我国退役舱外服回家，留下多少宝藏？

1月19日，圆满保障20次出舱任务后，中国空间站舱外服B超额完成设计寿命指标，随着神舟二十号飞船返回地球，成为我国首套退役的空间站舱外服。后续，它将参与一系列测试与分析工作，为研制更先进的舱外服和登月服贡献力量。那么，舱外服怎样进一步延寿升级？放眼国际，新一代舱外服应用了哪些新技术、新设计，可以提供哪些新功能？这有望为登月服研发工作提供哪些帮助呢？

延寿至“4年20次”

据公开资料显示，此次退役“回家”的空间站舱外服B属于我国自主研制的第二代飞天舱外服，相比2008年神舟七号任务使用的第一代“飞天”，其技术水平和综合性能显著提升。例如，第一代“飞天”仅能支持航天员单次出舱活动4小时，设计使用寿命不低于5次。而第二代“飞天”足以保障航天员单次出舱活动8小时，甚至刷新了航天员单次出舱活动超过9小时的世界纪录，最初设计可以在空间站内贮存3年，其间出舱使用不少于15次。

第二代飞天舱外服使用了更厚实的6层结构。其中，保护层作为最外层，由多种纤维复合编织而成，耐磨性更佳。舱外服上下肢关节处配备气密轴承，设计冗余较大，不仅关节活动更灵活自如，还获得了更长的使用寿命。

而且，“3年15次”并非第二代“飞天”的性能极限。自2021年第二代飞天航天服运抵空间站以来，由于航天员频繁穿戴出舱，2024年初其已接近“3年15次”设计指标。于是，科研团队在地面进行了大量产品级验证试验，实现了舱外服在轨健康状态的动态精准评估，决定允许其延寿使用。

根据“木桶效应”，一个系统的整体效能取决于其最薄弱的环节，舱外服的寿命指标也不例外。第二代“飞天“的设计考虑到在轨维护，并非“单件到寿”就会整体报废，可以在轨更换一些部件，比如最容易磨损的手套、内部通信装置电子模块以及部分冷却通风部件等。可以说，第二代飞天舱外服借助初步的模块化设计，延长了使用寿命。

2025年8月15日，航天员陈冬穿戴舱外服B，圆满完成了个人第六次出舱任务，刷新了中国航天纪录。至此，舱外服B累计保障中国航天员20次出舱任务，实现了“4年20次”的在轨延寿目标。

随着我国科研团队不断积累经验、取得技术突破，第二代飞天舱外服进一步升级。2025年7月15日，舱外服D、舱外服E被天舟九号货运飞船送到空间站。它们在材料耐久性、关节灵活性等关键指标上再次优化，在轨工作寿命正式提升到“4年20次”。

经历太空环境考验后，舱外服B无疑具有很高的科研价值。科研团队对其进行拆解检查和实验分析，有助于了解舱外服材料性能（尤其是材料疲劳和密封性等关键指标）在太空环境中的变化，为研制更长寿命的舱外服积累关键技术和经验，也将为登月服研制打下坚实的基础。

▲ 舱外服B在空间站内留影

直面更多“拦路虎”

纵观国际同类装备发展趋势，新一代舱外服与新一代登月服的应用技术、总体设计在很大程度上是通用的，兼顾近地轨道任务和登月探索。这变相提高了对舱外服的性能要求，包括更耐用、更灵活、维护更简易、生命保障能力更强等。而且，恶劣严酷的月面环境造成了更大的挑战，进而对登月服提出了特殊的高要求。

比如，月面气体密度仅有现役空间站运行轨道的百万分之一，属于极高真空环境。月尘微粒广泛分布于月球表面，95%以上小于2微米，玻璃质含量往往超过80%，很容易粘附在登月服表面，甚至可能进入航天员体内，威胁身体健康。极高度真空和月尘共同对登月服的密封性提出了更高的要求。

再比如，月面向阳面温度高达127摄氏度，背阴面温度低至零下157摄氏度，加上月球缺乏大气层折射散射阳光，月面向阳面反光异常强烈，使登月服的温控效能承受巨大压力。

另外，得益于地球磁场，近地轨道上很大一部分宇宙高能辐射被屏蔽，提升了载人航天活动的安全性。然而，月面直接承受高能宇宙射线和太阳高能粒子“轰击”，月壤还蕴藏着天然放射性元素，导致月面形成了独特的强中子辐射环境，对航天员构成潜在威胁，也使登月服面临更大的考验。

国际新一轮载人登月任务并非象征性地“到此一游”，而是与月球资源勘探、开发等密切相关。这意味着，航天员将开展更多行走、攀爬、驾车、科考等活动。因此，登月服不仅要保障航天员基本的健康安全，还要努力向轻量化、集成化、小型化发展。

在近地轨道的微重力环境中，舱外服的重量几乎可以忽略不计。而月面重力约为地面的六分之一，登月服需要尽量减重，降低航天员穿戴行走和工作的负担。

此外，月面潜藏着锋利的岩石碎片，航天员较长距离行走和蹲起、抓握，将考验登月服的防护能力。更多月面科考活动还对登月服整体和重要关节的灵活性、手套抓握精度、头盔的通信性能和视野等提出了严格要求。

这样看来，尽管登月服属于特殊的舱外服，研制工作有不少共同要求，但月面作业和空间站出舱环境差异很大，复杂性、风险更高，导致登月服在细节设计上与普通舱外服存在不同。

▲ 我国望宇登月服外观发布现场

近地轨道登月两不误

面对近地轨道和月球任务中不断提高的性能要求，航天工作者正在积极创新，化解技术难题。

美国公理空间公司联合意大利奢侈品牌普拉达推出了AxEMU登月服，主打更大的动作自由度优势，方便航天员在月球表面行走、弯腰、转体和下蹲，不必像穿戴老式登月服那样“兔子跳”，甚至频繁摔倒。未来，航天员穿戴这款登月服有望更高效地完成外星球科学探索任务，执行近地轨道和月球轨道空间站舱外任务也会更加游刃有余。

这款登月服重点改善了肩部、腰部和下肢结构设计，允许航天员利用轴承实现从肩膀到手腕灵活旋转，更轻松地将物体举过头顶，又扩大了腰部、膝盖的活动空间。它还应用了人体工学尺寸可调设计，适配更广泛的航天员体型选拔范围，尽量提升舒适度与精细动作技能。

而且，AxEMU登月服的模块化设计进一步改善，号称可以根据近地轨道、月面乃至火星任务的不同需求，调整生命支持系统、通信装置电子系统、外层防护层等，及时升级和延寿。新型复合材料还提高了AxEMU登月服耐磨、防辐射、抵御温度极端变化的能力。而特殊加强的防月尘磨损设计，有助于防止其生命支持系统吸入或过多沾染月尘。

不过，AxEMU登月服经过一系列测试后，暴露出一些设计缺陷。比如，AxEMU登月服全套重量超过136公斤，给航天员造成了沉重负担和伤病隐患，其重心控制和腰部活动自由度难题、手套束缚的消极影响也不容忽视。

未来，我国舱外服会具备更长的使用寿命和更可靠的防护性能。随着航天员单次出舱时间进一步延长，精细操作任务会越来越多，舱外服的活动关节设计寿命也需要相应地延长。科研人员将根据航天员反馈，持续开展设计创新和材料测试工作。

今年，我国望宇登月服将完成电性能、结构性能、热控环境等多项测试，随后转入正样研制阶段。结合国外同类产品发展趋势，我国登月服有望提高功能模块的互换便利性，以及复杂环境中的一体化防护水平，兼顾安全可靠、轻量化、机动灵活，还会追求更佳的人机工效性能，以便适应不同体型、不同职责的航天员需求。

随着月球科研、勘探、开发工作取得进展，航天员月面出舱活动将不限于行走观测，还会参与驾驶、挖掘、采样、原位资源利用、设施建造、地下探索等复杂任务。预计我国登月服也会改善关节和手套的灵活性设计，提升新型工具、设备兼容性，成为航天员延长月面活动时间、提高工作效率的“守护神”和“好帮手”。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》

文/张雪松

编辑/高辰 马骁

审核/杨建 杨蕾

监制/索阿娣

本文转载自公众微信号：中国航天报

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