舱内航天服现状及发展趋势

陈树刚， 席林斌， 李潭秋， 刘冀念， 刘磊刚

(中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室， 北京 100094)

1 引言

载人航天任务中压力应急事件是对航天员生命安全的重大威胁，舱内航天服是应对这一威胁的必备救生装备。 美国从早期研制的水星号、双子星号、阿波罗号飞船使用的航天服以及航天飞机使用的发射再入服，均一直在进行改进[1-2]；星座计划开展了航天服整体构架系列设计[3]，虽然整体计划中止，但是也形成了猎户座航天服[4]；此外，美国商业航天服的研究也正蓬勃开展，太空探索(SpaceX)公司、波音(Boeing)公司、国际橡胶公司(International Latex Corporation， ILC)等多种舱内服也纷纷亮相[5]。 俄罗斯一直对其应用在联盟飞船的雄鹰(Sokol)系列舱内航天服不断进行改进，2019 年在莫斯科航展上发布了新型载人飞船使用的雄鹰-M 型舱内航天服，应用了一系列新材料、新技术以改进航天服性能[6]。 中国当前在役的舱内航天服自载人航天任务启动以来一直应用至今，期间也对服装进行了适体性和工效性能的多次改进，形成了较为完善的技术体系[7]。

随着载人航天任务的发展，对舱内航天服也提出了一系列新的需求。 此外，航天服相关的先进材料体系、成型工艺等领域也在不断进步，为舱内航天服的发展提供了支撑。 本文结合舱内航天服的发展历程进行综述，提出未来舱内航天服应当针对长期压力应急的功能需求开展研究，并且应针对多工况多目标开展协同设计，提升工效性、舒适性和美学设计。

2 发展历程

美国和俄罗斯针对不同的任务目标和飞行器，开展了具有各自特色的舱内航天服研制，形成了多代多系列的航天服体系。

2.1 美国航天服

2.1.1 水星号航天服

水星航天服是为应对太空舱失压的紧急情况而设计，仅在飞船舱内穿着，于1959 年开始研制，并于1961 年至1963 年完成了6 次空间飞行任务[8]。 水星号航天服为全软式舱内航天服，由美海军Mark IV 型飞行全压服改进而成。 水星航天服内层是氯丁橡胶涂层尼龙，外层是镀铝尼龙，能抵抗太空紫外线和热辐射；采用前开襟气密拉链，增加了腰部横向拉链，提升穿脱方便性；手套通过气密拉链连接。 水星号航天服重约10 kg，工作压力为25.5 kPa。

2.1.2 双子座航天服

在以载人登月为目标的阿波罗项目开始筹备的同时，作为积累经验的双子座计划也同时启动。大卫·克拉克公司(David Clark company)在X-15高超音速飞机飞行服的基础上研发了由背部穿脱的G3C 舱内航天服；在双子座4 号任务中，基于G3C 型改进得到的G4C 型航天服，兼具舱内与舱外航天服双重用途，于1962 年实现了美国首次出舱活动；改进型G5C 型航天服作为舱内航天服，在1966 年双子座7 号任务中使用[9]。

双子座航天服工作压力均为25.5 kPa，其压力服组件重量为10.7～15.4 kg。 为了保证舱外活动的工效性能，采用了Link-net 技术，在气密层外罩一层用特氟纶混纺材料织成的网，限制航天服的过度膨胀。 采用后入式气密拉链穿脱，头盔及手套采用气密轴承连接，保证活动性和快速断接。

2.1.3 阿波罗航天服

阿波罗计划实现了载人登月，在登月任务中，存在舱内应急压力防护、轨道出舱压力防护和月面出舱压力防护多种任务模式。 为此，国际橡胶公司于1960 年～1972 年研发了舱内/舱外航天服系统[10](图1)。 阿波罗航天服分为2 种:一种是指挥舱航天员穿着的CMP (Command Module Pilot)A7LB，用于座舱减压和应急模式的IVA(Intravehicular Activity)以及空间EVA(Extravehicular Activity)，舱载模式。 另一种是登月服，由指令长和登月舱航天员穿着的EV (Extravehicular)A7LB，主要用途是月面EVA。 航天服采用气密拉链后入式穿脱结构，其工作压力为25.5 kPa，舱内活动压力服组件重28 kg。

图1 阿波罗航天服[10]Fig.1 The A7LB spacesuit used in Project Apollo[10]

这一系列的最初原型编号为A5L，又通过增加保温设计进化至A6L；A7L 提升了阻燃耐高温性能，并且改进了软关节设计；改进型A7LB 附加液冷系统，优化了穿脱方式，在液冷服模式下最长可使用115 h，或在非加压模式下使用14 天。

2.1.4 航天飞机发射再入服

航天飞机系列任务中，大卫·克拉克公司针对航天飞机发射、再入的舱内压力防护开发了系列航天服，主要包括发射再入服(Launch Entry Suit，LES) 和先进乘员逃生服(Advanced Crew Escape Suit，ACES)[1](图2)。 发射/再入服在1987 年至1995 年的任务中使用，是一套19 kPa 的半压防护服，在穿着者的身体和航天服外层之间加入了充气的双壁气囊，在充气时为身体提供直接的机械反压力。 躯干组件约束层采用了Gore-Tex 和Nomex 织带，以提高活动性。

图2 先进乘员逃生服(ACES)[1]Fig.2 The advanced crew escape suit (ACES)[1]

先进乘员逃生服是一款全压服，从1990 年应用至今，采用气密拉链后入式结构，其工作压力为24 kPa，它的设计提高了舒适性和整体性能，有助于减少乘员的压力和疲劳。 先进乘员逃生服上身和上肢使用Link-net 系统作为限制层，下肢进行了重新设计，采用Nomex 织物作为限制层和外罩；通过平褶结构对手套进行设计改进，结合透气材料，减少热负荷，提高舒适度，减少局部压力和疲劳。

2.1.5 星座计划航天服系统

星座计划航天服系统项目(Constellation Spacesuit System， CSSS)目标是建立一个具有较强适应性的航天服系统，通过改变航天服系统的部组件，航天服可以适应3 个不同的任务阶段[11](图3):第1 阶段是一套发射、再入和中止压力服，可支持应急舱外活动和脐带系统，具备IVA 和微重力EVA 能力，在发射、入轨、座舱失压和需要到飞船外部应急维修时穿着；第2 阶段是在此基础上研制登月服，既能适应最初7～10 天月面停留的短期需求，又能满足后期建造月球前哨站长达6 个月的多次出舱需要；第3 阶段是对登月服进行改进研制火星服，以支持载人火星探测。

图3 星座计划航天服系统[11]Fig.3 The constellation spacesuit system[11]

2006 年，NASA 支持大卫·克拉克公司改进先进乘员逃生服，形成活动增强型先进乘员逃生服(Enhanced mobility ACES，EM-ACES)[12]。 这代表了星座计划航天服的第一种配置，支持发射、再入和应急舱外活动。 EM-ACES 不同于以前的乘员逃生航天服，在30 kPa 的压力下工作，其改进的活动性系统既可支持舱外活动，也可以在发射舱内紧急事件时提供有效的人员逃生和救援。

2006 年，国际橡胶公司开展了星座航天服系统项目[13]。 延续前期的工作，ILC 研制了第4 代I-Suit 航天服样机，该样机为后入式航天服，其特点在于配备了ILC 公司的反转压力面窗，并具备发射、再入和中止航天服以及应急舱外活动所必要的特点。 2007 年研制了第5 代I-Suit 航天服，其特点是配备了全软式躯干和肩部，采用拉链腰入式穿脱结构。 I-Suit 适应于航天飞机的生命保障系统，其工作压力为30 kPa。

由于多种原因，星座计划航天服项目于2010年10 月终止，仅保留了第1 阶段的舱内防护系统，形成了猎户座航天服。

2.1.6 猎户座航天服

猎户座飞船设计目的是将航天员送往月球轨道和其他近地轨道以远的目的地，完成发射、上升、穿越深空和重返地球任务，设计任务时间为21 天或更长。 航天服不仅要在发射、再入发生短时间压力应急时保护乘员，而且可以在深空飞行期间发生紧急状况返回地球的途中使用。 大卫·克拉克公司和NASA 共同设计和开发了新型舱内航天服，作为乘员救生系统(Orion Crew Survival System， OCSS)的一部分[14](图4)。 猎户座航天服由高级乘员逃生服S1035 ACES 演变而来，根据新需求进行了重新设计。 由外罩、头盔、手套、靴子和各种辅助设备组成，压力服包含气密层和高强度、低伸长率的限制层，适应短时55 kPa/长期29 kPa 的压力制度，可以在猎户座闭环环控生保系统架构内使用；针对短时55 kPa 和触屏功能两个要求，手套经过了重新设计，并同时保留了手套的活动性、灵巧性和触觉性；维持了原通信头戴的配置，但改进了通信头戴和头盔结构。

图4 猎户座舱内航天服[14]Fig.4 The Orion spacesuit[14]

2.1.7 其他商业航天服

1)SpaceX 舱内服。 太空探索公司的舱内航天服属于载人龙飞船的乘员装备，面向近地轨道天地往返任务[15]。 头盔为3D 打印而成，并且集成了开关遮光罩、通风降温系统、耳机麦克风通信等功能；外罩层由Nomex 芳纶和聚四氟乙烯织物组成，具有阻燃抗污功能；设计了右大腿隐藏式面板，将生保系统、供电与通信等外部接口集成；精细设计的手套具备触屏功能，与龙飞船内部界面相适应(图5)。

图5 SpaceX 舱内航天服[15]Fig.5 The SpaceX spacesuit[15]

2)Pathfinder 舱内航天服。 国际橡胶公司开发了用于演示和测试的商用航天服，其最新代表为Pathfinder 航天服[16]。 Pathfinder 航天服采用软式头盔，在领口处采用气密拉链密封。 航天服样机已通过各种测试，包括舒适性评估、加压活动性、座椅接口、通风供氧和热集成测等。

3)波音公司舱内服。 波音公司航天服属于星际航线飞船的乘员装备，也是面向近地轨道任务[17]。 该航天服由大卫·克拉克公司设计，采用全软式结构，气密拉链背入式穿脱；航天服在限制层腰部设置了拉链，以便在座椅或站立时适应服装形态；头盔和面窗与服装连成一体，替代了传统航天飞机航天服的可拆卸式头盔；采用了触摸屏手套；整套航天服重量约9 kg，配有通信头戴等组件。

2.2 俄罗斯航天服

2.2.1 SK 系列航天服

1961 年4 月12 日，苏联尤里·加加林乘坐东方1号宇宙飞船进入太空，他穿着的是星星公司(NPP Zvezda)研制的SK-1 舱内航天服。 SK-1作为第一款真正进入太空的航天服，为全软式结构，只配备了最简单的生命维持系统和加压设计，但是这款航天服的设计奠定了未来航天服的基础和设计思路[18]。

之后在SK 系列航天服基础上优化尺寸改进设计，研发了兼具舱内与出舱活动功能的金雕型(Berkut) 航天服，于1965 年完成了世界首次出舱活动[19]。 金雕航天服第一次使用了备份气密层，研发了真空环境热防护系统，并采用40.6 kPa和27.4 kPa 两种压力模式，发展了开放式生命维持系统，背后的2 L 氧气瓶能保证航天员工作45 min(氧流量1.2～1.5 kg/h)。 真空屏蔽外层可以保护航天服内部结构免受辐射和机械损伤，采用了双层可拆卸式面窗，但航天服没有考虑到服装充压膨胀，完成太空行走的航天员差点卡在舱门口，不得不通过放气才返回。

2.2.2 雄鹰系列航天服

苏联/俄罗斯基于联盟(Soyuz)飞船座舱应用研制了雄鹰系列航天服(Sokol， 1973 年至今)[20]。 雄鹰航天服在航空压力服的基础上进行设计，采取“胚胎”姿势与飞船减震座椅相匹配，称为Sokol-K 型航天服(图6)。 航天服为全软式结构，气密层采用捆扎式结构，限制层为拉链结构，重量为9～10 kg，配有1 个软的固定头盔，采用开放式通风/供氧系统，设计工作时间2 h。

图6 坐在座椅上的sokol 航天服“胚胎”式姿态[20]Fig.6 The “embryonic posture” wearing sokol spacesuit in spacecraft seat[20]

雄鹰航天服的改进一直在持续进行，如Sokol-kv 航天服改变了压力调节器的位置，简化了航天服增压过程且包含液冷系统；Sokol-kv-2航天服限制层采用了V 形拉链穿脱口，于1980年首次使用，直至今天仍在执行任务；2019 年俄罗斯对外发布了新一代舱内航天服Sokol-M，为俄罗斯新型载人登月飞船设计[6]。 新型航天服气密层使用了气密拉链，穿脱速度更快、更方便；可以根据航天员的身材大小进行调整定制，适体性更好；使用了新的材料技术，如聚氨酯气密层等，可多次重复使用。

2.2.3 其他俄罗斯舱内航天服

苏联/俄罗斯还开发了其他舱内/舱外航天服[21]。 在登月计划中开展了软式鹫型(Oriol)航天服的研制，该系统主体由织物和橡胶构成，包括可拆卸的硬质头盔和生保背包，同时具备舱内作业和出舱活动能力，舱外活动能力10 h；在暴风雪号(Buran)航天飞机计划中开展雨燕(Strizh)航天服研制，它是在雄鹰航天服的基础上研制，要求在座舱失压条件下，在44 kPa 的压力下闭环工作12 h。这两项任务虽然都没有投入实际使用，但是为后续舱外航天服的研制积累了经验和技术基础。

2.3 中国舱内航天服

中国当前在用的舱内航天服自任务启动一直延续至今，其功能组成、工作原理、整体构型等与俄罗斯雄鹰舱内航天服类似。 舱内航天服为头盔与躯干肢体服连为一体的密闭拟人形态软式结构，采用开放式通风供氧。 由航天头盔、压力服装、航天手套、通风供氧组件等组成。 头盔面窗可通过启闭机构进行安全可靠的开启和关闭，并保证气密性；压力服装由限制层和气密层组成，穿脱口设置在胸前；手套可通过腕部断接器实现快速脱戴；压力调节器能够自动维持服装内具有规定的绝对工作压力，为航天员创造合适的气压、气体成分等生存条件，保证航天员的生命安全；通风供氧组件与环控生保分系统配合，实现舱内航天服的通风供氧[7](图7)。

图7 神舟飞船舱内航天服[22]Fig.7 The spacesuit of Shenzhou spacecraft[22]

2.4 舱内航天服设计要素分析

从上述舱内航天服发展的历程看，舱内航天服针对任务背景以及运载器的约束进行设计，包括使用方式、压力制度、循环方式和着陆方式，并进行持续性改进升级，形成了系列化的多代航天服，具体情况如表1 所示。

1)使用方式。 早期任务中，美国和俄罗斯的压力服设计均为软式结构，通常选用舱内和出舱任务通用的压力防护体系，这种方案对于舱外活动整体的活动性能限制明显；后续研制中、美、俄均将舱内和舱外航天服分开，采用不同的压力服系统，其中舱内压力保留软式结构，同时尽可能提高加压工效及穿脱方便性；深空探测任务中，受限于高昂的发射运输成本和技术限制，严格的减重要求以及长期压力应急功能需求要求二者应能够通过模块化方式兼容，这也在星座计划中有所体现[23]。

2)压力制度。 针对任务需求，压力服的设计首先需要选择合适的工作压力。 如表1 所示，美国早期飞船的乘员舱采用低压(34.5 kPa)纯氧模式，航天服选用较低的工作压力(24.1 ～27.6 kPa)，发射前预吸氧3 h，在压力应急中不会出现减压病[24]；航天飞机压力制度为1 atm，发射/再入服选用的压力制度也较低(19～24 kPa)，存在一定的减压病风险，但是综合考虑航天飞机状态:多舱段容积大，减压率慢；机动性强，可以迅速返航；有2 套EMU(Extravechicular Mobility Unit)，穿着者可以对其他乘员进行救护以及降低飞行成本(机上人员多，资源占用大，且座舱失压是小概率事件)，其航天服一直延续较低的压力制度[25]。 但随着任务需求的变化，综合考虑到应急出舱活动需求，新型航天服EM-ACES 及OCSS的压力制度也有所提升。

表1 舱内压力服使用模式与压力制度Table 1 Usage patterns and pressure regimes of IVA spacesuit

俄罗斯飞船的乘员舱采用1 atm 氮氧混合压力制度，为了避免减压病，航天服采用了双压力制度，正常工作模式下为40 kPa，进行必要操作时选用较低的工作压力29 kPa，且时间较短，降低了减压病概率[26]。

3)循环方式。 舱内航天服包含开放式和闭式循环2 类。 闭式循环舱内航天服在早期运用较多，适用于较低的舱压，同时兼顾短期的舱外活动需求。 整个飞行过程中航天员均穿着航天服，将座舱和航天服内气体的温湿度控制和净化相结合，在较长时间的压力应急工作条件下，航天员相对比较舒适，氧的消耗量也比较小。 当前使用的舱内航天服均为开放式通风供氧，系统组成简单，压力应急飞行时，服装耗氧量比较大；如果压力应急飞行状态持续时间较长，航天员的舒适度也比较差。

4)着陆方式。 根据航天器着陆方式的不同，舱内航天服所需面对的着陆冲击防护要求也有所不同。 俄罗斯联盟号飞船、美国阿波罗飞船均采用载人座舱着陆，这种条件下过载冲击较大，需要进行特殊的抗冲击设计，如俄罗斯雄鹰航天服采用“胚胎”姿势与减震座椅姿态相匹配。 美国水星号/双子星号飞船、苏联东方号飞船采用弹射座椅着陆，对应的G3C 航天服、SK 航天服设计时关注弹射时的热防护以及头盔防护设计。 航天飞机采用水平降落方式，过载冲击较小，其体态设计直立性更强。 此外，考虑到水上降落的可能性，各类航天服均设计有漂浮装备。

5)结构特征。 压力应急航天服通常为软式结构，通常包含气密层和限制层，前者保证服装的气密性，通常由橡胶或聚氨酯胶布制成；后者起到主要的承力作用，限制气密层的过度膨胀，保证基本的人体赋型[27]。 美国航天服采用Link-net 结构作为限制结构，外部再附加一层外罩层，这与俄罗斯航天服不同。 穿脱结构是另一个影响使用的重要因素。 俄罗斯雄鹰航天服采用捆扎式穿脱口，美国航天服通常采用密封拉链实现。 在适体性设计上，航天服通常具有几种不同型号尺码，并可按照身高进行局部调节。 在关节部位通常设置平褶或波纹关节，保障弯曲、扭转等关节活动性。

3 工作模式及功能需求

当前载人航天活动主要集中于近地轨道天地往返，仅有美国阿波罗任务进行过登月探索。 随着人类探索领域的不断拓展，未来的任务将逐渐由近地轨道驻留走向深空探测，对压力应急舱内航天服的功能要求也逐渐提升。

3.1 工作模式

为了保证人员安全，舱内航天服通常在待发段、发射段、交会对接段以及返回再入段使用，以应对可能发生的座舱失压事件。 近地轨道飞行应急返回时间主要与应急返回轨道设计有关，通常为2～6 h，未来深空探测中可能包含长期压力应急(大于数天)的工况。 根据任务剖面与功能需求分析，舱内服航天的工作模式通常包括以下状态:

1)出征状态。 航天员出发，乘车到发射区，进入飞船。 该阶段舱内航天服应保证直立体位的服装适体性、非加压下关节活动性和通风循环的热舒适性。

2)准备状态。 指进入飞船准备发射到入轨、交会对接及分离过程、准备返回到着陆出舱。 该状态下航天员进入座椅，通过座舱进行通风。 该阶段舱内航天服与座椅赋型匹配，需要保证适体性、加压/非加压下关节活动性、通风循环及热舒适性。 航天员将经历力学和噪声环境，舱内航天服还需配合航天器提供噪声防护、超重防护和着陆冲击防护等功能。

3)工作状态。 指座舱失压时的工作状态。飞船在上升、返回、变轨或交会对接阶段航天员穿着航天服，一旦发生失压，环控生保系统立刻进入工作状态，服装由通风时的余压状态变成供氧加压状态，为航天员头颈部通风供氧。

飞船在轨飞行期间，当舱压下降到预定值时，系统将自动发出压力警报信号，提示航天员迅速穿上航天服，在座椅上连接好服装通风供氧管，作好压力应急飞行准备。 舱压继续下降，系统停止舱内供气，向航天服提供氧气，建立压力应急飞行状态。 压力应急飞行的持续时间与飞船飞行状态以及所携带的氧气资源量有关。飞船应尽快返回地面，以确保航天员的生命安全。

3.2 功能需求

综合以上任务目标和工作模式，压力应急舱内航天服应当具备以下功能:首先必须和飞行器配合，建立维持生命安全的服内环境，包括服内压力和氧分压，防止座舱低压缺氧和快速减压对人体的危害。 然后，必须具有必备的工效能力，主要包括具有关节活动结构，提供航天员必要的应急操作活动能力；为航天员提供必要的视觉与视野。其次，考虑到着陆过程防护需求，需具备与飞船座椅共同保障返回过载与着陆冲击防护功能。 最后，舱内压力服应当具备穿着的适体性和舒适性。此外，在长期压力应急过程中，还应当考虑由于长期生活所带来的着服加压进食饮水、大小便收集等功能需求。

4 发展趋势

4.1 长期压力应急

未来载人航天任务相应的在轨压力应急时间需求发生了巨大的变化。 例如载人登月任务中，假设发生座舱失压险情时，最严酷条件下，载人飞船完成地月转移再绕月后进入月地返回轨道直到返回地面大约需要6 天时间[28]，对当前的压力应急方案，尤其是舱内航天服提出了巨大的挑战。在这长达6 天的压力应急飞行过程中，航天员需穿着舱内压力服进行吃喝、睡眠等基本生活，这也就要求航天服具有压力防护、冷热防护、供氧及气体净化、通信、食品和水的供应、大小便收集和处理等功能。

4.1.1 服装循环模式

舱内航天服要实现长期压力应急飞行，对服装循环造成巨大影响，对供氧需求量大大增加，现有的开放式通风供氧模式很难满足资源需求，因而循环模式由开放式转换为舱载的闭式循环系统；且可能存在失压舱内活动及舱间转移等需求，属于舱内舱外兼顾的航天服。 服装仍然具有软式结构，采用闭式循环系统，提升其加压活动性和长期穿着的舒适性，构建实现各种功能的接口，保证长期压力应急飞行时人员的安全和耐受。

4.1.2 进食饮水功能

长期压力应急飞行中为了保证航天员生存，需要提供进食饮水功能。 当前各类舱内航天服由于应急时间较短，通常未设置进食饮水功能。 阿波罗登月任务中在头盔部位设置了引水口，通过管路在航天服加压条件进行补充，但是任务总结中也提出其“食物和水的设置是不完善的”，存在着服装密封性问题及液体泄漏的隐患[29]。 猎户座航天服的设计也包含服装加压条件下的进食，其样机采用了与阿波罗航天服相同的接口设计方案，通过穿过头盔的管道来进行[30](图8)。

图8 猎户座舱内航天服进食模式试验[30]Fig.8 The design of drink/feed port in Orion spacesuit[30]

4.1.3 大小便收集功能

长期压力应急飞行着服加压状态下大小便的收集处理是目前的一大难题。 阿波罗航天服采用尿液收集和转移组件(Urine Collection ＆ Transfer Assembly， UCTA)[31]进行小便排出，服内最大贮存容积为950 ml。 尿收集后， 可通过右大腿处的断接器排到废水箱。 采用短裤式的粪便密封系统(Fecal Containment System， FCS)进行大便收集，臀部处敷有吸湿良好的衬垫，可吸收大便中的湿气，臭气进入航天服通风循环回路后被消除[32]。

猎户座舱内航天服提出了进行长时间的小便收集处理方案[33](图9)，系统外部管路由一系列软管和阀门组成，保证尿液穿出服装后到达飞船应急尿液收集装置系统。 在外部管路中还设置有尿箱，用来调控服内产生的尿液流，同时在使用者和真空环境之间提供可控的屏障。

图9 猎户座航天服小便排出设计[33]Fig.9 The design of urine removal in Orion spacesuit[33]

4.2 提升工效性能

舱内航天服的使用涉及到非加压与加压、地面重力与失重、直立行走与座椅匹配等多种工况、多种状态下的切换，其工效要求相互耦合，复杂多变，主要通过结构和材料两方面进行提升改进。结构设计包含穿脱结构、关节设计以及头盔、手套设计等。 以穿脱结构为例，俄罗斯的雄鹰系列航天服采用捆扎式气密层和V 型拉链限制层相结合的方法实现胸前穿脱，美国的阿波罗航天服、航天飞机发射再入服系列均采用气密拉链背部穿脱，新型的I-Suit 和D-Suit 航天服则采用腰部穿入的结构，通过腰法兰密封锁闭。 不同的穿脱结构适应于不同的任务工况及飞行器。 关节设计普遍采用平褶以及波纹关节来实现，较少采用活动轴承；手套设计则是越来越精细化，且逐渐引入主动温控、触屏使用等功能。

材料方面则依赖于各种高性能材料的研究进展。 美国的I-Suit 以及ACES 等航天服都采用了新型气密层材料，利用疏水结构将水蒸气导出的同时保证气密性，有助于服装保持低湿度水平，提升穿着舒适性[34]。 俄罗斯新型雄鹰航天服采用聚氨酯替代橡胶材料，提升其寿命及使用性能，满足航天服重复使用的要求。

4.3 提升美学设计

新型航天服的研制越来越注重外观美学设计效果，尤其是国外商业航天服的设计[22]。 SpaceX公司的舱内航天服外观由好莱坞电影服装设计大师旗下的工作室完成，追求时尚极简，配上标志性前卫头盔，充满未来感与星战风。 波音公司航天服除了满足NASA 对安全性和功能性的要求之外，也在追求简化、减重以降低成本、提升舒适性，同时其“波音蓝”的设计也与其飞船设计相互协调，提升科技感、时尚感。

5 结语

舱内航天服是应对压力应急事件、保障航天员安全的关键装备。 结合任务目的和飞行器特点，俄罗斯、美国和中国分别研制发展了联盟飞船雄鹰航天服、航天飞机先进乘员逃生服、神舟飞船舱内航天服等各具特色的舱内航天服装备。 未来载人航天任务近地轨道往返常态化，深空探测逐步实施，对于舱内航天服的发展也提出了新的要求，长期压力应急功能需求、多目标工况下的协同设计、提升工效能力和美学设计将是后续发展的关注点。