新型宇航服能让人类在月球上永久定居吗？

赵天

人类的身体就像一台机器，在地球上，我们能以最佳的状态运转；但在月球上，如果我们想长期生活甚至永久定居，就需要克服以下挑战：

引力。月球的引力大约是地球的六分之一。这样的低重力环境使气体分子无法存在于月球表面附近。因此，月球缺乏与地球相当的大气层，大气压力极低，与地球相比几乎就是真空。

真空。在真空中，液体的沸点急剧下降，这意味着液体会自发地形成气体。此时，人体肺部的空气会膨胀，体液也会膨胀，挤压器官组织和血管，导致腹胀。长期暴露（90s）在真空中是致命的（参见1971年的联盟11号飞船减压事故）。

无氧。缺少大气也就意味着缺少氧气。由于缺少大气压，肺部原先存在的氧气会迅速扩散出肺部。此外，氧气缺乏还意味着人体不能通过呼吸向肺部输送更多的氧气。器官停止接收含氧血液，人体也会因为大脑停止工作而昏厥。持续缺氧无疑是致命的。

无磁场保护。缺乏强磁场和臭氧层意味着人体将暴露在外太空的有害电离辐射当中，这可能会导致一系列问题。

失重。在地球上，人类的肌肉骨骼系统已经适应了一定的重力。失重状态会加速肌肉萎缩和骨骼系统衰弱，就像长期卧床的病人，将暂时失去行走的能力。

温差。月球的温度变化很大，白天可达120摄氏度，晚上却低至零下130摄氏度。可谓冰火两重天。

陨石威胁。月球每年会遭受数以百万计的陨石撞击，高昼夜温差和缺少空气的环境，使月球表面聚集了非常细的、类似于玻璃碎片的颗粒。这些碎片会损坏仪器和宇航服。

在月球上建立适宜人类生存的永久性基地，需要将大量的有效载荷（食物、水、备件、氧气和其他维持基地运行所需的必要物品）定期运送到月球。为了解决这一系列问题，美国国家航空航天局（NASA）开发了一些新的技术，其中最突出的有两个项目，一是由猎户座飞船、空间发射系统和地面勘探系统组成的深空运输系统；二是舱外探索主动单元航天服。

想要长期定居月球，太空服必须具备以下功能：

首先要满足基本的生存要求。

提供一个稳定的模拟大气压，与地球上的大气压相当；提供可呼吸的氧气并去除二氧化碳；保持舒适的温度，可进行温度调节；提供辐射防护；可防护宇宙尘埃和太空碎片的袭击。

其次满足以下要求的宇航服可以使宇航员在太空中保持生产力。

保证宇航员四肢活动自如；可清除并回收身体排泄物；提供通信系统；提供完成特定任务所需的配件，例如在太空行走期间，修理和安装模块所需要的专门工具，其中一些必须嵌入到太空服内部或放置在太空服上；提供必要食物和饮料。

自1982年以来，NASA宇航员进行舱外活动时所穿的宇航服被称为“舱外活动单元”。最新的探月任务激励了新一代宇航服，即舱外探索活动单元（xEMU）的开发。据估计，这款新型宇航服将于本世纪20年代中期交付使用。xEMU具备以下装置：

探索便携式生命支持系统

探索便携式生命支持系统（xPLSS）是负责维持太空服内生存条件的系统。简而言之，这是一个配备了生存必要系统的背包，该系统包括一个主氧气供应装置（主氧回路）和一个备用氧气供应装置（次级氧回路）。气体主要储存在气瓶中（约20700 kPa），安装在xPLSS背包上。

主氧回路执行以下功能：为头盔提供呼吸用的氧气，并为整个宇航服提供氧气以保证身体接受的压力正常，并保持通风（将呼出的二氧化碳从头盔中去除）。

呼吸氧气供应装置

头盔中具有泡沫装置，对头部均匀施加20.7 kPa的压力。气瓶中的氧气通过管道系统进入宇航服的上半身部分，最终进入头盔的后部。氧气的流速为每分钟0.17立方米。当氧气流到头盔前部时，可以将人体呼出的二氧化碳置换到收集管中。

恒定压力装置

这套宇航服具有一個气囊层，由xPLSS提供的氧气充气。该气囊可以对人体躯干均匀施加20.7 kPa的压力。

温度调节装置

温度调节的设计包括两个部分。第一个部分是可以适应不同体型的液体冷却服，它可以从xPLSS接收冷水，并让冷水围绕整个衣服循环，保持约20摄氏度的温度。当水吸收热量后，会回到 xPLSS中的太空服水膜蒸发器（SWME）里，这是该系统的第二个部分。

SWME由微孔组成，外部保持低压状态。当温水接触到这些微孔时，由于另一侧的压力较低，水就蒸发并失去热量。剩余的水通过SWME后冷却下来，可以再次注入太空服。

食物和饮用水供应装置

宇航服的上半身部分包含了用于携带食物棒和饮用水的袋子。这些补给品主要来源于“母舰”，即月球基地。宇航员在进行舱外活动之前需要做好膳食计划。

国际空间站曾被认为是不可能的存在，如今却已在轨多年。不被看好的月球基地，在不久的将来也一定会扎扎实实的伫立在月亮上，为穿着新型宇航服的航天员们提供一个可以永久生存的家。