據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，在神舟十二號載人飛船與天和核心艙成功實現(xiàn)自主快速交會對接后，航天員乘組從返回艙進入軌道艙。按程序完成各項準備后，先后開啟節(jié)點艙艙門、核心艙艙門，北京時間2021年6月17日18時48分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進入天和核心艙，標志著中國人首次進入自己的空間站。

研制生產(chǎn)了6大類上百種航天食品，把“舌尖上的中國”帶進茫茫宇宙

此次神舟十二號載人飛船3名航天員將成為天和核心艙的首批“入住人員”，他們將在軌工作生活3個月的時間，期間還將開展2次出艙活動及艙外作業(yè)。為此，用來執(zhí)行出艙任務的艙外航天服也進行了結構布局設計、服裝壽命和工效能力等多項改進，確保航天員未來在絕對安全的環(huán)境中，開展空間站艙外維修維護、設備更換、科學應用載荷等一系列操作。

隨著中國空間站在軌建造的大幕開啟，在未來，航天員必然將進行多次出艙活動。而在出艙過程中，航天員可以在操作機械臂的情況下，完成空間站航天器的維修維護以及設備更換等艙外工作，這對他們所穿著的艙內/艙外航天服的設計和制造提出了更高的要求。

航天員翟志剛身穿國產(chǎn)“飛天”艙外航天服進行中國首次太空出艙活動

神舟七號乘組與“飛天”艙外航天服

2008年9月，神舟七號飛行乘組：翟志剛、劉伯明、景海鵬相互協(xié)作，完成了我國首次空間出艙活動。翟志剛完成了19分35秒的出艙活動，成為我國太空行走第一人。進入空間站階段，航天員出艙將成為常態(tài)，出艙活動的時間也將大幅增加。

中國人民解放軍航天員大隊特級航天—聶海勝： 新一代艙外航天服最大的改變就是出艙支持的時間增長了，以前4個小時左右，這次能待到7—8個小時；第二個就是關節(jié)改了，活動度要好一些。然后又增加了一些其他的電子設備，包括攝像機這些東西，對完成任務來說幫助可能要更大一些。

第2次執(zhí)行載人飛行任務的航天員—劉伯明：在執(zhí)行神舟七號載人飛行任務時，能夠共同完成我國首次出艙行走，是我們無上的光榮。那次任務，我們經(jīng)歷了一些險情、遇到了一些困難，當時我們只有一個信念，就是不管怎么樣，都要堅決完成任務，一定要讓五星紅旗在太空高高飄揚。這次任務出艙活動時間大幅增加，任務更加復雜，為此，我們進行了嚴格、系統(tǒng)、全面的訓練，特別是穿著我國研制的新一代艙外航天服，我們更加有信心應對各種挑戰(zhàn)。

由于未來空間站任務將開展長期在軌駐留、常態(tài)化出艙活動、空間站在軌組裝以及維修等大量科學試驗科目

隨著我國載人航天工程進入空間站時代，航天員已全面開展空間站任務訓練

未來大量的航天任務也給航天員選拔訓練帶來更高挑戰(zhàn)，對航天員身心等綜合素質和能力提出了更高的要求

空間站組合體模擬器

環(huán)控生保試驗艙

天宮二號上為航天員準備的太空“跑臺”，有效減少太空特殊因素環(huán)境對航天員的不良影響

在300—450千米的近地軌道，已經(jīng)是生命的禁區(qū)——真空環(huán)境；溫度以90分鐘為周期冷熱交變，面臨的是正負一百多攝氏度的冷熱交變環(huán)境；同時，還有微流塵/碎片和空間輻射的威脅。

在這樣惡劣的環(huán)境下，想要維持正常生命活動和艙外作業(yè)，打贏這場與時間、與宇宙的戰(zhàn)斗，離不開一件特殊的“戰(zhàn)袍”——艙外航天服。外太空中“危險重重”，如果沒有穿航天服就走出飛船，那么會出現(xiàn)以下情況：

1. 因為缺氧，你會在15秒甚至更短時間內昏迷。

2.因為外部氣壓很小或者氣壓為零，你的血液和體液可能“沸騰”，然后凍結。

3.由于沸騰的體液，你的組織和器官（皮膚，心臟和其他臟器）可能會膨脹。例如，在真空環(huán)境中，人體血液中含有的氮氣會變成氣體，使體積膨脹。如果人不穿加壓氣密的航天服，就會因體內外的壓力差懸殊而發(fā)生生命危險。

4.你可能會面臨極端的溫度變化。例如，在陽光下，溫度可能達到華氏248℉（120℃），在陰影下會迅速降至-148℉（-100℃）。

5.你會接觸到各種類型的輻射，如宇宙射線，太陽輻射的帶電粒子（太陽風）。

6.你可能會受到高速移動的微小塵埃、巖石（微流星體）或衛(wèi)星及航天器碎片的撞擊。

由于艙外航天服結構更為復雜，除了具有艙內航天服的功能結構外，那么艙外航天服應該滿足哪些條件呢？

1.有加壓的環(huán)境。艙外服具備壓力防護功能，具有足夠強度的承壓結構，能夠為人體建立起賴以生存的壓力環(huán)境；

2.給航天員供氧，同時去除二氧化碳。除了對抗外部惡劣環(huán)境，艙外服還要具備供氧調壓、通風凈化、溫濕度控制等生命保障功能：自主補充人體代謝耗氧與艙外服的泄漏，維持艙外服的工作壓力；吸收人體代謝產(chǎn)生的二氧化碳和微量有害氣體，同時兼具輔助散熱功能，保證服內溫濕度環(huán)境滿足相關醫(yī)學要求；

3.艙外服采取了一系列有效的熱防護（隔熱）措施，在服裝內增加了液冷系統(tǒng)(液冷服)，用于排出身體代謝產(chǎn)熱，保證體熱平衡。最大限度地降低與環(huán)境間的輻射熱交換，減少外部熱流交變對艙外服內環(huán)境的影響。即使航天員做很繁重的出艙活動和頻繁進出陽照區(qū)和陰影區(qū)，也能保持舒適的溫度；

4.在一定程度上保護航天員免受微流星體和輻射的傷害。艙外服配置了出艙面窗組件(濾光器)，具有防紫外線功能。此外，艙外服還具備一定的抵抗微流塵/碎片沖擊和空間輻射的防護能力；

5.工效保障功能是艙外服最具特點的功能。在航天服內，讓航天員能有清晰的視線，能夠輕松自如地移動。艙外服本體結構的形態(tài)尺寸保證人體舒適性、適體性與空間性要求。同時通過對人體力學研究，保證人體活動與艙外服活動關節(jié)的匹配性，以減少人體疲勞與耗能艙外服的外輪廓尺寸還應滿足母船的空間要求；

6.通信保障。在航天服內，除了保證航天員操作自如外，并能確保航天員能與其他人（地面控制員，以及其他航天員）交流；

7.其他相應的檢測功能。

1）航天員的生理狀態(tài)、艙外服的工作狀態(tài)的監(jiān)測功能；

2）地面與航天員及航天員之間的雙向話音通信功能；

3）出艙活動程序、艙外服關鍵信息與報警信息的顯示功能；

4）在艙外活動區(qū)域與空間站之間的無線通信功能；

5）攝像和圖像下傳和自主供電功能。

8.安全保障。艙外服配備有安全系繩，為了保證萬無一失，艙外服還具備艙外活動過程中的自救與互救能力?！昂推健碧柨臻g站和國際空間站的實踐經(jīng)驗表明，機動救援裝置作為自救裝置，能夠使意外脫離空間站組合體（如安全系繩未掛牢固）的航天員安全返回，是相對最可靠、有效、易操作的方法。

安全系繩關系著航天員的生命安全

在艙外活動(EVA)早期，如蘇聯(lián)"上升-2"號、美國"雙子星座"號和"阿波羅"號軟式航天服，其中的壓力服主體部件，既用于艙內使用，也用于艙外使用。當航天服與艙內生命保障系統(tǒng)聯(lián)合使用時，在艙內應急時保障航天員的生命安全，為艙內航天服；當航天服配置真空屏蔽隔熱服，與便攜式生命保障系統(tǒng)聯(lián)合使用時，作為艙外航天服(EMU)，用于艙外活動。這種多用途方式的航天服，在作為艙外活動使用時，可靠性會下降；而作為艙內航天服使用時，又增加了不必要的復雜性。為此，美國從航天飛機開始，蘇聯(lián)從"禮炮"號航天計劃開始，改變了這種設計思想，將航天服分為艙內航天服和艙外航天服兩類。即一種是在太空艙中穿的，相對而言比較輕便，功能也比較少，主要是為了防止意外發(fā)生。第二種是出艙執(zhí)行任務的時候穿的，結構比較復雜，功能比較多，能讓宇航員在太空外生存下來。根據(jù)使用環(huán)境不同，艙外航天服（簡稱“艙外服”）又分為軌道出艙航天服和星際航天服（包括登月服、火星服等）。比如美國EMU的初始設計需求并不是面向空間站出艙應用，特別是在航天飛機時代，EMU的設計要求是保證滿足100次航天飛機任務、15年的使用壽命。每次飛行任務結束后，航天員將EMU帶回地面，進行全面的檢查、維護和修理，供下次使用，因而其屬于典型的地面基艙外服。EMU整體采用腰部穿脫結構，頭盔在頸部可快速斷接，生命保障系統(tǒng)安裝固定于非氣密的背包內，與艙外服連接采用外掛方式。

1961年4月12日，尤里·加加林乘坐“東方1號”飛船開創(chuàng)了人類首次進入太空的創(chuàng)舉，穿的宇航服就是SK-1航天服

艙內航天服也稱應急航天服，是航天員在飛船艙內所穿的航天服。艙內航天服一般由航天頭盔、壓力服、通風和供氧軟管、可脫戴的手套、靴子及一些附件組成。壓力服是航天服的主體，一般為連體式，具有很好的氣密性，能夠在充氣加壓時保持擬人形態(tài)。

在之前天宮一號與天宮二號主導載人航天的時代，我國航天員共有5套航天服，主要分艙內航天服和艙外航天服兩類，艙外航天服只有一種，艙內航天服有4種，但有三種都是類似工裝的工作服，有一種類似艙外航天服，可以在可以在艙內出現(xiàn)泄露或遭到破壞的緊急情況下使用，具有一定的生命保護功能，比如在航天器出現(xiàn)失氧失壓等狀態(tài)時，所穿的航天服要能實現(xiàn)自動充氧充壓，以保障航天員的生命安全。但相對于艙外航天服來說體積和重量較小，功能也相對簡單。

身著艙內航天服的楊利偉航天員

在地面，穿上艙內航天服的過程也就幾分鐘。但這之前的準備工作要花上不少時間：航天員在穿上貼身內衣后，首先要穿一件能夠測量心跳、體溫的生理背心，接下來是防靜電的連體內衣，再用一層能給人體散熱的緊身液冷服把人從頭到腳包裹起來，然后戴上通訊裝備，最后才穿艙外航天服。在天上，這個過程就更復雜了。從穿衣的準備工作到全部穿好，時間長達15個小時。

此次航天員出征定妝照：聶海勝、劉伯明和湯洪波三名航天員身著艙內航天服

航天員出征時的這套行頭就是艙內航天服

醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員在為航天員劉伯明測量血壓和脈搏

身著艙內航天服、搭乘神州火箭升空的我國宇航員

左為艙外航天服，右為艙內航天服

它從內部結構上看由三部分組成：一是限制層，由耐高溫、抗磨損材料制成，用來保護服裝內層結構，保證航天員穿著舒適合體；二是氣密層，用涂有丁基或氯丁橡膠的錦綸織物制成，防止服裝加壓后氣體泄漏；三是散溫層，與內衣褲連接在一起，有許多管道，采用抽風或通風將氣流送往頭部，然后向四肢軀干流動，經(jīng)肢體排風口匯集到總出口排出，帶走人體代謝產(chǎn)生的熱量。整套艙內航天服重10—20公斤，價值數(shù)百萬元人民幣。

艙內航天服3D展示

在艙內航天服的心臟部位有一個可以擰動的圓形裝置，用來調節(jié)航天服內的壓力、溫度和濕度；右腹部位置有一根細管，是航天員的通信工具；左腹部處有兩條管路，是給航天員供氧和排放二氧化碳的設備。航天員一般只在飛船上升、變軌、下降時，或飛船座艙發(fā)生泄漏、壓力突然降低時需要穿艙內航天服。入軌以后，航天員會脫掉白色艙內航天服換上艙內工作服和鞋，在正常溫度時進行正常的值班、科學實驗、操作、生活。

美國登月航天服

阿姆斯特朗登月時穿的艙外宇航服

而艙外航天服是一個小型的航天器，是航天員走出航天器到艙外作業(yè)時必須穿戴的防護裝備。航天員離開空間站進入太空，不僅要經(jīng)受太空200多度溫差，還要免受太空中各種有害輻射等一系列的考驗，確保航天員在安全的環(huán)境中，進行一系列的空間站復雜操作和相關載荷試驗。新一代的艙外航天服能在滿足穿著舒適、節(jié)省體能的前提下，最大限度保證航天員出艙活動期間的生命安全與健康。

歷史上最著名的艙外航天服可能就是美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）登上月球所穿的那一件了。與普通航天服不同，登月探索需要宇航員和飛船徹底分離，因此科學家為這款航天服設計了背包式生命維持系統(tǒng)。該系統(tǒng)可連續(xù)7個多小時供氧，同時還具備了保持氣壓穩(wěn)定、過濾二氧化碳和冷卻的功能。

在距離地球25萬英里外的月球表面漫步是一個巨大的挑戰(zhàn)，因此新的航天服不但必須考慮月球表面粗糙崎嶇的巖石、白天的高溫等因素，還必須足夠靈活，方便宇航員采集樣本和建立科學數(shù)據(jù)站。這款航天服還包括一套貼身穿著的液體冷卻衣，它的樣式類似連體內衣，衣服纖維內部縫有通心粉式的管道。冷水在管道內循環(huán)，帶走體熱，流回背包，熱量再從背包散發(fā)出去。阿波羅太空頭盔則是由高強度的聚碳酸酯制成，通過壓力密封項圈和航天服連接。與“水星”和“雙子星”頭盔緊緊套在宇航員頭上的設計不同，登月頭盔是固定在衣服上的，宇航員的頭部在里面可以自如地轉動。當在月球表面行走時，宇航員還在頭盔外加蓋面盔，以阻隔傷害眼睛的紫外線，同時讓頭部和面部保持舒適的溫度。

美國EMU外形圖

俄羅斯“海鷹”艙外服外形圖

在失重的環(huán)境下，如果你推動某個物體，你就會朝著相反的方向飛去。早期在太空行走的航天員報告了很多關于運動時位置保持的問題。當他們試圖轉動扳手時，他們就會飛向相反的方向。因此，航天器上都配備了腳限制器和扶手，以此幫助航天員在微重力環(huán)境下作業(yè)。此外，在執(zhí)行任務之前，航天員會在地球上利用中性浮力水槽練習太空行走。

隨著航天員出艙任務活動范圍的擴展，為了方便其行動，在1984年，美國宇航局（NASA）開始專門研制艙外活動的機動裝置——“載人動力裝置”的設備，這些裝置可以使航天員在不受航天器的束縛下，精確地控制自己的體位和空間行走方向。方便航天員自如地在較大的活動范圍內完成設備維修、結構裝配和有效載荷布放、回收等艙外作業(yè)活動。其中一種被稱為載人機動單元(MMU)，是一種帶有操縱桿控制的氣體推進器動力椅。NASA還開發(fā)了一種可以背在身上的氮氣推進裝置，稱為“艙外活動簡便救援裝置”(SAFER)。該裝置能載送航天員在太空自由飛行的個體裝備，它帶有24個高壓氮氣推進器，安裝在“座椅”的不同位置和不同方向，因此宇航員可以圍繞航天器精確地控制飛行。當航天員和航天器分離時，這種裝置可以幫助航天員返回飛船或空間站。 SAFER可裝載1.4千克的氮氣推進劑，并可以將航天員的速度最多改變約3米/秒。

艙外航天服是航天員出艙活動必需的也是唯一的個人安全防護裝置。出艙時航天員身后背的一個看似“大箱子”的東西，實際上是艙外航天服的一個重要組成部分，稱為“便攜式環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)”(簡稱便攜式環(huán)控生保系統(tǒng))。該系統(tǒng)由壓縮氮氣箱、供氣系統(tǒng)、噴氣推進器、電子控制設備、溫度控制裝置和蓄電池等組成。該裝置不僅可以為航天員提供呼吸用氧，還擁有維持人體所需溫度、濕度等生命保障的設備，并裝有使航天員與航天器保持在同一軌道上的專門設施。此外，該裝置上還安裝有兩套互為備份的氮氣箱和供氣系統(tǒng)，防止發(fā)生故障危及航天員安全。早期的艙外活動機動裝置體積較大，附著在航天服環(huán)控生保背包上更像一個“大箱子”，改進型的產(chǎn)品則顯得輕便緊湊多了。

不過，自1986年“挑戰(zhàn)號”航天飛機發(fā)生爆炸后，基于安全考慮，美國宇航局終止了對該設備的繼續(xù)研發(fā)。

載人機動裝置

當美國加入太空競賽以后，美國宇航局意識到必須開發(fā)自己的航天服

“發(fā)現(xiàn)”號任務專家進行艙外作業(yè)，注意看出艙作業(yè)時航天員身后背的“大箱子”——便攜式環(huán)控生保系統(tǒng)

2015年12月21日，NASA航天員在進行太空行走

NASA航天員完成國際空間站第200次太空行走

航天員張福林在太空行走

俄羅斯航天員謝爾蓋·梁贊斯基在進行太空行走

在休斯頓中性浮力實驗室，4位航天員在哈勃維修任務中對哈勃望遠鏡進行水下模擬維修

我國自主研制的空間站“飛天”水下訓練服

航天員離開航天器進入太空，將面對高真空、高低溫交變、電離輻射、光輻射、空間微塵等十分惡劣的空間環(huán)境條件，沒有可靠的防護，人是不可能生存的。艙外航天服就是為保障航天員出艙活動期間的生命安全與健康，保證艙外任務的完成而研制的特殊安全防護裝備，主要由航天服本體（含航天頭盔和航天手套）、便攜式環(huán)控生保系統(tǒng)和測量控制通信系統(tǒng)三大部分組成。

宇航服結構

航天服本體是一種以硬式結構為主、軟硬結合的多層結構服裝，自里到外由液冷通風服、氣密壓力服和多功能防護服構成，在太空高真空環(huán)境中，為出艙的航天員創(chuàng)造一個密閉的安全小環(huán)境。測量控制通信系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)航天員生理參數(shù)測量、航天服內部環(huán)境參數(shù)測量及便攜式環(huán)控生保系統(tǒng)工作狀態(tài)測量與控制;實現(xiàn)各類測量參數(shù)與母體航天器之間的信息傳輸及艙外活動相關的實時圖像的傳輸;實現(xiàn)出艙活動航天員之間及航天員與地面之間的無線通話。便攜式環(huán)控生保系統(tǒng)則是創(chuàng)造航天服內部生存環(huán)境、保障航天員生命安全的關鍵設備，能夠實現(xiàn)航天服內部的壓力控制、氧氣供給、通風、二氧化碳和其他微量有害氣體去除、溫度與濕度控制等功能，并為航天員出艙活動期間提供必要的生活支持，包括少量的飲水、進食和簡易的尿液收集能力。

航天服(spacesuit)是保障航天員的生命活動和工作能力的個人密閉裝備。早期的航天服只能供航天員在飛船座艙內使用，后期研制出艙外用的航天服?，F(xiàn)代新型的艙外用航天服有液冷降溫結構，可供航天員出艙活動或登月考察。

航天服的研制是一個龐大的系統(tǒng)工程。就像輪胎一樣，航天服實質上是一個受到一層氯丁橡膠涂層纖維包裹的“膨脹氣球”。對航天服的“氣球”部分施加的限制向內部的航天員提供氣壓，這就好比在紙管內吹氣球一樣。航天服通過提供空氣壓力防止航天員的體液沸騰。

大多數(shù)航天服是在低于正常大氣壓的環(huán)境下工作的，因此，在航天員適應太空行走之前，必須降低航天飛機本身或氣閘艙的機艙壓力。否則，由于航天服和艙內的壓力變化，太空行走的航天員會有患減壓病的危險。

航天服內不能使用正常的空氣——78%的氮氣，21%的氧氣和1%的其他氣體，因為低壓會使肺部和血液中氧氣濃度變低，這是很危險的，就像攀登珠穆朗瑪峰時一樣。大多數(shù)航天服提供純氧用于航天員呼吸。這些氧氣或通過臍帶從飛船或航天服生命維持系統(tǒng)中獲取。

飛船和國際空間站里都有正常的混合空氣，這些混合空氣可以模擬地球上的大氣環(huán)境。因此，在穿上航天服進行太空行走之前，航天員必須預先呼吸一段時間純氧，清除血液和組織中的氮氣，最大限度地減少風險。

在航天服的狹小空間內，二氧化碳濃度有可能達到致命水平。因此，多余的二氧化碳必須從航天服中清除掉。航天服使用氫氧化鋰罐來去除二氧化碳。這些過濾罐位于航天服的生命維持背包或航天器中。

為了應對極端的空間環(huán)境，大多數(shù)航天服都使用織物層(氯丁橡膠、滌綸等)以達到很強的絕熱效果，并覆蓋有反射外層（聚酯薄膜或白色織物）以反射陽光。航天員的身體會產(chǎn)生熱量，尤其是在進行劇烈活動的時候。如果產(chǎn)生的熱量沒有及時消除，航天員產(chǎn)生的汗水就會使頭盔蒙上一層水霧，而且同時航天員會嚴重脫水。在“雙子星”任務中進行太空行走時，航天員尤金·塞爾南的體重就減輕了數(shù)磅。航天服采用了風扇/熱交換器吹冷氣或液冷服降溫的方法來排走多余的熱量，如水星和雙子座計劃就是使用前面一種方法，而液冷服降溫的方式則從“阿波羅”計劃一直使用到今天。

航天服擁有多層耐用織物，如滌綸或芳綸，以此來保護航天員免受微流星體的撞擊。 這些織物層也能夠防止航天服在飛船、行星或月球的裸露表面上意外破裂。

需要指出的一點是:航天服只能提供有限的輻射防護，其中一些防護得益于它內置的聚酯薄膜反射涂層，但是航天服對太陽耀斑的輻射防護能力不強。因此，太空行走常常要在太陽活動不劇烈的時間段進行。

航天服的頭盔多是由透明塑料或耐用聚碳酸酯制成的。大多數(shù)頭盔上都有反射陽光的覆蓋物和用于減少眩光的有色遮陽板，其原理和太陽鏡一樣。在太空行走之前，頭盔的內側面板上都會被噴上防霧化合物。為了便于航天員能夠看到陰影處的目標，現(xiàn)代航天服頭盔都安裝了照明系統(tǒng)。

在臃腫的航天服內，活動是非常困難的。為了解決這個問題，航天服的織物上配備了特殊的接縫或錐形設計，幫助航天員手、手臂、腿、膝蓋和腳踝能正常地彎曲。

航天服配有無線電發(fā)射器/接收器，這樣太空行走的航天員可以與地面控制器或其他航天員進行交談。 航天員還佩戴著帶有麥克風和聽筒的耳機。發(fā)射器/接收器放置在航天員的胸包/背包里。

宇航服是世界上最貴的衣服，穿戴航天服有一套嚴格的步驟和順序，而且不同型號的航天服穿脫的順序也不一樣

航天員乘坐載人飛船進入太空，如果一直待在飛船內，則不會遭到惡劣環(huán)境因素的危害，因為飛船自身的結構能防止太空輻射、隕星、微隕石和微隕塵的危害，而里面的環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)能提供正常的大氣壓力、充足的氧氣、適當?shù)臏囟群蜐穸?。但是由于航天員也會需要在太空艙外作業(yè)，那么就要面臨非常惡劣的環(huán)境——高真空、缺氧、巨大的溫度變化和太空輻射，以及隕星、微隕石和微隕塵等，所有這些都可能危及航天員的身體健康和生命安全。而一旦航天員離開飛船或空間站，進入浩瀚的太空就只能依靠艙外航天服提供保護，那么艙外航天服作為在太空環(huán)境中進行科研考察、設備操作的必要裝備應運而生。艙外航天服需要采用特殊材料和特殊設計，也因此，艙外航天服不僅科技感十足且十分昂貴。例如，美國航天員穿的艙外航天服，每套價值高達150萬美元?？梢哉f，艙外航天服是世界上結構最復雜、技術最先進、價格最昂貴的服裝。

當前，服裝設計師們正在研制更先進的航天服——航天員登陸火星航天服，不同于現(xiàn)在在真空和微重力條件下穿用，火星航天服要在火星表面穿用?；鹦潜砻姝h(huán)境非常惡劣，不僅空氣稀薄、缺氧、溫度低，而且火星表面經(jīng)常發(fā)生塵暴，塵暴中的微塵如果不小心被航天員吸入，能導致肺部損傷，嚴重者甚至會發(fā)生癌變。所以，火星航天服采用的特殊材料，設計的復雜程度將遠高于目前使用的艙外航天服，其價格肯定也會高于現(xiàn)有的艙外航天服。

不過，在出艙前，要穿戴好這個“航天器”可不是件簡單的事情。航天員穿戴艙外航天服有一套嚴格的步驟和順序，而且不同型號的航天服穿脫的順序也不一樣。我們以NASA航天員在航天飛機任務時期穿的美國第四代艙外航天服為例，向大家介紹一下航天員是如何穿戴艙外航天服。

艙外服“穿衣”十步法

1.穿強力吸尿褲。強力吸尿褲外形像普通的運動短褲，為一次性用品，具有極強的吸水能力，一條褲子能吸附2升多的尿。

2.穿液（水）冷服、通風服。在航天員體熱過高的情況下，通風服和水冷服會以不同的方式帶走熱量。若人體產(chǎn)熱量超過350大卡/小時（如在艙外活動時），通風服便不能滿足散熱要求，這時即由水冷服降溫。

3.佩戴生物電子聯(lián)結裝置。該裝置上有傳感器與電子通訊設備。傳感器可用于監(jiān)測航天員在太空行走過程中的生理狀況，如呼吸、心率和體溫等；電子設備可使航天員與外界進行通話聯(lián)絡。

4.一些小的操作程序。包括在頭盔面窗里面涂上防霧霜，在服裝左側袖子的手腕處裝上一塊小的反光鏡，在服裝上身前胸部位裝上一個食品袋和一個飲水袋，在頭盔上裝上照明燈和電視攝像頭，最后是將通訊帽與生物電子聯(lián)結裝置聯(lián)結在一起。

這些雖是小程序，但是卻不容忽視，每一項都有其特定的作用，如涂防霧霜可使航天員在太空行走過程中保持視線清晰，反光鏡方便航天員隨時查看自己身上的各種開關，照明燈可照亮服裝胸前部分，方便航天員在陰暗面操作等。

5.航天員進入氣閘艙，穿航天服的下半身。下半身服裝的腰部有一個大的帶軸承的關節(jié)，為航天員彎腰和轉身提供方便。

6.穿服裝的上半身。在穿上半身之前，應先將氣閘艙的冷卻臍帶管插入服裝胸前的顯示控制盒的接口上，以便向服裝內提供冷卻水、氧氣和電力。

因為航天飛機氣閘艙內僅有2.0米高，直徑1.6米，兩名航天員在里面穿航天服顯得非常擁擠，因此航天服的上半身是掛在氣閘艙壁的支架上。這樣一來當航天員要穿服裝上半身時，必須蹲下身體，手臂向上伸，采取一種跳水運動員跳水的姿勢鉆進服裝內。服裝上下身穿好以后，將密封環(huán)連接在一起，然后將各種供應管線與服裝相接。

7.戴上通訊帽、頭盔和手套。一旦戴上頭盔和手套以后，航天員就不能呼吸氣閘艙內的空氣，而是通過臍帶呼吸從航天飛機軌道器提供的氧氣。

8.向服裝加壓，對服裝進行測試，測試的重點是氣體流量、冷卻水和電池的功率。

9.開始呼吸純氧，進行吸氧排氮，預防減壓病。

10.關閉氣閘艙的內艙門，氣閘艙進行減壓。

當氣閘艙內的壓力降低到零時，打開氣閘艙的外艙門，同時航天員應將服裝與氣閘艙的所有聯(lián)結斷開，將安全帶的掛鉤勾在艙外的固定桿上，這時航天員即可出艙進行太空行走。

艙外航天服，看著就是特酷

航天員應將服裝與氣閘艙的所有聯(lián)結斷開，將安全帶的掛鉤勾在艙外固定桿上，這時航天員即可出艙進行太空行走

在軌的身高要比在地面時增長3到5厘米，所以艙外航天服的尺寸調節(jié)要考慮身高變化的因素；

準備艙外航天服時，不要隨便撕扯、伸拉、搓揉和折疊；

測試液（水）冷通風服時，不要使冷卻液管道彎曲受折，要保證其通暢流通；

一定要將頭盔面窗上的防霧霜擦拭干凈，否則它會影響視力；

對通信系統(tǒng)進行測試時，應預先通知地面控制中心，因為通信系統(tǒng)的測試離不開地面控制中心的配合；

航天服的準備和測試工作一般比較費時，常常會出現(xiàn)延誤現(xiàn)象，因此要盡可能抓緊時間；

航天服測試工作完成后，記得將結果詳細記錄在案，以便在發(fā)生故障或問題時容易查明原因，也有利于飛行后進行分析研究。

設計思路上的差異導致了穿戴動作的不同：航天服穿脫方式包括背入式、腰入式、雙平面穿入式、軟穿入式、斜背入式、斜腰入式、頸入式等，目前在用的艙外航天服的穿脫形式有兩類：

一類是一體化背入式或稱背部穿/脫結構，能夠滿足身高165-185cm的男女航天員穿著使用，只是航天手套分為大、小兩個型號，航天員從航天服背部的一個鉸鏈門進入航天服，航天員在穿著艙外航天服時自己可以獨立完成，且經(jīng)訓練后穿脫時間不大于5分鐘。俄羅斯“海鷹”艙外服和我國“飛天”艙外服均采用該結構。艙外服的開關門操作是通過鎖閉機構實現(xiàn)的。

俄羅斯“海鷹”艙外服穿著過程

背入式艙外服穿入示意圖

俄羅斯“海鷹”艙外服

另一類是采用腰入式，美國EMU采用該方式。美國航天飛機時期航天員用的艙外航天服不是定做的，它是根據(jù)人體的造型把航天服分成幾部分，分別有“特大”到“特小”幾種尺寸，然后成批生產(chǎn)，加工成現(xiàn)成的服裝。航天員只要從中選擇合身的各部分，重新加以組合就可得到一套滿意的航天服。在“阿波羅”時代，穿好一身航天服需要1小時，而穿著航天飛機用的艙外航天服（包括生命保障系統(tǒng)在內）只要10-15分鐘就足夠了。在穿著艙外航天服時通常需要乘員之間協(xié)助完成。進入艙外服需要四個步驟，首先穿上下肢組件；然后借助于固定設備或其他航天員的輔助，套上胸甲及衣袖；第三步是調整連接腰部密封斷接器；最后將可拆卸的頭盔連好。

腰入式艙外服穿入示意圖

航天飛機艙外服穿著過程

綜合比較，背入式具有較好的自主穿脫性能，也是未來星際艙外服斜背入式穿脫結構設計的基礎。

而出艙活動又包括出艙過閘、艙外活動和返回過閘三個階段。以工作壓力40kPa的艙外服為例，在出艙過閘階段，從航天員穿艙外服開始到開啟出艙艙門為止，約90分鐘。其間完成艙外服內的空氣到氧氣的氣體置換（大流量沖洗）、航天員預呼吸（又稱吸氧排氮）和氣閘艙泄壓。該階段艙外服采用臍帶工作模式，由出艙支持設備提供氧源、冷源和電源，并通過有線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)與話音的傳輸，通風凈化功能由艙外服自身保障。

艙外航天服臍帶工作模式連接圖

2018年國慶假期，安徽蕪湖，在舉辦的航天展覽上，中國宇航員穿著的“飛天”艙外航天服在這里展覽（組圖）

中國以前蘇聯(lián)“海鷹”航天服為模型，由中國科研人員歷經(jīng)4年，整體設計和各部件的設計、組裝都是我國自己完成的，是我國的第一代艙外航天服。就完成目前任務的能力而言，接近國際水平。早在2008年9月26日23時36分，我國航天員翟志剛進行首次太空行走時，中國自行研制的第一套艙外航天服“飛天”就已經(jīng)第一次在距地球300多公里的茫茫太空“亮相”了。

2008年9月26日23時34分54秒，航天員翟志剛、劉伯明在神舟七號飛船軌道艙內試穿艙外航天服，進行適應性訓練

從神舟七號飛船在軌飛行的第9圈起，航天員翟志剛、劉伯明進入軌道艙開展艙外航天服組裝和檢測工作。從啟封、組裝到測試的準備工作進行了十幾個小時，而他們真正“穿上”服裝只用了幾分鐘。身著純白色“飛天”艙外航天服的翟志剛和米白色“海鷹”艙外航天服的劉伯明一起，開始了在軌訓練。

我國研制的“飛天”艙外航天服示意圖

畫面中可見艙外航天服的頭盔、背包等部件，在地面重達120公斤的艙外航天服此時像浮在水中的泡沫。航天工程醫(yī)學總體研究室主任劉偉波介紹，飛船發(fā)射時，艙外航天服是打包固定在軌道艙壁上的。所以，航天員先要啟封，再把各部分組合成一件完整的艙外服，接著將凈化器、氧瓶、電池、無線電遙測裝置等可更換的部件裝在航天服上。在“鉆”進服裝后，還要對服裝進行尺寸調整、氣密性檢查和全性能測試，一切正常，這才算“穿好”了艙外服。

隨著航天員的動作輕盈轉動。航天員的手冊、筆、耳機等物品不時飄起。在此過程中，我國研制的“飛天”艙外航天服與俄羅斯研制的“海鷹”艙外航天服的組裝及測試步驟是交替進行的。2名航天員互相配合，一人操作時，另一人讀操作手冊并進行確認，以確保所有操作萬無一失。

神舟十號“艙內航天服”

艙外航天服的左臂上印著鮮紅的國旗，右臂上有兩個大字：“飛天”。我國研制的“飛天”艙外航天服每套總重量120公斤，造價約3000萬，可靠系數(shù)0.997，可在太空環(huán)境下工作4小時，并可重復使用5次，具有環(huán)境控制與生命保障及艙外通信功能，各項技術指標完全滿足航天飛行任務的需要。神七飛行結束后，手套將隨返回艙帶回地面。由于體積、重量的限制，費這么大勁兒穿上的艙外航天服，在完成出艙任務脫下后，只能留在天上了。想到這套衣服造價3000萬，確實有些可惜……

這套“飛天”艙外航天服看上去很像一件加厚、特大碼的白色羽絨服，但上面“暗藏”了種種的“機關”，從上到下依次是頭盔、上肢、軀干、下肢、壓力手套和靴子。經(jīng)過科研攻關，“飛天”航天服頭盔的視野比其他同類產(chǎn)品要大。其背上還有一只1.30米高的“大背包”——殼體內安裝艙外航天服生保設備，背包殼體下端安裝有掛包、備用氧瓶等。背包關閉通過拉緊鋼索和操作關閉手柄完成。作為最小的載人航天器，是航天員走出航天器到艙外作業(yè)時必須穿戴的防護裝備。

“飛天”艙外航天服的前胸是其“大腦”所在，服裝胸前的電控臺是電氣系統(tǒng)的核心，內有服裝泵、加電、風機、數(shù)管、照明、電臺開關等設備。與美國、俄羅斯的航天服相比，我們中國的艙外航天服采用了更多的數(shù)字化技術，在信息采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫婢捎脭?shù)字化手段。艙外航天服相對來說比較柔軟，這樣航天員的行動也就更靈活。

航天服須真空屏蔽隔熱，所用織物要多種織法結合起來才能達到強度要求?！帮w天”航天服從內到外，則分為6層：由特殊防靜電處理過的棉布織成的舒適層、橡膠質地的備份氣密層、復合關節(jié)結構組成的主氣密層、滌綸面料的限制層、通過熱反射來實現(xiàn)隔熱的隔熱層、最外面的外防護層。軀干達到7層，最厚的是掛包有20層。服裝的四肢裝有調節(jié)帶，通過調節(jié)上臂、小臂和下肢的長度，身高1.60~1.80米的人都能穿上這套衣服。

另外，軀干部分還多一層殼體，為鋁合金薄壁硬體結構，壁厚僅1.5毫米，卻有極高的強度要求，抗壓能力超過120千帕。1.5毫米的鋁合金軀干外殼上密集著各種儀器：電控臺、氣液控制臺、氣液組合插座、應急供氧管、電臍帶。僅是十幾厘米見方的電控臺里，就有照明、數(shù)碼管控、機械式壓力表等9個開關，氣液控制臺里的閥門更是多達20多個。

“重而不笨、行動靈活”，是中國艙外航天服的一大特點。設計師們在上肢的肩、肘、腕和下肢的膝、踝等關節(jié)處，使用了氣密軸承。在軸承的作用下，航天員的手腳可以隨意轉動，同時能嚴格保證氣密性。手背則用上了可以翻折的熱防護蓋片，不僅能提高手指的熱防護能力，還能保證手指的關節(jié)活動性。

“飛天”艙外航天服手套樣品

艙外用的手套，看上去特別厚實，把大拇指以外的4個指頭縫合在一起的話，有點像拳擊手套。熱防護手套外層為纖維織物，有兩層氣密，使用特殊隔熱橡膠材料，能耐受高溫到100℃。在手背上有可翻折的熱防護蓋片，用于覆蓋手指部位，提高此部位的熱防護能力和保證手指的關節(jié)活動性。指尖部分，只有一層氣密層，保持觸覺。手背為白色，手心和手指頭是灰色的， 在手心握物部位設置有凸粒狀橡膠，主要為防滑。手套可握住25毫米的鉛筆粗細的東西。航天服雖然是“批量”生產(chǎn)的，手套卻是用國際上先進的“三維數(shù)字掃描”技術，為每位航天員量身定做的。

出艙活動主要靠手完成操作和“行走”，手套必須靈活，同時又得有相當?shù)暮穸纫员ＷC氣密性、隔熱性，這在材料與工藝上幾乎是矛盾的?？蒲腥藛T經(jīng)過無數(shù)次試驗，終于制造出了既安全又靈活的手套。中國艙外服的手套靈活性國際一流，航天員能夠輕松握持直徑為25毫米的物體。

“飛天”航天服左臂上的航天手表

艙外航天服專門設計的航天手表，材料適合航天特殊環(huán)境。它比一般手表表盤大，實現(xiàn)功能也比普通手表多，上有三個小表盤，分別是小時、分鐘、秒?？梢宰x北京時間和飛行時間，另外可以轉動表盤記時。 航天手表可讓航天員在漆黑的太空中，清楚地知道地球的晝夜之分。保障航天員的生活規(guī)律與地球同步，不至于打亂生物鐘。

航天英雄楊利偉攜帶艙外和艙內兩款航天服來到《加油！向未來》節(jié)目，圖為神舟十一號飛船的艙外航天服

早前，在《加油！向未來》節(jié)目中，我國航天英雄楊利偉將攜帶艙外和艙內兩款航天服來到節(jié)目，這也是中國艙外航天服首次在電視中與觀眾近距離接觸。在被問及航天服的價格。當時，楊利偉只是輕描淡寫地說了5個字，“不貴，幾百萬”。聽到這，底下的觀眾無不震驚，幾百萬，都可以在大城市買一套房子了。當時，撒貝寧聽到后也是無比震驚。

但這還不是最貴的，楊利偉指了指旁邊的航天服說：“這個航天服要幾千萬”。一套衣服幾千萬，觀眾聽到都咽了咽口水，露出難以置信的表情。雖說如此，但太空的奧秘是無法用金錢來估量的，航天服再貴也阻擋不了我們的步伐。

另外，楊利偉還在節(jié)目中透露了第三代航天員的選擇標準。他表示，隨著我國航天事業(yè)邁入空間站階段，航天員的選拔或將不再局限于飛行員，駕駛員、工程師、載荷專家均在選拔之列，那么駕駛員我們還是面向飛行員，從飛行員中來選，但是我們的航天飛行工程師和載荷專家面向的是跟載人航天工程有關的，尤其是航天技術相關的專業(yè)技術人員中，以及科學家中來進行選拔，高校及科研機構也將被納入選拔范疇。

科幻電影《流浪地球》里的空間站航天員艙外航天服

未來的宇航服設計必須能更好地適應各種身材的宇航員，必須更好地滿足男女混合性別任務的需要

美國宇航局目前正在研發(fā)下一代航天服，以便為未來登陸小行星、火星或者重返月球做準備。最新設計的Mark Ⅲ航天服結合了軟硬材料，其中硬體部分采用鋁合金和不銹鋼材料，軟體部分采用聚氨酯涂層的紡織材料制成，同時還采用了和前蘇聯(lián)“海鷹”航天服相同的背入式設計。它比目前正在使用的艙外機動套裝更輕便、更具靈活性，而且還可以提供和地球大氣成分相類似的空氣，這樣宇航員就不必在穿上套裝后進行調整適應了。

未來航天服

另外一種正在設計中的航天服是I-Suit航天服。該航天服采用了鈦金屬，其重量只有目前航天服的一半。自2004年以來，這兩種航天一直在不斷的設計和改進中。

自20世紀60年代以來，美國宇航局就一直就在研究，是否可以使用機械壓力而不是空氣壓力來保護宇航員。傳統(tǒng)航天服是通過對人身體表面施加氣壓來保護航天員的，而“太空活動套裝”則依靠機械壓力將材料緊緊的纏繞在人身上，使其像皮膚一樣緊貼，唯一需要保持壓力的就是宇航員的頭盔，因此這種航天服將會非常輕便，而且可以給宇航員更大的活動自由。此外，傳統(tǒng)的航天服一旦被微流星體或其他物體刺穿，宇航員必須立刻返回空間站或基地，否則將發(fā)生減壓威脅生命，而如果這種套裝被刺破，它只需像傷口一樣包扎起來，衣服其他的部分不會受到影響。

太空活動套裝應該采用比較牢固的彈性材料，因為它必須和人體所有的皮膚緊緊的貼在一起?；谶@種要求，穿戴這種航天服將會是一件非常困難的事情。來自麻省理工大學太空航空研究院的教授達瓦·紐曼（Dava Newman）曾為美國宇航局設計了一種現(xiàn)代太空活動套裝，名為“生物套裝”。為了讓航天服和人體皮膚保持緊貼，該套裝采用了尼龍氨綸材料和聚氨酯泡沫材料。

未來，艙外航天服技術的發(fā)展將以降低發(fā)射質量、提高人服機動能力，減少能源消耗為主要方向：實現(xiàn)航天服的通用性，有效地減少發(fā)射質量，保證先進航天服系統(tǒng)在多任務目標下的工作能力；通過新材料與新技術應用、優(yōu)化整體結構設計等實現(xiàn)輕量化和小型化設計；低阻力高活動性的關節(jié)設計；非消耗性閉環(huán)能量設計，艙外服逐漸由消耗型向再生型轉化；巡航定位、增強現(xiàn)實輔助、可穿戴式人體生理參數(shù)監(jiān)測、智能化狀態(tài)控制與監(jiān)測及其報警顯示和自學習排故等一體化設計。

2003年10月15日，航天員楊利偉駕乘神舟五號首飛成功，實現(xiàn)了中華民族千年飛天夢想

2005年10月12日，航天員費俊龍、聶海勝踏著飛雪出征，駕乘神舟六號，開創(chuàng)了多人多天飛行的歷史

2008年9月25日，航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬駕乘神舟七號，首次太空出艙，讓五星紅旗在太空高高飄揚

2012年6月16日，航天員景海鵬、劉旺、劉洋駕乘神舟九號，完成了首次手控交會對接任務，進駐天宮一號

2013年6月11日，航天員聶海勝、張曉光、王亞平駕乘神舟十號飛向太空，向廣大青少年開展了首次太空授課

2016年10月17日，航天員景海鵬、陳冬乘神舟十一號飛行33天，首次中長期駐留，為后續(xù)載人空間站任務打下基礎

2021年6月17日，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波駕乘神舟十二號，這是空間站階段的首次載人飛行任務

步履不停、爭創(chuàng)世界一流。伴隨著中國人探索太空的腳步邁得更穩(wěn)、更遠，中國航天員中心向著世界一流的標準大步邁進。建成了航天醫(yī)學基礎與應用國家重點實驗室、人因工程重點實驗室、航天食品與營養(yǎng)工程實驗室、航天員健康中心，參與了“火星500”國際試驗，組織了“綠航星際”4人180天密閉艙駐留、“地星二號”90天頭低位臥床實驗任務等一系列大型科學試驗。

航天員景海鵬和陳冬在太空種植生菜

在“兩彈一星”精神的傳承下，在載人航天精神的積淀下，一代代中心科研人員前赴后繼，接續(xù)奮斗，在各自的時代、各自的崗位上干著同一份事業(yè)：載人航天；他們有著共同的信念：矢志航天、團結攻堅、科學求實、創(chuàng)業(yè)奉獻。他們是披著彩虹出征、踏著烈焰升騰，一次次將祖國榮耀寫上太空的航天員，他們是披荊斬棘、奮勇攻關，在科研道路上不斷取得重大技術突破的科研團隊，他們是默默奉獻、精心保障的幕后英雄。

太空與天空雖僅一字之差，但從優(yōu)秀飛行員到合格航天員的轉變，卻需要歷經(jīng)千錘百煉

（另外，可能會有朋友會有疑問——宇宙輻射是否對航天員的生育是有影響。中國科學院空間中心研究員都亨曾表示：“其實我認為航天員挑選已婚已育的，這也是有一定道理的。因為太空中有大量高能帶電粒子，會產(chǎn)生很強的輻射，特別是遇到太陽風暴時。當然，航天器本身有一定的抗輻射能力，包括航天員的服裝也是特制的，但如果遇到強太陽風暴，還是會有很大影響。輻射不僅對女航天員有影響，對男航天員也一樣”。）