舱外航天服上新，太空行走更普及

近日，美国SpaceX公司正式发布舱外航天服，将用于首次商业太空行走。作为航天员出舱活动的重要保障，新款舱外航天服有哪些亮点？体现了怎样的发展趋势？普通人想要体验太空行走，还需要克服哪些挑战？

新材料搭配新设计

总体来看，SpaceX公司推出的舱外航天服是目前使用的舱内航天服进化版，延续了简洁时尚的风格，令人眼前一亮。

“北极星黎明”任务乘组穿戴新型舱外航天服

新型舱外航天服给外界的第一观感是更加厚实，配备了密封件和压力阀，帮助穿戴者在太空行走期间保持增压状态。为了保障安全，新型舱外航天服一些部位使用了猎鹰9火箭和龙飞船验证过的新型热管理纺织品和阻燃材料，具有出色的热控制和真空防护能力，设计上能够抵御一定尺寸的微流星体和轨道碎片。通过运用新材料、新工艺和关节设计，新型舱外航天服加压后，确保穿戴者的灵活性更佳，非加压状态下，体感更加舒适。

新型航天头盔也有门道：利用3D打印技术制成，面罩经过防雾处理，通过铜和氧化铟锡涂层降低了日照强光影响，降低成本。借助摄像头和面窗显示器，穿戴者在出舱活动中能够实时掌握压力、温度、湿度等状态信息。

目前，SpaceX公司已完成舱外航天服的全部地面测试，载人龙飞船和4套舱外航天服模拟器均完成了真空室内的减压测试。考虑到预期任务飞行高度以及飞越范艾伦辐射带的要求，SpaceX公司对潜在的宇宙辐射和微流星体、轨道碎片撞击等问题进行了风险评估，确保在可接受的范围内。

新型舱外航天服计划在今年夏季的“北极星黎明”任务中正式使用。这是一次商业太空飞行任务，为期5天，内容包括测试载人飞行新技术、穿戴新型舱外航天服进行首次商业太空行走、检验“星链”激光通信效果以及部分航天医学试验。4名所谓“私人航天员”将乘坐载人龙飞船进入远地点1400公里的近地轨道。如果一切顺利，这将是“阿波罗计划”结束后载人飞行任务的“新高度”。

其中，最引人瞩目的当属商业太空行走。由于载人龙飞船没有气闸舱，出舱活动期间，飞船需减压，4名“私人航天员”都会暴露在太空中，必须在发射到返回的全流程中穿着舱外航天服。按计划，两人将使用辅助设备通过舱门，在微重力环境下开展舱外航天服机动性、运动性等测试，并收集数据。出舱活动预计会持续2个小时，包括舱内减压和恢复气压的时间。

从展示情况和出舱活动方案来看，新型舱外航天服在功能上与现役型号存在明显差异。比如，新型舱外航天服没有独立的维生系统，而是通过“脐带”连接飞船设备，获取氧气，维持气压、温度和湿度等生命条件，因此无法保障穿戴者长时间在太空中作业，活动范围相对受限。由于预计出舱时间很短，新型舱外航天服也没有专门配置液冷温控体系。正是在这些因素的综合作用下，SpaceX公司打造了堪称最轻薄灵活的舱外航天服，还计划最终将舱外/舱内航天服合二为一，应对更多太空任务场景。

面向更广泛任务

SpaceX公司之所以研制舱外航天服，短期内是为了与美国宇航局合作，中长期目标涉及火星探索计划。可以说，新款舱外航天服代表了该公司在航天技术领域的最新进展，也体现了这类装备的一些发展趋势。

穿戴者演示操作触摸屏

舱外航天服被外界戏称为“太空装甲”，堪称人类直面严酷太空环境考验的终极保障。除了抵抗真空、强辐射、极端高/低温等恶劣环境外，完整配套的舱外航天服还需要提供独立的背包式生命保障系统、气液电保障系统、测控和通信装置，相当于“微型载人飞船”，技术非常复杂，也是载人航天技术实力的重要体现。

早期舱外航天服高度重视安全可靠，但在使用上仅能满足“最低需求”，往往笨重而不利于行动。比如，“阿波罗时代”航天员穿着臃肿的舱外航天服，在月面上经常东倒西歪，频繁摔倒，被迫像兔子一样蹦跶着前进。这不能怪科研人员“没有更高追求”，毕竟提高性能指标意味着成本、研制周期、系统复杂性等风险上升，更加复杂的系统又会给舱外航天服的可靠性带来不确定因素。

新 品 上 架

中国空间站3D文具盒

随着太空任务不断拓展，航天员需要出舱开展日益复杂的操作和活动。得益于科技进步，通过模块化、轻量化、多用途一体化设计并应用新材料新工艺，舱外航天服在保证安全性的同时，不断提高机动性、环境适应性和舒适性，在使用寿命、技术集成、成本效益方面同样取得了进展。

据公开资料显示，我国的飞天舱外航天服巧妙利用仿生结构，上下肢所有关节处均使用了气密轴承，方便航天员手脚灵活转动，又能严格保证气密性。其电控系统全部采用数字信号处理，各系统模块高度集成，整体效能、可靠性、舒适性比“前辈”进步显著。SpaceX公司的舱外航天服同样借助新材料和关节设计，增强了穿戴者的活动效能。

轻量化是舱外航天服研发的重要目标。在近地轨道微重力条件下，通过反作用力，沉重的舱外航天服或许有利于航天员移动更重的物品，但对重力环境更复杂的月球和火星任务来说，舱外航天服必须降低重量和体积，否则，航天员难以长时间负荷工作。

零吸氧排氮舱外航天服一直是国际载人航天领域重点研究方向。传统的舱外航天服内部气压低，人类血液内溶解的氮气会迅速释放，形成气泡，可能引发减压病甚至生命危险。为此，航天员出舱前需要吸氧排氮数小时。未来，零吸氧排氮舱外航天服有望大幅缩短航天员的出舱准备时间，更高效地处置紧急情况。

为了提高效益，适应不同任务，舱外航天服也在不断改善功能模块和外部接口的兼容性，进一步便于维护、调整和重复使用，充分适应各种复杂环境、多样化任务和人机配套模式，满足未来更广泛的太空探索任务需求。

太空行走期待创新

出舱活动是载人航天的三大基本技术之一，在空间站建设和应用、太空科学实验、维护航天器等任务中是必不可少的。出舱活动往往复杂、危险，航天员主要依靠手臂力量移动和控制姿态。由于太空中的人体运动和作业规律完全不同于地面，航天员需加强上肢肌肉锻炼和手腕、手指等细微练习，掌握在太空中的运动与控制诀窍。

新款太空头盔面罩特写

如果出舱活动保障系统遭遇重要部件故障，很可能危及航天员安全。国外航天员曾遇到过太空头盔漏水、舱外航天服异常膨胀等险情。因此，专业航天员需要学会操作上百部设备，掌握尽可能多的专业知识和操作技能，熟悉所需设备的形状、位置、操作方法、要领和关联动作。这些要求意味着大量训练，耗费时间和成本巨大，“门槛”很高，所以执行过出舱任务的航天员数量并不多。

未来，所谓“私人航天员”需要出舱开展组装、维修、试验、采集样本等空间任务，虽然对专业性的要求有所下降，仍面临不小的挑战，充分训练是必不可少的。至于太空游客进行游览、体验性质的出舱活动，在更高水平的航天技术帮助下，应该会更加轻松，形式也会更加多样化。今年夏天，首次商业太空行走即将上演，想必可以促使出舱游览场景建设更加完备，助推相关技术加速成熟，更有望成为商业航天发展的重要里程碑。

随着航天技术和商业航天快速发展，太空旅游已成为现实，相信面向普通人的太空行走终将推广普及。

尽管如此，太空行走仍具有很大的挑战性，“门槛”很高，太空游客需要克服很多困难，做好充分准备。一方面，身体和心理素质不能降低标准，游客需要良好的身体素质来适应失重状态，克服潜在的空间运动病，更需要良好的心理素质，冷静应对紧急情况。另一方面，太空游客仍需进行大量专业训练、学习，掌握太空行走技能和基础操作知识。这不仅需要花费大量时间和精力，还要有充足的经济实力。

本文原载于《中国航天报·飞天科普周刊》

文/杨诗瑞

本文来源：中国航天报

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