新宇航服現身商業太空行走

首次商業太空行走

2024年9月10日，4名游客乘坐美國太空探索技術公司的載人“龍”飛船升空。其實，他們不是純粹的游客，而是在執行代號“北極星黎明”的任務：高軌載人飛行、首次商業太空行走、基于“星鏈”的激光空間通信，以及太空健康影響研究。

在這4名非職業宇航員中，賈里德·艾薩克曼是任務指揮官，他曾在2021年9月搭乘載人“龍”飛船進入太空，擔任“靈感四號”任務指揮官，繞地球飛行約3天后返回；駕駛員斯科特·波特是經驗豐富的空軍退役飛行員；任務專家莎拉·吉利斯和安娜·梅農（兼醫療員）均是太空探索技術公司員工，曾在地面多次參與貨運/載人“龍”飛船任務，其中梅農曾在美國航空航天局工作，其丈夫是專業宇航員。為了此次飛行，他們都經過了兩年半艱苦的專業訓練。

9月12日，“龍”飛船到達距離地球超過1400千米的遠地點。艾薩克曼和吉利斯穿戴著艙外宇航服交替短暫出艙，完成首次商業太空行走。與以往太空行走不同，他們僅是將上身探出艙外，在“移動輔助設備”保護下完成一些移動動作。

太空行走很危險，宇航員和宇宙真空之間除了宇航服別無他物。這次參與行走的4位成員穿戴的是太空探索技術公司設計和制造的新型艙外宇航服。

織物制成新“盔甲”

在得克薩斯州的美國宇航局約翰遜航天中心，新型艙外宇航服接受了嚴格的評估，包括模擬真空條件下的加壓測試。這一過程模擬了太空行走的真實環境，以確保宇航服能夠在失去壓力的情況下維持宇航員的生命。新型艙外宇航服集優雅和功能性于一身，能夠讓宇航員在極端條件下進行太空行走。乍一看，它與常見的艙內活動宇航服十分相似，實際上兩者之間的差別非常大。艙內活動宇航服是為飛船內的緊急情況而設計，而艙外宇航服是為抵御外太空的惡劣條件而設計。在這種生死攸關的時刻，宇航服就不僅僅是一件衣服，而是茫茫太空中的生命之光。

新型艙外宇航服像一套由織物制成的盔甲，它的主體部分借用了新型熱量管理織物和阻燃材料，具有柔性，不僅能提供保護，還可以讓宇航員在太空中實現前所未有的靈活機動性，工作起來更輕松，不會感到比日常穿得多。其秘訣就在于宇航服的關節可以彎曲和旋轉，手指、肩膀和肘部的關節運動更為平滑順暢，活動限制范圍更小。這對在飛船外執行任務至關重要。

設計新型艙外宇航服的最大挑戰之一是熱量管理。在太空中，宇航員不僅要面對宇宙輻射，還要面對沒有陽光時零下幾百攝氏度的低溫、陽光充足時超過120攝氏度的高溫。新型艙外宇航服增加了導電層，可以保護宇航員免受外部電場影響，同時配備了先進的隔熱系統。

精心設計有特色

傳統艙外宇航服主要為官方任務制造，需求量很少，采用定制設計且對成本不敏感，造價高昂；而新型艙外宇航服未來有可能大批量制造，因此設計時不僅要確保安全，也要著重考慮成本。例如，傳統美國宇航服頭盔用的是黃金鍍膜，而這次新頭盔改成更廉價的鍍銅設計。

新型艙外宇航服在艙內宇航服基礎上改進而成，但在關鍵領域進行了增強，在結構上配備有密封件和壓力閥，可以增強太空行走期間的可靠性和冗余性，以確保宇航服保持增壓狀態，保證宇航員的安全。

在新型艙外宇航服頭盔的4層結構中，內側2層是壓力面窗，中間充氮，起到隔熱和防起霧作用；外層是防護面窗，設計為在軌可更換模式，避免宇航員作業過程中磕碰劃傷，影響視野。遮陽板由聚碳酸酯制成，帶有銅和氧化銦涂層，能將太陽光反射出去，并能在面向深空時將紅外熱量反射回來，幫助宇航員面對極端寒冷時保持體溫。

頭盔采用3D打印技術制造，內設一塊帶有透明屏幕的平視顯示器，僅在太空行走期間激活，能夠在艙外活動期間，不阻礙宇航員視線，并提供宇航服內部壓力、溫度、相對濕度和整個艙外活動期間消耗了多少氧氣等關鍵遙測數據。很酷的是，無論在什么光線下宇航員都可以看到它。必要時，宇航員可以戴上集成有微型傳感器的隱形眼鏡，持續測量眼壓，保障工作效率和健康安全。

新型艙外宇航服還具有擴展設計，可以根據不同的體型進行調整。需要指出的是，這套艙外宇航服沒有類似背包的“初級生命支持系統”，而是從連接在飛船上的長軟管獲得電力和氧氣供應，這在一定程度上限制了宇航員艙外活動的范圍和工作內容。具有生命支持系統的專業宇航服可以幫助宇航員長時間在太空中執行任務，這是任何宇航服都無法比擬的，而對于執行短時間任務來說，新型艙外宇航服無疑有它的優勢。