李忠東

說起宇航員，同學(xué)們腦海里肯定會(huì)浮現(xiàn)他們戴著超大頭盔、身著笨重宇航服的畫面。然而，正是這一件看似笨重的宇航服，才讓宇航員有了太空活動(dòng)的能力。隨著科技的不斷進(jìn)步，宇航服也在不斷改進(jìn)。這不，2019年10月15日，美國宇航局對(duì)外公布了時(shí)隔40年后的兩款新宇航服原型。我們一起去看看吧！

用于“阿爾忒彌斯”計(jì)劃

這兩款新宇航服中的第一套是紅、白、藍(lán)三色探索艙外活動(dòng)單元（Exploration Extravehicular Mobility Unit，簡(jiǎn)稱xEMU），用于太空行走。它適配所有宇航員的體形，不分男女。肩部移動(dòng)性比以往的宇航服更靈活，使得宇航員能夠觸及頭頂和身體兩側(cè)。第二套是橙色的獵戶座乘員生存系統(tǒng)套裝，是宇航員在發(fā)射和重返獵戶座飛船時(shí)穿的。這款橙色乘員生存系統(tǒng)套裝不能出艙，但可以在飛船內(nèi)遇到緊急情況時(shí)維持穿戴者6天的生命。宇航服工程師預(yù)計(jì)，宇航員在月球上穿著這些宇航服一次的時(shí)間要8個(gè)小時(shí)。

此前，國際空間站因?yàn)闆]有足夠的宇航服，不得不取消了首次計(jì)劃的全女性太空行走。2019年，美國宇航局曾計(jì)劃派遣宇航員安妮·麥克萊恩和克里斯蒂娜·科赫?qǐng)?zhí)行全女性太空行走任務(wù)，但是國際空間站任務(wù)主管取消了原定計(jì)劃。究其原因，是國際空間站當(dāng)時(shí)缺少合身的女性太空服?？死锼沟倌取た坪杖园凑沼?jì)劃進(jìn)行太空行走，但是安妮·麥克萊恩只能待在軌道實(shí)驗(yàn)室，由男性宇航員黑格接替她完成這次行動(dòng)。按照慣例，國際空間站宇航員在準(zhǔn)備太空行走時(shí)都要檢查宇航服是否合身。安妮·麥克萊恩2018年12月第一次太空行走時(shí)適合穿M碼的宇航服，但是因?yàn)槿梭w在微重力環(huán)境下會(huì)長高，她進(jìn)入國際空間站以來長高了5厘米。而空間站僅準(zhǔn)備了一件M碼的宇航服，安妮·麥克萊恩已不太適合，所以只能由克里斯蒂娜·科赫穿上。

這兩款新宇航服將用于“阿爾忒彌斯”（Artemis）計(jì)劃，在半個(gè)世紀(jì)內(nèi)首次讓宇航員重返月球，其中包括8個(gè)預(yù)定的發(fā)射和2024年的月球軌道迷你站。

“阿爾忒彌斯”計(jì)劃不只是宇航員在月球表面象征性地漫步，而是希望能借此在月球上建立一個(gè)可持續(xù)的人類存在點(diǎn)，并將其作為深入探索太陽系的起點(diǎn)，而火星就在未來的探索名單上?！鞍栠瘡浰?”計(jì)劃于2020年完成月球任務(wù)：接下來是“阿爾忒彌斯2”，在2022年左右與一名船員一起繞地球衛(wèi)星運(yùn)行：最后是“阿爾忒彌斯3”，在2024年把第一位女性和一位男性宇航員（也許是兩位女性宇航員）送上月球。美國宇航局不僅計(jì)劃在月球上使用這些套裝，而且打算在它們經(jīng)過修改之后將其應(yīng)用于日后的火星任務(wù)。

在二十世紀(jì)六七十年代的太空任務(wù)中，“阿波羅號(hào)”的宇航員在月球漫步時(shí)有時(shí)會(huì)摔倒。因此，新宇航服需要能夠滿足宇航員屈膝、將物體舉過頭頂并完全旋轉(zhuǎn)手臂的條件。美國宇航局一名宇航服工程師現(xiàn)場(chǎng)展示了在壓力下穿上xEMU宇航服的情景，同時(shí)還表現(xiàn)出能夠擺動(dòng)手指、蹲下來撿起地板上的石頭等能力。根據(jù)計(jì)劃，第一套Artemis太空服計(jì)劃在2023年之前交付成品。

穩(wěn)定性進(jìn)一步升級(jí)

美國宇航局之前設(shè)計(jì)的宇航服比較笨重，導(dǎo)致宇航員在執(zhí)行月球任務(wù)中出現(xiàn)一些操作失誤。新一代宇航服的靈感來自“水星”太空服，也被稱為“海軍4號(hào)”，是美國宇航局在1958年實(shí)施的“水星”計(jì)劃中研發(fā)的?，F(xiàn)在，宇航服工程師對(duì)xEMU的安全性和機(jī)動(dòng)性方面的設(shè)計(jì)都進(jìn)行了革新。xEMU支持模塊化設(shè)計(jì)，比如可以快速更換頭盔上的防護(hù)面罩，而非更換整個(gè)頭盔，豐富的擴(kuò)展性也可以讓一套宇航服同時(shí)適應(yīng)月球與火星的地表環(huán)境。

為了確保這次登月行動(dòng)最終能到達(dá)月球南極，并建立月球基地，新一代宇航服將允許宇航員“比以往任何時(shí)候都更加靈活”。新一代宇航服的上半身、頭盔、下半身和冷卻服都采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以承受-150℃左右的低溫，也可以承受70℃的高溫，以滿足在距離地球近50萬千米遠(yuǎn)的月球的南北兩極以及赤道區(qū)域附近使用。xEMU的便攜式生命支持系統(tǒng)也獲得了改進(jìn)，而且宇航服內(nèi)小型化的電子系統(tǒng)讓宇航服的穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步升級(jí)，延長了宇航員進(jìn)行太空行走的時(shí)間。

從安全的角度來看，月球土壤對(duì)宇航員最大的威脅來自微小的沙礫碎片。因此，新一代宇航服搭載了一套具有防塵功能的生命支持系統(tǒng)。由于電子設(shè)備和管道系統(tǒng)的優(yōu)化，新一代宇航服得以減少故障的出現(xiàn)，同時(shí)延長宇航員太空行走的時(shí)間。從機(jī)動(dòng)性方面來看，xEMU下半身包括先進(jìn)的材料、關(guān)節(jié)軸承和具有彈性鞋底的遠(yuǎn)足式靴子，允許臀部旋轉(zhuǎn)，增加膝蓋彎曲程度。xEMU上半身結(jié)構(gòu)除了更新的肩膀位置外，其他增強(qiáng)肩膀的功能還使宇航員終于能夠自由地移動(dòng)手臂，能輕松地將物體舉過頭頂。

在頭盔內(nèi)部，美國宇航局重新設(shè)計(jì)了通信系統(tǒng)。目前使用的宇航服中的頭戴式耳機(jī)被稱為“史努比帽”，在頭盔內(nèi)部會(huì)因流汗而戴得不舒服，并且麥克風(fēng)并不總是與宇航員的動(dòng)作保持一致。新一代宇航服里的音頻系統(tǒng)在上軀干內(nèi)部包括多個(gè)嵌入式聲控麥克風(fēng)，當(dāng)宇航員與其他太空行走者、網(wǎng)絡(luò)上的機(jī)組人員或地面控制中心的任務(wù)控制人員通話時(shí)，它們會(huì)自動(dòng)拾取宇航員的聲音。新一代宇航服設(shè)計(jì)有可互換的零件，這些零件可配置用于微重力或行星表面的太空行走。

責(zé)任編輯：陸艷 責(zé)任校對(duì)：夏越