太空里行走的人,身上那件衣服可不便宜。一件衣服里塞进微型生命保障系统、温控、通信、辐射屏蔽,还要保住人在真空里的呼吸与体温,价格自然往天上飘。把账摆在桌面上看,中美两国走的根本不是同一条思路:美国EMU单套估值高得吓人,设计指标号称十五年;中国"飞天"舱外服每套约三千万元人民币,真到了用起来,故事开始变得有意思。
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先把数字落实。我国新一代飞天舱外服属于轨道基舱外服,按照设计标准,使用寿命为"在轨贮存3年,期间出舱使用次数不小于15次"。这是写进研制任务书里的红线。
红线归红线,真实在轨表现是另一回事。截至2025年3月21日傍晚,神舟十九号航天员蔡旭哲和宋令东身着中国空间站舱外航天服,于21日晚圆满完成第三次出舱活动。至此,中国空间站舱外航天服已经圆满保障空间站任务以来的19次出舱活动,使用年限次数超出"3年15次"的寿命设计指标,首批在轨舱外服正延寿使用、性能稳定。
到了同年八月,数字又往前迈了一步。8月15日,神舟二十号乘组圆满完成第三次出舱活动。此次任务中,航天员陈冬身着的空间站舱外服B已累计保障了20次出舱任务,成为我国空间站首套实现"4年20次"延寿目标的舱外服。从写在纸面上的"3年15次"到真实跑出来的"4年20次",这中间多出来的次数,可不是工程师凭一时兴起拍板的。
中国航天员科研训练中心给出的解释挺朴素。达到寿命指标后,科研团队定期对空间站舱外航天服进行寿命评估,构建天地联动、科学合理的舱外航天服健康监测和寿命评估方法体系;同时系统识别寿命短板,便于后续服装寿命升级,从而达到既风险可控又延长寿命的目的。
换句话讲,延寿不是省钱小聪明,是把每一件在轨产品的寿命底座摸透了再决定能不能再用一次。二代舱外服是在使用寿命、安全可靠性、活动工效和测试维修性等方面有一个全面提升。单次出舱活动时间延长至8小时以上,活动关节的寿命提升10余倍,活动工效大幅提升,具备较好的测试性和维修性。关节寿命提升十几倍,这件事不大不小,放在工程语境下却是硬指标的跃迁。
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EMU的初始设计需求并非一开始就是面向空间站出舱应用。在航天飞机时代,EMU的设计要求是保证满足100次航天飞机任务、15年的使用寿命,每次飞行任务结束后,将EMU带回地面,进行全面的检查、维护和修理,供下次使用,属于典型的地面基舱外服。注意这里的关键词,地面基。这件衣服每用一次就得跟着飞船一块儿回家,在NASA的实验室里大修一轮。
价格呢?旧账本里的报价在通胀里早已变了味。每套EMU出厂时大约一千两百万美元,折算到今天的购买力已经攀升到约一点五亿美元。再看新一代项目花的钱,NASA在 2017 年报告中指出,在过去的 9 年期间,花了2亿美元用于舱外宇航服开发。自2017年报告至今,又额外花费了2.2 亿美元,总计 4.2 亿美元。
旧装备硬撑场子的尴尬,NASA并不避讳。美国EMU是重复使用的,每出舱25次就带回地面维修一次。看上去比"飞天"次数还多,可这里有个前提:每25次必须返厂,而不是在轨修。物流、拆装、再适配,每一道工序都在烧美元。
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更关键的是新一代的接续不畅。EMU虽然在工作中积累了丰富的经验,但是在使用寿命、在轨维修性、环境适应性等方面已不足以支撑未来深空探测等复杂的任务需求。因此,NASA 于21世纪初展开了新一代舱外航天服(Exploration Extravehicular Mobility Unit, XEMU) 的研发计划。
项目立得早,落地却一拖再拖。随着 NASA "阿尔忒弥斯二号"载人绕月任务临近,为后续登月计划准备的新一代宇航服研发取得重要进展。Axiom Space 上周发布了一段视频,展示其为 NASA "阿尔忒弥斯三号"任务研发的 AxEMU。也就是说,NASA最终把这件衣服的活儿外包给了私营公司,自家xEMU走到现在并未独立量产。
旧装备返厂、新装备难产,在轨那批EMU还得继续顶着。设计寿命十五年的指标早就在国际空间站上跑超了三十年,某种意义上,它已经被使用环境硬生生拽到了"超期服役"的位置上。
回到中国这套衣服。三千万的造价之所以能挤出更长的服役周期,真正的底气不在材料噱头,而在背后那一整套寿命评估方法。
刘东岳的话比较有说服力。"我们探索性地建立科学合理的寿命评估方法,深入挖掘在轨和地面试验数据,开展了大量材料级和产品级验证试验,评估寿命边界。同时,结合在轨服装定期检测和出舱前检查,确认服装健康状态,保证航天员执行出舱任务安全可靠。"
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延寿这事,目的也写得明白。截至目前,空间站舱外航天服是我国首个在轨开展寿命评估工作的飞行产品。秉承集约高效的原则,延寿的目的是最大化发挥舱外航天服在轨应用效能,节约工程成本。
家底正在扩充。2025年7月15日,天舟九号货运飞船向中国空间站送上了新一批补给,其中包括两套新舱外航天服D和E。目前,新舱外服D、E已完成解包检测,状态良好,在未来出舱任务中,它们将逐步投入使用。原有的A、B、C三套之外再添两员新将,意味着空间站舱外作业的弹性进一步拉开。
新一代飞天的指标也在更新。尹锐表示,现在的飞天舱外服的性能指标已经由原来的3年15次提升到了4年20次。更值得玩味的细节是,完成历史使命的舱外服B并非烧毁了事,空间站舱外服也成为首个在轨开展寿命评估并延寿使用的飞行产品。退役的舱外服B将会回到地球,继续完成它后续的使命。退役后回地球做后续研究,这才是真正闭环的工程思维。
再把视野推开一点。中国载人航天工程办公室表示,当前实际应用于近地轨道出舱活动任务的舱外航天服主体结构均为半硬式构型,具有较好的在轨维护维修能力和较长的使用寿命,但人机交互便捷性和工作效能尚显不足。官方并未对自家装备一味唱赞歌,把短板写进通稿,本身就是底气的另一种呈现。
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整篇账算下来,"美国航天服造价5亿美元能用15年,中国航天服3000万能用多久呢?"这个问题,如今已经有了阶段性的回答:三千万一件的飞天,在轨保障的出舱次数已经突破二十次,首批在轨服装正按"4年20次"的新目标延寿运行;同期,五亿美元的xEMU还在私营承包商手里磨合,旧EMU只能继续披挂上阵。两条路径背后,是两种工程哲学的差别。一边把昂贵装备打造成不可替代的"高定",离开地面工厂就玩不转;另一边把模块化、在轨可维护、寿命动态评估写进设计源头,让一件衣服在天上越用越摸清底数。
衣服终归是用来干活的。把每一克材料、每一道接口、每一次出舱后采集到的疲劳数据,都搁在桌面上算明白,三千万就能撑出二十次出舱的真本事。这件挂在中国空间站气闸舱里的工作服,谈不上多么花哨,可它写下的那行数字,已经把答案落在了实处。
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李国利、占康、刘艺. 中国空间站舱外航天服圆满保障19次出舱任务 首批在轨舱外服延寿使用性能稳定N. 新华社, 2025-03-21.
央视网. "3年15次"→"4年20次"!第二代"飞天"舱外航天服家族有哪些成员?| 科普新款舱外服EB/OL. 中国日报网转载, 2025-08-20.
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