打破美俄技术垄断，造价3000万的中国舱外航天服，灵感来自小龙虾

众所周知，太空的高真空、高洁净、强辐射等自然条件对人体来说是一个致命的环境，人一旦暴露在太空中，就将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤四大危险，所以，人要离开航天器进入开放的太空，必须使用复杂的出舱活动系统硬件和软件来克服空间环境的影响。

而舱外航天服的它相当于一个微型载人航天器，能把航天员的身体与太空的恶劣环境隔离开来，并向航天员提供一个相当于地面的环境，同时提供氧气、正常气压，排放二氧化碳，维持舒适的温度和抵御宇宙辐射等维持生命所需的各种条件。

舱外航天服的技术难度有多高，在中国之前，仅有美、俄掌握这项技术，前两天到国际空间站两名航天员出舱执行任务失败，就是因为舱外航天服出了问题导致不得不返回舱内避险。

中国的第一代“飞天”服采用了整体拟人形态半硬式密封结构，头盔为不可拆卸硬式结构，四肢为软式结构， 手套可快速断接。进岀方式为后背钗链门方式，采用操纵杆控制，生保系统集成于背包门内。航天员自操纵部分，即电动控制和气液控制集成于胸前位置，通过整合设计保证操作工效。无线遥测系统主要安装 在可拆卸的挂包内，便于实现有线为线模式的转换， 并能够保证上升段的独立安装。

它从内到外分为 6 层：由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层、橡胶质地的备份气密层、复合关节结构组成的主气密层、涤纶面料的限制层、通过热反射来实现隔热的隔热层、最外面的外防护层。躯干达到 7 层，最厚的是挂包，有 20 层。

第一代“飞天”服采用闭式循环非再生式环控生保系统，由高压氧瓶供氧，主要采用水升华器技术实现主动热防护；遥测与控制系统将舱外航天服的工程参数、航天员的生理参数和话音信号通过脐带方式 线下传或遥测设备无线下传；可由脐带模式舱载供电，也能由服装电池自主供电。

服装的四肢装有调节带，可调节上臂、小臂和下肢的长度，身高1.60 m 1.80 m 的人都能穿上这套衣服。

飞天”舱外航天服躯干壳体为铝合金薄壁硬体结构，设计厚度仅为 1.5 mm，却有极高的强度要求。其抗压能力超过120 kPa，经得起地面运输、火箭发射时的震动，还能连接服装的各个部位，承受整套服装 120 kg 的重量。铝合金躯干外壳上密集着各种仪器：电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带。仅十几厘米见方的电控台里就有照明、数码管控、机械式压力表等 9 个开关，只有汉语辞典大小的气液控制台里集成了 20 多种阀门。很多阀门外形奇特，涉及特种不锈钢、特种铜材、特种橡胶和特种乙烯等材料，其加工难度在国内是前所未有的，完全就是把飞船的控制台整个搬到了航天员身上。这也是为什么舱外航天服的制造难题比航天器都更难的原因，

“飞天”最外层的防护材料堪称国内最贵的服装面料。这种面料可耐受正负100 以上的温差变化。服装携带的氧气瓶采用复合压力，既可保证安全又能多带氧气。

而且，作为微型航天器，舱外航天服还要兼具灵活度，要知道如果动一下手臂，得用力去掰航天服的胳膊，各种较劲，就会非常麻烦。而如果将各种关节处做得太软，防护力又不足。国际上，只有美国、俄罗斯有舱外航天服，但只能看到图片、文献和视频资料，能获取借鉴的资源非常有限。那如何解决这个问题。

为此，我国工程师还真找到了一种办法，而这个办法是他在吃小龙虾的时候想到的。小龙虾的尾部就是半硬壳的，但是一点也不妨碍它的伸曲和游泳，非常灵活，因为它是一种鳞片层叠结构，可以软硬兼施、刚柔并济。因此，工程师给国产舱外航天服关节处设计了类似小龙虾尾部的层叠结构，设在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等关节处，使用了气密轴承。在轴承的作用下，航天员的手脚可以随意转动，同时能严格保证气密性。科研人员还巧妙地利用了仿生结构，使关节活动更自如。

中国神舟七号所使用的“飞天”舱外航天服相比美俄的舱外航天服，更是有多项创新。比如首次在舱外服上采用了 OLED,空间环境下 显示可视性好、力学和高低温环境性能强； 首次采用了数字个人信息处理与控制系统等。其中数字化个人信息处理装置安装在背包下部，信息显示器（OLED ）位于电控台上部,余压表集成于电 控台上。照明灯置于头盔两侧,保证了控制台和工作 区域照明要求。

而中国第二代舱外航天服，在第一代舱外航天服的基础上又升级了，它的头部变得更方了，里面加开了一道“天窗”，便于仰视；头部两侧的照明灯与摄像头进一步实现了集成，整体安置在头部，便于安装；经过改进过的金属关节与加压手套令航天员在太空中的操作更加灵活、更加精密；航天服的蓝色条带显得更加灵动飘逸，展现了别具一格的美感……

当然，受限于体积，航天服提供的维生时长是有限的，仅有6-8个小时，但足够我们的两位航天员完成很多任务了。

中国第二代舱外航天服可以说已经达到了全球领先水准，目前，因为技术难度问题，美国仅剩的4套舱外航天服，而且已经没有生产商能够帮他们制造，这4套全在空间站，其中一套还出了故障——他们很快就要没航天服用了。美国现有的4套舱外航天服全是1980年代设计、90年代初为航天飞机制造的“舱外移动单元（EMU）”，当时每套的成本约1500万美元，折算到今天大约是1.5亿美元，约10亿人民币。

而中国的每一套成本大约是3000万人民币，很多人有疑问，为什么中国第一代舱外航天服只用了1次就销毁，而美国的可以循环使用，中国的舱外航天服也可以循环使用，但因为当时神舟七号空间不够，是中国的第一代舱外航天服无法带回，只能留在轨道舱里，而第二代舱外航天服，则会继续留在空间站中，反复使用。

中国能够造出舱外航天服，在这个过程中，离不开一大批工程师的努力，让我们向他们致敬。

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