如何不在太空“破防”？航天员的“第二层皮肤”来帮忙

随着我国载人航天工程的不断推进，人们见证了一个个令人振奋的航天事业的里程碑。从空间站的建设和维护，到月球探测计划，不同的任务面临着各异的挑战与风险，这些都要求有不同的航天服来为航天员的生命安全保驾护航。它们如同航天员的第二层皮肤，在极端的太空环境中给予最坚实的守护，开启人类探索宇宙的崭新篇章。

中国舱外航天服的“飞天”之路

2008年9月27日，我国航天员翟志刚进行了首次太空行走，在距地球300多公里的太空之中，中国研制的第一套舱外航天服 “飞天” 首次惊艳 “亮相”，这标志着我国成为世界上第三个独立掌握出舱活动技术的国家。2021年7月4日，航天员刘伯明、汤洪波身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服，先后从天和核心舱节点舱成功出舱。“飞天”舱外航天服作为执行中国空间站任务的重要装备，其设计理念独具匠心。

航天员刘伯明身着新一代“飞天”舱外航天服顺利出舱

“飞天” 舱外航天服从内到外分为六层，包括舒适层、备份气密层、主气密层、限制层、隔热层和外防护层。它具备防辐射、温度调节和压力调节等重要功能，同时拥有完备的生命保障系统。

“飞天”舱外航天服

“飞天” 舱外航天服的设计非常巧妙，它重而不笨、行动灵活，巧妙的利用仿生结构使关节活动更加自如。上下肢的所有关节处使用气密轴承，让航天员的手脚可随意转动的同时，严格保证了气密性。其背包是航天服穿脱口的密封门，内部安装了舱外航天服生保设备，背包壳体下端装有备用氧瓶等。背包关闭通过拉紧钢索和操作关闭手柄来完成。

“飞天”舱外航天服在保障航天员生命安全方面的关键技术

2021年7月4日，航天员刘伯明、汤洪波成功出舱，向世界展示了中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服。新一代“飞天”舱外航天服保障航天员生命安全方面的关键技术在这次飞行任务中发挥了重要作用。

“飞天”舱外航天服是保障航天员在太空恶劣环境中安全的关键装备，其技术复杂，相当于微型载人航天器，是一个国家载人航天实力的重要体现。

它由服装、头盔、手套和航天靴等组成，服装最里层是衬里和尿收集装置，衬里外是液冷通风层用于散热，再往外是加压气密层产生一定压力，然后是限制层防止向外膨胀，限制层外是隔热层应对大温差变化，最外面是保护层，具有多种功能。

至于“飞天” 舱外航天服的头盔，具有极为宽阔的视野。其面窗更是多达4层，其中两层中间填充有高纯氮气，用于防止起雾，面窗的外面一层是防护镜，最外层则是可活动的镀金滤光镜，当航天员迎着阳光工作时，可以将其拉下，避免光线直接照射到眼睛。

新一代“飞天”舱外航天服的头盔示意图

它的手套外层为纤维织物，并且有两层由特殊隔热橡胶制造的气密层，能够耐受高达100℃的高温，不过手套的指尖部分仅有一层气密层，以便让航天员保持触觉。靴子由压力靴和舱外热防护套靴组成，以便航天员脚部受到足够的保护。

“飞天”的“控制板”设在前胸位置，用于操作各种设备，是其“大脑”之所在。由于穿上舱外航天服后，航天员难以看到胸口的开关，所以“飞天”在左手腕处设有一面小镜子，以便让航天员借助镜像来观察。

此外，航天服背部有便携式生命保障系统提供氧气等维持生命所需条件，太空行走时间较长时还装有饮水袋和放置食物棒的长孔。

我国空间站所使用的“飞天”舱外服是目前世界最先进的航天服之一，这离不开航天工作者的共同努力。现在航天事业发展到了月球探测阶段，为了应对月球复杂的环境，研发团队设计研发出了新的航天服——登月服。

登月服：为探测月球而生

中国登月服首次亮相

2024年9月28日，登月服外观在中国首次亮相。登月服是在舱外航天服的基础上发展设计而来的。登月服相较于舱外航天服整体性更加凸显，外部设备元器件呈现小型化、集成化，更像一件真正的“衣服”。它继承了舱外航天服的许多先进技术和设计理念，同时针对月球表面的特殊环境进行了一系列的创新和改进。

月球环境十分恶劣，表面昼夜温差极大，白天温度高达127℃，夜晚则降至-183℃。登月服采用了高效的隔热和保温材料，以确保航天员在极端温度下的生命安全。这些材料通常具有多层结构，包括反射层、隔热层和保温层等。为了进一步适应月球表面的温度变化，登月服还配备了先进的温度调节系统。这个系统能够根据航天员的身体状况和外界环境的温度变化，自动调节航天服内部的温度。温度调节系统通常包括加热元件、冷却元件和温度传感器等。

月球表面没有大气层的保护，直接暴露在宇宙射线和太阳辐射之下。因此登月服的结构设计也考虑了辐射防护的要求。例如，登月服的面罩采用全景式防眩光面窗，能够最大限度地减少辐射的入射角，提高辐射防护效果。

月球表面布满了尘埃，这些尘埃非常细小，且具有一定的粘附性。为了防止尘埃进入航天服内部对航天员的身体造成伤害，登月服的外层和面罩采用耐磨、防粘附的材料，能够有效地阻挡尘埃的附着。同时，登月服的关节部位和密封件也进行了特殊的设计，以防止尘埃的进入。

登月服关节配置进行了改进

此外，登月服之所以能够支持航天员长时间在月面进行活动，离不开其独特的功能特性。登月服通过其生命保障系统为航天员提供必需的氧气，调节温度，去除二氧化碳，让航天员的生命安全得到有力保障。同时，它能通过压力防护保持内部合适的压力，避免真空环境给航天员带来伤害。此外，通信系统让航天员与地面控制中心保持顺畅沟通，能源供应则为设备和系统持续提供电力支持。正因如此，航天员才能在月面上长时间活动。

未来的中国航天会在“飞天”舱外航天服和登月服的设计和技术创新上面不断改善，让它们为空间站建设和探测月球做出更大的贡献，为人类探索太空提供了强有力的支持。

部分信息来源于央视网、科普中国、光明网。

（科学性审核：中国空间学会科普与教育委员会委员，李良）