“飞天战袍”为出舱护航

全新一代“飞天”舱外航天服 （图/《中国航天报》）

7月4日，神舟十二号航天员刘伯明、汤洪波从空间站“天和”核心舱节点舱成功出舱，身上穿着的我国自主研制的“飞天”舱外航天服在太空中格外醒目。

那么，舱外航天服有什么作用？能保证航天员在太空环境下生存与工作多久？在设计上又有怎样的技术保障？

提供环境防护和生命保障

舱外航天服相当于一个微型载人航天器。虽然看上去貌不惊人，但它是航天员生命安全的保障，代表着高科技领域的尖端技术，是一个国家载人航天实力的重要体现。

出舱活动风险极高。1965年，太空行走第一人、俄罗斯航天员阿列克谢·列昂诺夫第一次出舱时就因气压差问题导致航天服膨胀，险些无法返回舱内。太空中的环境极为恶劣，为了抵御强辐射、高低温等不利条件，舱外航天服必须为航天员提供安全有效的环境防护、密闭空间的环境控制和生命保障。

2008年，在神舟七号任务中，中国航天员翟志刚身着“飞天”舱外航天服，首次成功实现出舱活动。与神舟七号任务相比，空间站任务中的航天员要进行长时间的舱外操作，这对舱外航天服的性能提出了更高的要求。

据专家介绍，新一代“飞天”舱外航天服进行了大量改进与升级，安全可靠性更高、支持舱外活动的时间更久、测试维修性更强。中国航天员中心航天服工程室主任、航天员系统副总设计师张万欣说，新一代舱外航天服在3个方面进行了重要改进：一是改变了结构布局设计，二是提高了服装的寿命，三是提高了人服能力。

新一代舱外航天服高2米左右，重120公斤。虽然看上去很厚重，实际上重而不笨——穿上“战袍”的航天员既能抵御太空的环境风险，还能灵活行动、完成任务。

舱外航天服对于真空、辐射和高低温的超强防护作用，主要源自服装的多层设计。航天服的最里层是衬里和尿收集装置；衬里外是用于散热的液冷通风层，将水作为冷却液来冷却航天员身体散发的热量；液冷通风层外是用于产生一定压力的加压气密层；再外一层是限制加压气密层向外膨胀的限制层；限制层外是对付舱外大温差变化的隔热层；最外面则是保护层，由多种纤维复合。

舱外航天服的灵活性，离不开精巧的设计。专家表示，“飞天”舱外航天服采用头盔和躯干一体化的设计。四肢可以调节，利用仿生结构，上下肢关节处使用了气密轴承，使关节活动更自如，可以满足从1.62米到1.80米的航天员穿着使用。

保证3年15次出舱活动

7月4日上午8时11分，刘伯明成功开启“天和”核心舱节点舱出舱舱门，随后刘伯明、汤洪波先后出舱。当日14时57分，经过约7小时的出舱活动，刘伯明、汤洪波圆满完成出舱活动期间全部既定任务，并安全返回“天和”核心舱，这标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。

殊不知，航天员出舱牵涉及多个层面，是对我国新一代舱外航天服功能性能的一次检验。据专家介绍，新一代舱外航天服可以保证航天员在太空真空环境下的生存与工作，其设计标准是“7+1”小时。

航天员进行出舱活动时，为了实时监测舱外航天服消耗品余量，科研人员开发了一个消耗品预测分析软件，通过监测现有数据预测后续工作时长，为防止软件出现故障，他们还同步进行手动测算。经预测后发现，执行出舱任务的两套服装均能保证8小时以上时长。

同时，在出舱活动当天，工作人员还在地面航天员支持厅准备了一套崭新的舱外航天服，同步准备了电产品桌面联试现场、舱外航天服和舱载设备整体伴飞现场，以便在任务中航天服出现问题时，能及时进行天地同步排故。

为了保证舱外航天服的可靠性，每次出舱使用完后，航天员都要对舱外航天服进行全面、细致地维护和保养，包括通风、净化、干燥以及微生物处理和消耗品更换统计等。

中国航天员中心航天员系统副总设计师王春慧说，按照舱外航天服的设计标准，航天服要保证在轨工作使用3年、保证航天员15次出舱活动。因此，穿着舱外服的航天员可能来自不同的乘组，这次是神舟十二号乘组的航天员，下一波又将迎来神舟十三号乘组的航天员。

技术攻关确保万无一失

舱外航天服结构复杂，牵一发而动全身，必须要进行细致的技术攻关和充分的地面实验。

张万欣介绍，舱外航天服每个服装的关键功能都有冗余备份，一旦主份失效，备份可以继续工作，保障航天员的安全。此外，每套服装研制生产后，还要做很多试验，有可能穿着航天服的人员都要进行试穿。

在执行出舱活动前，舱外航天服支持岗的科研人员对舱外航天服及其舱载设备进行了24小时测试，确保供氧、供电、供水、通信等功能正常。其中，服装气密性检查是重点项目——在真空中，人体血液中的氮气会变成气体，因此必须给航天服加压充气，否则航天员就会因体内外的压差悬殊遭遇生命危险。

在舱外航天服的制作上，每一道工序和工艺都必须精益求精。据了解，仅做一副舱内服上肢限制层就需要130多个小时，做一副舱外服下肢限制层需要260多个小时，装配一套舱外服需要将近4个月。

舱外服上的头盔面窗，是航天员进行出舱活动时观察外界的窗口，由中国航天员中心研装部服装车间生产。头盔面窗有多层，最里层名为双层压力面窗，它是整个头盔的承压密封结构，直接关系到航天员的生命安全。为做到绝对安全可靠，承压材料要经过多轮选择、测试，除尘、粘胶、缝合、密封等47道工序需要花费两个月。

“这些工序听起来简单，但流程相当复杂、严格、细致。”中国航天员中心研装部副部长邓小伟说，在双层压力面窗制作过程中，有一次，有两粒密封胶的碎末进入了密封的面窗夹层，“这两个碎末也就沙粒大小，吸附在面窗夹层下沿，理论上对视觉没什么大的影响，却成了我们的‘眼中钉’。”科技人员尝试了各种办法，最终只能将碎末扫除到边缘区域，但仍无法吸出。为了做出完美的面窗，技术人员改变生产工序，彻底解决了密封胶穿刺产生多余物这个问题。（本刊综合）■