解碼“飛天戰(zhàn)袍”

季海

航天服怎樣做到密不透風(fēng)？穿上它能在太空工作多長時(shí)間？

航天服是什么材料制作的？它為什么是白色的？

航天服有多重？它有哪些高超本領(lǐng)？

別急，往下看——

誰發(fā)明了航天服？

航天服的發(fā)明其實(shí)是意外。它起源于一位名叫漢森的先生對(duì)改進(jìn)真空管的追求。

真空管用于老式電視機(jī)等電子設(shè)備。當(dāng)時(shí)漢森先生想改進(jìn)真空管，并從內(nèi)部進(jìn)行測試。于是，他在1935年設(shè)計(jì)了一套可以在真空的無氣環(huán)境中穿戴的壓力服，穿戴者可以在真空中呼吸，手臂能夠彎曲90度。

當(dāng)晶體管技術(shù)淘汰了真空管時(shí)，科學(xué)家們看到了這種服裝的第二種用途——維持人類在外層空間工作。估計(jì)漢森也沒有想到，他設(shè)計(jì)的這套特殊用途的服裝，居然是現(xiàn)代航天服的鼻祖。

最早的航天服基本上只是飛行員穿的飛行服的密閉版本。1965年，蘇聯(lián)宇航員阿列克謝·列昂諾夫在第一次太空行走時(shí)幾乎被困在太空中。當(dāng)時(shí)，他的航天服因內(nèi)部壓力過大而膨脹，導(dǎo)致他無法移動(dòng)或操作氣閘門。后來，美國為阿波羅任務(wù)開發(fā)的A7L航天服對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)。

航天服到今天已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，主要分為艙內(nèi)航天服和艙外航天服兩種類型。

艙內(nèi)航天服主要用于載人飛船發(fā)射和返回過程中保護(hù)航天員，在航天器出現(xiàn)失壓等狀態(tài)的時(shí)候，自動(dòng)充氧充壓，保障航天員的生命安全。

艙外航天服是出艙活動(dòng)的關(guān)鍵裝備、濃縮的載人航天器，是在出艙活動(dòng)中保障宇航員工作能力和生命安全的太空個(gè)體防護(hù)裝備。

目前國際上能完全獨(dú)立掌握艙外航天服設(shè)計(jì)和研制技術(shù)的國家，只有中國、美國、俄羅斯三國。

航天服是如何制作的？

航天服是將由各種材料縫制和粘合成的不同部件，用金屬材料連接而成的。

航天服的材料包括：矯形織物、鍍鋁膠布、氯丁橡膠涂層尼龍、達(dá)克龍、聚氨酯涂層尼龍、特里科、不銹鋼和高強(qiáng)度復(fù)合材料。

看著這些陌生的材料，也許你會(huì)問：科學(xué)家是如何知道應(yīng)該使用什么材料來制作航天服的？要知道，術(shù)業(yè)有專攻——有專門的工程師設(shè)計(jì)并制造航天服。

工程師會(huì)設(shè)定太空的極限環(huán)境（極寒和極熱的溫度），通過電腦計(jì)算各種材料對(duì)上述設(shè)計(jì)極限的承受能力，如計(jì)算當(dāng)材料被縫合或黏合在一起、被折疊和有折痕時(shí)，這些材料的使用壽命;計(jì)算人體肘部、手腕、腰部、臀部、膝蓋和腳踝等不同位置的移動(dòng)，并花費(fèi)很多時(shí)間測試材料樣品?？傊?，工程師要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和測試，才能確定制作航天服的材料。

也許你發(fā)現(xiàn)了，宇航員的艙外航天服都是白色的。這是因?yàn)樵谔罩?，陽光直射下的溫度可以超過135攝氏度，白色航天服能夠反射一部分熱量，從而保護(hù)宇航員的安全。

航天服怎樣做到密不透風(fēng)？

氣密是在太空真空中保護(hù)人類的基本功能之一，也是最重要的功能。

航天服由許多不同的層組成，每一層都能保護(hù)宇航員免受外界環(huán)境的不同影響。只有最里面的一層是不透氣的，它由聚氨酯涂層尼龍制成，有機(jī)器焊接的接縫。

手套使用氣密軸承連接，鎖定到位，但仍允許手部旋轉(zhuǎn)。這些軸承使用精確加工的鋁和鈦連接，用特氟隆涂層進(jìn)行潤滑，以防止金屬在太空真空中冷焊在一起。

即便如此，航天服也不是完全密閉的。據(jù)說NASA允許在國際空間站使用的航天服每分鐘最多泄漏100毫升空氣。

航天服有多重？

一件艙外航天服在地面上大約重120～130公斤，相當(dāng)于兩個(gè)成年人的重量。不過，在太空的微重力環(huán)境中，航天服即使穿在身上也感覺不到重量。

艙外航天服如此厚重，穿脫卻不需要花費(fèi)太多的時(shí)間。

航天服穿脫方式有很多種，我國的“飛天”航天服采用背入式穿脫方式。宇航員可以獨(dú)立完成，經(jīng)過訓(xùn)練后可以在5分鐘左右就完成穿脫。

一件航天服的成本是多少？

航天服采用了很多高新技術(shù)，造價(jià)非常昂貴。

“航天英雄”楊利偉曾在電視節(jié)目中展示過艙內(nèi)和艙外用的兩套航天服。艙內(nèi)航天服價(jià)值幾百萬，艙外航天服價(jià)值3000萬。

有小伙伴好奇：航天服是一件一件地做，還是批量生產(chǎn)？現(xiàn)在航天服都是根據(jù)個(gè)人量體裁衣，不過它由許多可互換的零部件組成（手臂、腿、靴子等），這些部件可以提供多種尺寸，然后連接在一起。

在航天服完成某項(xiàng)任務(wù)后，它可以被拆開，一些部件與其他部件相配，制作另一件不同尺寸的航天服。

有專門的女版航天服嗎？

實(shí)際上，男女航天服沒有區(qū)別，不過女性的尺寸通常小一些罷了。

2019年，美國宇航局曾宣布將由兩名女宇航員執(zhí)行太空行走任務(wù)，為國際空間站換裝功能更強(qiáng)的鋰離子電池。之前也曾有女宇航員出艙工作，但都有男宇航員陪同。因此，全女性在太空行走就有了特殊的意義。

沒想到，美國航天局最終取消了這一計(jì)劃，原因竟是航天服尺寸不合適。最終，“女子雙打”改為“男女混合”。網(wǎng)友紛紛表示不滿：美國宇航局為什么沒有準(zhǔn)備足夠的女版航天服？

穿上航天服能在太空工作多長時(shí)間？

宇航員離開空間站進(jìn)入太空，將面臨200多度的溫差、空間輻射等一系列考驗(yàn)。因此，一件質(zhì)量過硬的艙外航天服，就是宇航員的“金鐘罩”。

我國研發(fā)的新一代飛天艙外航天服，出艙支持時(shí)間從原來的4個(gè)小時(shí)提升至7～8小時(shí)。而且更改后的關(guān)節(jié)設(shè)置，讓宇航員活動(dòng)更靈活。

在軌運(yùn)行期間，宇航員在空間站內(nèi)工作時(shí)的著裝相對(duì)舒適，衣料通常都是阻燃的，衣服上會(huì)有很多口袋方便存放鉛筆、資料、太陽鏡、書等物品。

未來的航天服什么樣？

隨著我們對(duì)太空生活和工作的了解，航天服的設(shè)計(jì)也不斷發(fā)生變化。

目前人類只成功登陸過月球，火星以及其他小行星是人類想要踏足的地方。

未來的航天服設(shè)計(jì)能使宇航員在巖石地面安全地工作，并將幫助宇航員做他們以前做不到的事情。它將使宇航員更容易移動(dòng)，能更好地保護(hù)宇航員免受灰塵的侵害，甚至服裝的零部件可以使用3D打印技術(shù)來打印更換……

我們相信，隨著科技的進(jìn)步，未來新開發(fā)的航天服，將讓宇航員們登上月球、火星，乃至宇宙中更遠(yuǎn)的地方！