【航化说】太空漫步全靠它!揭秘航天员的“生命护盾”
来源:航化网发表时间:2025-08-05 14:22:51浏览量:727
航天服作为航天员在太空中的“生命铠甲”,其重要性不言而喻。目前国际上能完全独立掌握舱外航天服设计和研制技术的国家只有中国、美国、俄罗斯三国。今天我们将从航天服的分类、功能、材料应用等方面,科普这一守护太空探索者的重要装备。(本文着重介绍舱外航天服)
航天服的分类
航天服是航天员执行飞行任务必备的个体防护装备。根据任务阶段需求,可分为舱内航天服和舱外航天服。
我国航天员身着舱内航天服
舱内航天服主要用于载人飞船发射和返回过程中保护航天员,在航天器出现失压等状态的时候,自动充氧充压,保障航天员的生命安全。
舱外航天服(以下简称舱外服)是一个微型的航天器,是航天员到舱外作业时必须穿戴的防护装备,以便把航天员的身体与太空恶劣环境隔离开来,可以有效保障航天员的工作效率和生命安全。
舱外服主体部分主要由服装躯干、航天头盔、压力手套和航天靴四个部分组成。航天服穿脱方式包括背入式、腰入式、双平面穿入式、软穿入式、斜背入式、斜腰入式等。
舱外服装结构和材料上来分类,可以分为软壳式、硬壳式和软硬结合式的舱外服,其中软硬结合式的舱外服是目前国际上应用广泛而成熟的类型。而舱外航天服根据不同任务目标可分为近地轨道出舱航天服、登月服、火星服等。
美国航天服“EMU”
美国舱外服EMU
美国舱外服被称为“出舱活动装置”(Extravehicular Mobility Unit,以下简称EMU)。美国的舱外服设计初衷并不仅限于空间站出舱任务,其目标是满足至少100次航天任务的需求,并具备长达15年的使用寿命。每次完成太空任务后,都需要被带回地面进行全面检查、保养和维护,以确保下一次任务的安全性。
电影《登月第一人》(2018)剧照
美国的舱外服采用了多达14层的结构设计,穿脱方式从腰部开始,极大地方便了维修、保养以及穿戴过程。在生命保障方面,EMU宇航服表现极为出色,能够调节温度,在零下100度到350度之间自由应对,同时还具备抗辐射和防微小撞击的能力,足以适应多种恶劣环境。
如此高性能的背后,自然离不开高昂的成本,单件宇航服的造价高达5亿美元。这也解释了为何它能够实现如此频繁地使用。
俄罗斯航天服“海鹰”
俄罗斯的宇航服研发工作最初由“星辰”公司负责,该公司已经开发出了10种不同的舱外服,其中包括“海鹰”D型、“海鹰”DM型、“海鹰”DMA型和“海鹰”M型等四种常用型号。
俄罗斯“海鹰”舱外服
据了解,“海鹰”早期设计存在诸多缺陷,导致过俄罗斯宇航员在执行任务时面临巨大风险。不过,它也有许多优势,比如多功能性强、穿脱便捷、占用空间小,采用半刚性设计,既可独立使用,又能挂在船舱作为补给,适应多种任务需求。据相关资料显示,“海鹰”宇航服在地球上的重量为105千克,但在月球上会减轻至约18千克,非常适合执行月球任务。
中国航天服“飞天”
我国两代“飞天”航天服
中国的“飞天”航天服自2008年首次亮相以来,经历了快速迭代升级。仅仅四年时间,第一代“飞天”便成功研制完成,充分展现了我国科研团队的强大实力。
7月15日,天舟九号货运飞船成功发射并完成与空间站的交会对接,将两套新款“飞天”舱外服送入太空,为我国航天员的太空行走任务提供了关键装备支持。新款“飞天”舱外服与上一代相比,在设计寿命上有了较大幅度的提升,从原来的3年15次,提升为4年20次。这说明我们在自主研发舱外服方面,有了较大的进步。4年20次指航天服可在轨存储4年,期间支持不少于20次出舱任务。其使用时间和任务频次均明显提高,关节活动寿命较上一代提升10余倍。
“飞天”舱外服示意图
据悉,“飞天”舱外服总共有6层,分为舒适层、备份气密层、主气密层、限制层、隔热层、外防护层,具备防辐射、温度调节和压力调节等功能,还有完备的生命保障系统。
舒适层是用特殊处理过的棉布制成,最大特点是绝对不起静电,因为舱外服里面是纯氧,一有静电就会着火。
备份气密层,由1毫米左右的橡胶板构成,与上肢等关联结构粘贴在一起,形成相匹配的形状。
主气密层所用的是橡胶布,它的气密程度非常高,是一个整体结构,完全覆盖服装主要的关节结构包括躯干、背包,既要能充气加压,又不能让服装过于膨胀,还要让各关节活动自如。
限制层是用强度很高的材料构成,因为无论是备份气密层,还是主气密层,承受的压力是很小的。可以说,限制层是主承力层。
隔热层由5-7层涂铝的聚酯薄膜构成,各膜之间用网络物隔开,贴在一起形成应对真空温差、辐射等恶劣环境的强大屏蔽。
外防护层,是一种特殊的纺织面料,可以在温度±100℃之间保持完好无损,耐磨损、反射性强,太阳光照射上去后都反射回去了,吸收很少。
“飞天”舱外服
据了解,我国自主研发的“飞天”舱外服,不仅性能优越,还兼顾了航天员的舒适体验,让其在太空任务中更加自如地行动。相较于美俄,我国的航天服造价更低,但性能丝毫不逊色。
值得一提的是,我国通常不会对使用过的航天服进行维修保养,而是直接废弃,看似浪费,却有效保障了航天员的生命安全。
航天服作为人类征服星辰大海的“生命护盾”,既是工程技术的集大成者,更是国家航天实力的象征。未来,随着航天领域的高速发展,航天服也必将助力人类探索更广、更远的宇宙深空。
版权声明:本文为航化网原创,版权归航化网平台所有。任何机构或个人在未经明确授权的情况下,禁止擅自转载。如需转载,请联系客服电话:010 - 8273 1800。转载时注明出处为“航空航天化工网”,违反者本网站将追究法律责任。