8月20日，航天員聶海勝成功開啟天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙出艙艙門，截至10時(shí)12分，航天員聶海勝、航天員劉伯明身著中國(guó)自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，已先后從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙，并已完成在機(jī)械臂上安裝腳限位器和艙外工作臺(tái)等工作，后續(xù)將在機(jī)械臂支持下，相互配合開展空間站艙外有關(guān)設(shè)備安裝等作業(yè)。

大家可能有所不知，中國(guó)航天員進(jìn)行中國(guó)空間站建造期間的出艙活動(dòng)，身上穿的這套艙外航天服是我國(guó)研制的全新第二代“飛天”航天服，對(duì)比第一代艙外航天服有了巨大的進(jìn)步。那么，這些堪稱“價(jià)值連城”的衣服都有哪些高明之處呢？人類未來的艙外航天服還將會(huì)有哪些改進(jìn)？

世上最昂貴的“衣服”神舟七號(hào)任務(wù)是我國(guó)首次執(zhí)行艙外活動(dòng)，翟志剛著我國(guó)的第一代“飛天”艙外航天服是我國(guó)自主研制生產(chǎn)的航天服，也是首次實(shí)際使用。神舟七號(hào)出艙任務(wù)成功，證明了我國(guó)“飛天”艙外航天服設(shè)計(jì)的可行性和可靠性。

艙外航天服相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的“小載人飛船”，其造價(jià)十分昂貴。據(jù)新華社報(bào)道，我國(guó)第一代“飛天”艙外航天服一套造價(jià)高達(dá)3000萬人民幣！

多年后，我國(guó)第二代“飛天”航天服亮相，相對(duì)第一代航天服又有了不小的改進(jìn)提高。

第二代“飛天”航天服的綜合性能和技術(shù)指標(biāo)都有顯著提升。據(jù)中央電視臺(tái)報(bào)道，第一代“飛天”艙外服最多只能支持航天員在艙外活動(dòng)4個(gè)小時(shí)，只能重復(fù)使用5次，而第二代“飛天”艙外服具有支持航天員8個(gè)小時(shí)艙外工作的能力，重復(fù)使用次數(shù)也提高到15次。

我國(guó)第二代“飛天”艙外服性能的提高，增強(qiáng)了航天員執(zhí)行艙外活動(dòng)的能力，為中國(guó)空間站建造提供了有力的支撐。

此前上天的第一代“飛天”艙外服造價(jià)就高達(dá)3000萬人民幣，現(xiàn)在新研制的第二代“飛天”航天服造價(jià)自然也不低。當(dāng)然，外太空環(huán)境如此惡劣，作為“迷你載人航天器”的艙外航天服十分復(fù)雜，造價(jià)昂貴也在情理之中。

美國(guó)曾為航天飛機(jī)項(xiàng)目研制的艙外航天服共15套，當(dāng)時(shí)單價(jià)為1500萬美元，如果考慮幾十年來的通貨膨脹，其單價(jià)相當(dāng)于現(xiàn)在的1.5億美元，艙外航天服真不愧是世界上最昂貴的衣服。

二代“飛天”改進(jìn)多據(jù)報(bào)道，第一代“飛天”艙外服自2004年開始研制，幾年時(shí)間里突破和掌握艙外航天服技術(shù)，解決了中國(guó)艙外服的有無問題。神舟七號(hào)任務(wù)到現(xiàn)在已經(jīng)過去了13年，艙外航天服設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)精益求精，針對(duì)中國(guó)載人航天任務(wù)的發(fā)展和需求，自主研發(fā)進(jìn)行了大量改進(jìn)。

不久前，中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張萬欣接受采訪時(shí)指出，第二代艙外航天服主要進(jìn)行了3個(gè)方面的重大改進(jìn)：首先是改變了航天服的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)；其次是提高了航天服的使用壽命；最后是提高了人服能力。第二代“飛天”艙外航天服相比第一代，不僅更為安全可靠，使用時(shí)間和壽命更長(zhǎng)，而且測(cè)試維護(hù)性更強(qiáng)，穿著使用更舒適，可以滿足未來空間站建設(shè)和運(yùn)行階段長(zhǎng)時(shí)間艙外工作的需求。

第二代“飛天”艙外服讓航天員感到不僅更易用，而且更舒適。據(jù)報(bào)道，第二代“飛天”艙外服重量高達(dá)130公斤，從里到外有6層之多，內(nèi)部壓強(qiáng)也有0.4個(gè)大氣壓。如果按常理推斷，這么笨重臃腫的衣服肯定是很不好穿的，然而根據(jù)官方媒體報(bào)道介紹，第二代“飛天”艙外服可以滿足1.6~1.8米身高的航天員穿著使用，它在適體性上采用一對(duì)多設(shè)計(jì)，一套航天服可通過調(diào)節(jié)尺寸滿足所有航天員適體穿著的需求。

另外，第二代艙外航天服穿脫起來也十分方便快捷。地面試驗(yàn)時(shí)，人們穿起它只需要約3分鐘，最多也不超過5分鐘。

第一代“飛天”艙外服關(guān)節(jié)基于仿生原理了采用了“蝦”結(jié)構(gòu)，保證了密封性和靈活性，但它在實(shí)際出艙中表現(xiàn)并不完美，翟志剛艙外爬行時(shí)就顯得有些吃力。而第二代“飛天”艙外服關(guān)節(jié)部位使用小型化氣密軸承等措施進(jìn)行改進(jìn)，大大提高了關(guān)節(jié)靈活性，減少了航天員艙外活動(dòng)時(shí)的體能消耗。

第一代“飛天”艙外服的手套可握住25毫米的鉛筆粗細(xì)的東西，第二代“飛天”艙外服改進(jìn)的加壓手套能握住直徑5毫米的物體，這對(duì)開展精細(xì)的艙外操作是十分有利的。

此外，第二代“飛天”艙外服的攝像機(jī)和照明燈整合更充分，首次實(shí)現(xiàn)了航天員手臂操作區(qū)和胸前控制區(qū)的一體化集成照明設(shè)計(jì)，比原來的“飛天”艙外服以及美俄艙外服的分體式照明方案更先進(jìn)，為航天員艙外活動(dòng)提供了更好的助力。

飛向深空的保障裝備人類載人航天活動(dòng)正在從近地軌道走向深空。目前，美俄正在準(zhǔn)備載人登月，美國(guó)還在為載人登月和載人登火研制新一代艙外航天服。

未來的艙外航天服將服務(wù)于月球軌道站、載人登月和月面基地等任務(wù)，采用一系列改進(jìn)措施。未來的艙外航天服將采用更先進(jìn)更輕量級(jí)的結(jié)構(gòu)，輕量堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)能降低航天服的重量?？紤]到深空發(fā)射需要的能量更大，降低重量有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，而月球和火星表面都有重力，重量輕一些也將減少航天員艙外活動(dòng)的體力負(fù)擔(dān)。

未來的艙外航天服可能還將進(jìn)一步提高內(nèi)部壓力?，F(xiàn)在的航天服一般都是0.3~0.4個(gè)大氣壓的內(nèi)壓，雖然不太膨脹，有利于航天員活動(dòng)手腿關(guān)節(jié)，但低氣壓下很容易出現(xiàn)減壓病，航天員在出艙活動(dòng)前，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的吸氧排氮活動(dòng)。

美國(guó)未來的艙外航天服計(jì)劃將進(jìn)一步提高內(nèi)部壓強(qiáng)，這樣吸氧排氮時(shí)間可以大大減少。如果進(jìn)一步提高到0.6個(gè)大氣壓，甚至更高的壓強(qiáng)，吸氧排氮甚至可能省下來，可以支持更頻繁的出艙活動(dòng)。

此外，未來的艙外航天服還將進(jìn)一步提高關(guān)節(jié)的靈活性，這不僅有利于軌道失重環(huán)境下的艙外操作，對(duì)有重力的月球和火星表面活動(dòng)，包括最基礎(chǔ)的月面行走等操作，也將更為靈活和容易。
當(dāng)然，未來艙外服在提高內(nèi)部壓強(qiáng)的情況下，提高關(guān)節(jié)靈活性的難度相當(dāng)大。另外，未來的艙外航天服在適體性上也將進(jìn)一步改進(jìn)，比如更方便的穿脫能力和體形適應(yīng)性，更好的頭盔視野和通信性能，更精細(xì)的環(huán)境控制能力，為航天員提供更舒適的艙外活動(dòng)環(huán)境，以便更好地在真空等惡劣環(huán)境下開展艙外活動(dòng)。

未來的艙外航天服要支持人類登月，甚至登火，月球表面存在大量極為細(xì)小的塵埃，對(duì)航天服和航天員有很大危害。作為人類走向深空的保障裝備，未來的艙外航天服還要精心設(shè)計(jì)防塵埃措施，比如采用整體式背部穿脫，以及將艙外服置于登月艙和月球車外部，最大限度減小月球塵埃對(duì)航天器和航天員的危害。

來源：中國(guó)航天報(bào)