“忽然想起，太空裏還有咱三個(ge) 人呢！”

太空中的三位中國航天員已經在太空中工作了兩(liang) 個(ge) 月，最近他們(men) 又登上了熱搜。

#航天員一周前已開始訓練準備出艙#

作為(wei) 航天員出艙的重要保證，航天服（也稱宇航服）一直都是大家關(guan) 注的焦點。那麽(me) 問題來了，航天服有多複雜？新一代航天服到底有多厲害呢？ 

白色、藍色、橙色，到底哪個(ge) 才是真正的航天服？

在不同的照片裏，我們(men) 可以看到不同顏色的航天服，比如幾個(ge) 月前隨神舟十二號一起亮相的白色航天服、航天員在空間站內(nei) 穿的藍色連體(ti) 服、阿波羅飛船內(nei) 的橙色航天服……為(wei) 什麽(me) 航天服會(hui) 有這麽(me) 多的顏色呢？

原來，航天服也有不同的分類，按功能可以分為(wei) 艙內(nei) 航天服和艙外航天服。

1. 艙內(nei) 航天服（IVA）

艙內(nei) 航天服也稱應急航天服，指的是航天員升空、變軌或者返回地球等易發生事故時所穿的航天服，主要麵向艙內(nei) 工作（Intra-vehicular Activity, IVA）使用。

艙內(nei) 航天服配有許多協助航天員的裝備，比如信號器、求生工具、藥品、通訊工具等，可以防止航天器/航天飛機等在發射或降落時出現問題。如果發生危險，接通艙內(nei) 與(yu) 之配套的供氧供氣係統，服裝內(nei) 就會(hui) 立刻充壓供氣，並提供一定的溫度保障和通信功能。這有利於(yu) 航天員在出現事故後順利逃逸，並先行自救，等待救援人員的到來。

2005年神舟五號發射，楊利偉(wei) 便身著我國第一代艙內(nei) 航天服，其中包括了通訊係統、壓力溫度濕度調節、供氧設備等。後來在神舟六號時就升級換代，增加了手腕佩戴壓力表、壓力手套等。此後更是不斷升級，在各種技術上都進行了提升。

神舟飛船艙內(nei) 航天服（圖片來源：維基百科）

艙內(nei) 航天服原則上可以使用任何顏色。例如中國、俄羅斯的艙內(nei) 航天服是白色的，而NASA設計為(wei) 橙色（俗稱南瓜服或橙服、橘服）。NASA選擇橙色主要是出於(yu) 方便救援的考慮，因為(wei) NASA航天員返回地球時降落地點都是在海上，而橙色在海上比較容易被分辨，因此選擇了橙色。而中俄的主要落點在內(nei) 陸，暫時沒有海上搜尋救援的需求，所以不需要被設計成橙色。

2. 艙外航天服（EVA）

與(yu) 艙內(nei) 航天服相對應的是艙外航天服，麵向艙外工作（Extra-vehicular Activity, EVA）使用，這也是大家最為(wei) 熟知的航天服。如果還要再細分，也可以分為(wei) 軌道出艙的艙外航天服或是在星球表麵出艙的艙外航天服。

艙外航天服的設計就比艙內(nei) 航天服複雜得多，可以說是一個(ge) 小型的航天器。航天員出艙後麵臨(lin) 的環境十分惡劣，比如要在短時間內(nei) 多次麵對高低溫交替、空間輻射、真空環境、微流星和太空垃圾等一係列考驗，因此一件合格的艙外航天服不僅(jin) 需要具備獨立的生命保障和工作能力，還要包括溫度調節和人體(ti) 平衡控製、氧氣控製和壓力控製、測控和通信保障、人體(ti) 代謝物收集處理等功能。

無論哪個(ge) 國家，艙外航天服的主體(ti) 顏色都是白色，主要出於(yu) 高反射率、低吸收率的考慮。當航天員完全暴露在外太空環境時，航天服需要高度的反光，而反光效果最好的顏色就是白色。同時，白色反射陽光熱度的能力最好，可以避免航天服內(nei) 部過熱。其次，由於(yu) 艙外背景是黑色的，白色在太空中是最好的辨別色。所以，目前所有的艙外航天服都是偏白色的，基於(yu) 同樣的原因，一般的航天器大多也都選擇淺色塗裝或使用高反射率的貼膜覆蓋。

3. 艙內(nei) 常服

這是航天員在安全抵達空間站，開始正常工作生活時的著裝，這主要是航天員的自由選擇。國際空間站中沒有統一標準，出身於(yu) 空軍(jun) 的航天員就常常穿著自己國家的飛行服，而沒有軍(jun) 方背景工程師或科學家就沒有這樣的考慮，所以會(hui) 在國際空間站內(nei) 看到各種顏色的服裝。當然，穿著普通的襯衫褲子也不是不行，在東(dong) 京奧運會(hui) 的“巴黎八分鍾”裏，宇航員Thomas Gautier Pesquet的穿著就與(yu) 地麵無異。

在天宮空間站中，由於(yu) 航天員全都是現役軍(jun) 人，會(hui) 統一穿著標準，都是藍色連體(ti) 服。1992年中國載人航天工程啟動，這時的第一代航天員常服統一以藍色作為(wei) 底色。從(cong) 神舟九號任務開始，航天員更換了有小立領設計的第二代航天員常服。2016，年神舟十一號更換了第三代航天員常服，增加了V字彩條代表勝利。悄悄說一句，穿著常服的航天員，真的很帥！

第三代航天員常服

現存的航天服有幾種？

目前世界上能獨立進行載人航天任務的國家隻有中美俄三個(ge) 國家，因此我們(men) 也隻針對這三個(ge) 國家的航天服做簡單介紹。

世界上第一件被使用的航天服是蘇聯的sk-1航天服。1961年4月，航天員尤裏·加加林穿著它進入太空。而美國的第一件航天服也誕生於(yu) 這一年，當年5月，艾倫(lun) · 謝潑德成為(wei) 美國第一位進入太空的航天員。當時他穿著的艙內(nei) 航天服是為(wei) 應對太空艙失壓的緊急情況而設計的，由當時美國海軍(jun) 的高性能戰鬥機飛行員穿著的壓力服加以改進製成，又名水星航天服。

目前，俄羅斯仍在服役的航天服為(wei) “獵鷹”艙內(nei) 航天服和“海鷹”艙外航天服。獵鷹艙內(nei) 航天服於(yu) 1973年推出，至今仍在使用。大家可能會(hui) 覺得有些眼熟，因為(wei) 每次俄羅斯飛船發射時，航天員都是穿著這個(ge) 型號的航天服進入飛船的。“海鷹”艙外航天服自1977年推出，經曆過多次升級換代，最新的版本於(yu) 2017年更新，目前在國際空間站中使用。

“獵鷹”（Sokol-KV2）航天服（圖片來源：維基百科）

而美國目前服役的是ACES係列艙內(nei) 航天服和EMU艙外航天服。這些航天服都是在上世紀八九十年代推出的，當年的單價(jia) 在1500萬(wan) 美元以上，考慮到通貨膨脹，大致相當於(yu) 今天的1.5億(yi) 美元。這批航天服生產(chan) 時的設計壽命為(wei) 15年，但由於(yu) 一些原因，NASA已經很久沒有新的航天服了，因此國際空間站上的美國航天員仍然在使用這一批航天服（他們(men) 已經穿了三十多年了！！！）。這當然是存在安全隱患的，但在沒有新衣服替代的情況下，這也是沒有辦法的事情。從(cong) 2009年開始，NASA就開始投入資金，研發新一代航天服。2019年他們(men) 發布了新一代航天服，考慮了月表行走的需求。不過目前這一代航天服還是在測試階段，通過測試之後，這套航天服預計將會(hui) 用於(yu) 2024年的月球登陸以及未來的月球空間站。

中國目前的航天服主要有神舟飛船艙內(nei) 航天服和用於(yu) 出艙活動的“飛天”艙外航天服兩(liang) 種。

艙內(nei) 航天服在前麵已經介紹過，是2005年隨神舟五號推出的。2008年我國推出的第一代艙外航天服名叫“飛天”，用於(yu) 航天員的出艙行走。這種航天服包括背包（集成供氧淨化裝置）、照明燈、電控台（照明、壓力表等開關(guan) ）、氣液控製台（集成供氧等閥門）、電臍帶（與(yu) 軌道艙相連）等部分，由於(yu) 當時的技術限製，主要是仿製俄羅斯航天服，且沒有配備動力裝置。

目前天宮空間站中的航天員出艙時身著的是第二代“飛天”航天服，重量為(wei) 130公斤，造價(jia) 約3000萬(wan) 人民幣。相比起來，實在是性價(jia) 比超高的有木有！

新一代“飛天”航天服，帶來了什麽(me) 驚喜？

新開發的第二代“飛天”航天服，在各方麵都做了改進。

比如：

相比第一代適體(ti) 性更好，能夠滿足身高在1.6米-1.8米之間的人穿著；

采取擬人形態的半硬式密封結構，也就是軀幹是硬式結構，而四肢是軟式結構，整體(ti) 采用“後背鉸鏈門式穿脫結構”，可以調節適應每位航天員的體(ti) 型；

進行了專(zhuan) 門的外觀設計，手臂上的線條就是參照敦煌壁畫裏的飛天，為(wei) 白色的航天服增添了幾分美感；

加長了續航時間，升級了各項係統，能夠支持8小時艙外自主活動。8小時之外，還支持1.5小時額外時間和返回時間半小時；

使用次數也大大增加，從(cong) 原來的2年5次增加到3年15次；

更重要的是，航天服內(nei) 的90多個(ge) 關(guan) 鍵部件，完完全全都是國產(chan) 的。

……

兩(liang) 代“飛天”航天服（圖片來源：中國科普博覽）

第二代“飛天”航天服內(nei) 部有6層結構。

最裏層是特殊防靜電處理過的棉布織成的舒適層以及尿液收集裝置；第二層是散熱的液冷通風層，也是備份氣密層；第三層是複合關(guan) 節結構組成的可以加壓的主氣密層；第四層是滌綸麵料的限製層，用於(yu) 限製加壓氣密層向外膨脹；第五層是通過熱反射來實現隔熱的隔熱層，可以應對艙外巨大的溫差變化；最外麵便是外防護層，由多種纖維複合織物製成，麵料柔軟，耐穿耐磨耐腐蝕，還能防輻射。

這六層結構可以實現真空防護、高低溫防護和輻射防護、供氧保暖、壓力調整等功能，保證航天員在艙外免受外部環境侵害，得以保障生存和執行任務。

最值得一提的便是航天服最頂部的金色頭盔。新一代頭盔可以提供更廣闊的視野。頭盔內(nei) 部裝有攝像頭、照明燈、報警指示燈和麵窗。僅(jin) 僅(jin) 麵窗就包含了四層結構：最外一層是濾光麵窗，可以根據陽照區和陰影區來決(jue) 定放下或打開，以調節入眼光線保證航天員可以在不同階段均正常工作；中間一層是防護麵窗，可以更換，主要起到防護作用；最內(nei) 的兩(liang) 層是壓力麵窗，中間充氮氣，可以起到隔熱和防止結霧的作用。

此外，頭盔外殼還裝有電控台、氣液控製台、氣液組合插座、應急供氧管、電臍帶等。為(wei) 了傳(chuan) 輸航天員的各項參數，頭盔上配備了無線和有線兩(liang) 種通信方式，並配備有顯示屏，還可以直接與(yu) 地麵通話。

同時，航天服采用人性化設計，為(wei) 了保證航天員操作的靈活性，在臂軸承、腕軸承等主要關(guan) 節處采用了軸承設計，並可以為(wei) 每位航天員量身定做。說出來大家或許不信，航天服關(guan) 節處的設計，竟然和我們(men) 日常見到的小龍蝦有關(guan) 。為(wei) 了平衡防護強度和靈活性，工程師從(cong) 龍蝦尾部的層疊結構中得到了靈感，利用仿生學原理設計了一種類似的結構，既保證了強度，又滿足了出艙活動的需要。

（為(wei) 什麽(me) 我吃龍蝦就隻知道啊真好吃真好吃，而工程師吃龍蝦就能發現背後的原理呢？？）

出艙，是一場冰與(yu) 火的刀尖舞蹈

航天員在太空出艙活動有多危險？

第一個(ge) 出艙活動的航天員是1965年的蘇聯人列昂諾夫。因為(wei) 當時人類對艙外的環境一無所知，所以他遇到了很多危險，其中最危險的便是返回階段。由於(yu) 錯誤地估計了艙外的真空環境，他身上的航天服臌脹起來，無法進入氣閘室。這種情況持續了20多分鍾，列昂諾夫隻得手動降低了航天服內(nei) 的氣壓到一個(ge) 比較危險的水平，最後才勉強入艙。這次事件後來被改編成了電影《天際行者》，有興(xing) 趣的盆友可以去看看~ 

2008年神舟七號也經曆了波折。原本兩(liang) 名航天員翟誌剛、劉伯明準備出艙執行任務，但打開艙門的瞬間，艙內(nei) 就響起了“軌道艙火災”的警告提示音。劉伯明當機立斷，讓翟誌剛繼續執行任務，自己在艙內(nei) 協助。後來經過檢查才發現，火災警告是係統誤報，神舟七號一切正常。

在太空無比複雜的環境中，即使設計了精密的航天服，提前做好了一切準備，也無法預知下一秒鍾會(hui) 發生什麽(me) 。事實上，每個(ge) 航天員都做好了犧牲的準備，但無數科技工作者要做的，就是為(wei) 他們(men) 築起一道又一道屏障，讓他們(men) 平安歸來。

仰望星空，那裏，已經多出了屬於(yu) 我們(men) 的“星星”，未來，也將會(hui) 擁有更多屬於(yu) 中國的燦爛。這條問天之路或許充滿曲折與(yu) 艱險，但永遠不缺少勇氣與(yu) 希望。

我們(men) 等你們(men) 凱旋歸來！

作者：蘇子安

文章首發於(yu) 科學大院，僅(jin) 代表作者觀點，不代表科學大院立場。

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