，所以不需要束縛就能遠(yuǎn)離和接近航天器。1984年，美國(guó)宇航員布魯斯·麥坎德萊斯（Bruce McCandless）在航天飛機(jī)STS-41B任務(wù)中，身著該艙外服，在沒(méi)有系繩和臍帶電纜與航天器相聯(lián)的情況下開(kāi)展太空行走，最遠(yuǎn)時(shí)飛離航天飛機(jī)達(dá)98米。

航天飛機(jī)STS-41B艙外行走畫(huà)面（圖片來(lái)源：Wikipedia）

我國(guó)的“飛天”艙外服

相信大家對(duì)我國(guó)的“飛天”艙外航天服并不陌生，“飛天”服專(zhuān)為長(zhǎng)達(dá)七個(gè)小時(shí)的太空行走任務(wù)而設(shè)計(jì)。神舟七號(hào)航天員翟志剛身著“飛天”完成了我國(guó)首次艙外行走任務(wù)，神舟十二號(hào)、十三號(hào)乘組身著第二代“飛天”完成了數(shù)次空間站建設(shè)過(guò)程中的艙外工作。

神舟十三號(hào)航天員身著“飛天”出艙畫(huà)面（圖片來(lái)源：中國(guó)載人航天官網(wǎng)）

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