解碼“飛天戰袍”

季海

航天服怎樣做到密不透風？穿上它能在太空工作多長時間？

航天服是什么材料制作的？它為什么是白色的？

航天服有多重？它有哪些高超本領？

別急，往下看——

誰發明了航天服？

航天服的發明其實是意外。它起源于一位名叫漢森的先生對改進真空管的追求。

真空管用于老式電視機等電子設備。當時漢森先生想改進真空管，并從內部進行測試。于是，他在1935年設計了一套可以在真空的無氣環境中穿戴的壓力服，穿戴者可以在真空中呼吸，手臂能夠彎曲90度。

當晶體管技術淘汰了真空管時，科學家們看到了這種服裝的第二種用途——維持人類在外層空間工作。估計漢森也沒有想到，他設計的這套特殊用途的服裝，居然是現代航天服的鼻祖。

最早的航天服基本上只是飛行員穿的飛行服的密閉版本。1965年，蘇聯宇航員阿列克謝·列昂諾夫在第一次太空行走時幾乎被困在太空中。當時，他的航天服因內部壓力過大而膨脹，導致他無法移動或操作氣閘門。后來，美國為阿波羅任務開發的A7L航天服對此進行了改進。

航天服到今天已經發生了巨大的變化，主要分為艙內航天服和艙外航天服兩種類型。

艙內航天服主要用于載人飛船發射和返回過程中保護航天員，在航天器出現失壓等狀態的時候，自動充氧充壓，保障航天員的生命安全。

艙外航天服是出艙活動的關鍵裝備、濃縮的載人航天器，是在出艙活動中保障宇航員工作能力和生命安全的太空個體防護裝備。

目前國際上能完全獨立掌握艙外航天服設計和研制技術的國家，只有中國、美國、俄羅斯三國。

航天服是如何制作的？

航天服是將由各種材料縫制和粘合成的不同部件，用金屬材料連接而成的。

航天服的材料包括：矯形織物、鍍鋁膠布、氯丁橡膠涂層尼龍、達克龍、聚氨酯涂層尼龍、特里科、不銹鋼和高強度復合材料。

看著這些陌生的材料，也許你會問：科學家是如何知道應該使用什么材料來制作航天服的？要知道，術業有專攻——有專門的工程師設計并制造航天服。

工程師會設定太空的極限環境（極寒和極熱的溫度），通過電腦計算各種材料對上述設計極限的承受能力，如計算當材料被縫合或黏合在一起、被折疊和有折痕時，這些材料的使用壽命;計算人體肘部、手腕、腰部、臀部、膝蓋和腳踝等不同位置的移動，并花費很多時間測試材料樣品。總之，工程師要經過大量的實驗和測試，才能確定制作航天服的材料。

也許你發現了，宇航員的艙外航天服都是白色的。這是因為在太空中，陽光直射下的溫度可以超過135攝氏度，白色航天服能夠反射一部分熱量，從而保護宇航員的安全。

航天服怎樣做到密不透風？

氣密是在太空真空中保護人類的基本功能之一，也是最重要的功能。

航天服由許多不同的層組成，每一層都能保護宇航員免受外界環境的不同影響。只有最里面的一層是不透氣的，它由聚氨酯涂層尼龍制成，有機器焊接的接縫。

手套使用氣密軸承連接，鎖定到位，但仍允許手部旋轉。這些軸承使用精確加工的鋁和鈦連接，用特氟隆涂層進行潤滑，以防止金屬在太空真空中冷焊在一起。

即便如此，航天服也不是完全密閉的。據說NASA允許在國際空間站使用的航天服每分鐘最多泄漏100毫升空氣。

航天服有多重？

一件艙外航天服在地面上大約重120～130公斤，相當于兩個成年人的重量。不過，在太空的微重力環境中，航天服即使穿在身上也感覺不到重量。

艙外航天服如此厚重，穿脫卻不需要花費太多的時間。

航天服穿脫方式有很多種，我國的“飛天”航天服采用背入式穿脫方式。宇航員可以獨立完成，經過訓練后可以在5分鐘左右就完成穿脫。

一件航天服的成本是多少？

航天服采用了很多高新技術，造價非常昂貴。

“航天英雄”楊利偉曾在電視節目中展示過艙內和艙外用的兩套航天服。艙內航天服價值幾百萬，艙外航天服價值3000萬。

有小伙伴好奇：航天服是一件一件地做，還是批量生產？現在航天服都是根據個人量體裁衣，不過它由許多可互換的零部件組成（手臂、腿、靴子等），這些部件可以提供多種尺寸，然后連接在一起。

在航天服完成某項任務后，它可以被拆開，一些部件與其他部件相配，制作另一件不同尺寸的航天服。

有專門的女版航天服嗎？

實際上，男女航天服沒有區別，不過女性的尺寸通常小一些罷了。

2019年，美國宇航局曾宣布將由兩名女宇航員執行太空行走任務，為國際空間站換裝功能更強的鋰離子電池。之前也曾有女宇航員出艙工作，但都有男宇航員陪同。因此，全女性在太空行走就有了特殊的意義。

沒想到，美國航天局最終取消了這一計劃，原因竟是航天服尺寸不合適。最終，“女子雙打”改為“男女混合”。網友紛紛表示不滿：美國宇航局為什么沒有準備足夠的女版航天服？

穿上航天服能在太空工作多長時間？

宇航員離開空間站進入太空，將面臨200多度的溫差、空間輻射等一系列考驗。因此，一件質量過硬的艙外航天服，就是宇航員的“金鐘罩”。

我國研發的新一代飛天艙外航天服，出艙支持時間從原來的4個小時提升至7～8小時。而且更改后的關節設置，讓宇航員活動更靈活。

在軌運行期間，宇航員在空間站內工作時的著裝相對舒適，衣料通常都是阻燃的，衣服上會有很多口袋方便存放鉛筆、資料、太陽鏡、書等物品。

未來的航天服什么樣？

隨著我們對太空生活和工作的了解，航天服的設計也不斷發生變化。

目前人類只成功登陸過月球，火星以及其他小行星是人類想要踏足的地方。

未來的航天服設計能使宇航員在巖石地面安全地工作，并將幫助宇航員做他們以前做不到的事情。它將使宇航員更容易移動，能更好地保護宇航員免受灰塵的侵害，甚至服裝的零部件可以使用3D打印技術來打印更換……

我們相信，隨著科技的進步，未來新開發的航天服，將讓宇航員們登上月球、火星，乃至宇宙中更遠的地方！