全新一代“飛天”艙外航天服 （圖/《中國航天報》）

7月4日，神舟十二號航天員劉伯明、湯洪波從空間站“天和”核心艙節(jié)點艙成功出艙，身上穿著的我國自主研制的“飛天”艙外航天服在太空中格外醒目。

那么，艙外航天服有什么作用？能保證航天員在太空環(huán)境下生存與工作多久？在設計上又有怎樣的技術保障？

提供環(huán)境防護和生命保障

艙外航天服相當于一個微型載人航天器。雖然看上去貌不驚人，但它是航天員生命安全的保障，代表著高科技領域的尖端技術，是一個國家載人航天實力的重要體現。

出艙活動風險極高。1965年，太空行走第一人、俄羅斯航天員阿列克謝·列昂諾夫第一次出艙時就因氣壓差問題導致航天服膨脹，險些無法返回艙內。太空中的環(huán)境極為惡劣，為了抵御強輻射、高低溫等不利條件，艙外航天服必須為航天員提供安全有效的環(huán)境防護、密閉空間的環(huán)境控制和生命保障。

2008年，在神舟七號任務中，中國航天員翟志剛身著“飛天”艙外航天服，首次成功實現出艙活動。與神舟七號任務相比，空間站任務中的航天員要進行長時間的艙外操作，這對艙外航天服的性能提出了更高的要求。

據專家介紹，新一代“飛天”艙外航天服進行了大量改進與升級，安全可靠性更高、支持艙外活動的時間更久、測試維修性更強。中國航天員中心航天服工程室主任、航天員系統副總設計師張萬欣說，新一代艙外航天服在3個方面進行了重要改進：一是改變了結構布局設計，二是提高了服裝的壽命，三是提高了人服能力。

新一代艙外航天服高2米左右，重120公斤。雖然看上去很厚重，實際上重而不笨——穿上“戰(zhàn)袍”的航天員既能抵御太空的環(huán)境風險，還能靈活行動、完成任務。

艙外航天服對于真空、輻射和高低溫的超強防護作用，主要源自服裝的多層設計。航天服的最里層是襯里和尿收集裝置；襯里外是用于散熱的液冷通風層，將水作為冷卻液來冷卻航天員身體散發(fā)的熱量；液冷通風層外是用于產生一定壓力的加壓氣密層；再外一層是限制加壓氣密層向外膨脹的限制層；限制層外是對付艙外大溫差變化的隔熱層；最外面則是保護層，由多種纖維復合。

艙外航天服的靈活性，離不開精巧的設計。專家表示，“飛天”艙外航天服采用頭盔和軀干一體化的設計。四肢可以調節(jié)，利用仿生結構，上下肢關節(jié)處使用了氣密軸承，使關節(jié)活動更自如，可以滿足從1.62米到1.80米的航天員穿著使用。

保證3年15次出艙活動

7月4日上午8時11分，劉伯明成功開啟“天和”核心艙節(jié)點艙出艙艙門，隨后劉伯明、湯洪波先后出艙。當日14時57分，經過約7小時的出艙活動，劉伯明、湯洪波圓滿完成出艙活動期間全部既定任務，并安全返回“天和”核心艙，這標志著我國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。

殊不知，航天員出艙牽涉及多個層面，是對我國新一代艙外航天服功能性能的一次檢驗。據專家介紹，新一代艙外航天服可以保證航天員在太空真空環(huán)境下的生存與工作，其設計標準是“7+1”小時。

航天員進行出艙活動時，為了實時監(jiān)測艙外航天服消耗品余量，科研人員開發(fā)了一個消耗品預測分析軟件，通過監(jiān)測現有數據預測后續(xù)工作時長，為防止軟件出現故障，他們還同步進行手動測算。經預測后發(fā)現，執(zhí)行出艙任務的兩套服裝均能保證8小時以上時長。

同時，在出艙活動當天，工作人員還在地面航天員支持廳準備了一套嶄新的艙外航天服，同步準備了電產品桌面聯試現場、艙外航天服和艙載設備整體伴飛現場，以便在任務中航天服出現問題時，能及時進行天地同步排故。

為了保證艙外航天服的可靠性，每次出艙使用完后，航天員都要對艙外航天服進行全面、細致地維護和保養(yǎng)，包括通風、凈化、干燥以及微生物處理和消耗品更換統計等。

中國航天員中心航天員系統副總設計師王春慧說，按照艙外航天服的設計標準，航天服要保證在軌工作使用3年、保證航天員15次出艙活動。因此，穿著艙外服的航天員可能來自不同的乘組，這次是神舟十二號乘組的航天員，下一波又將迎來神舟十三號乘組的航天員。

技術攻關確保萬無一失

艙外航天服結構復雜，牽一發(fā)而動全身，必須要進行細致的技術攻關和充分的地面實驗。

張萬欣介紹，艙外航天服每個服裝的關鍵功能都有冗余備份，一旦主份失效，備份可以繼續(xù)工作，保障航天員的安全。此外，每套服裝研制生產后，還要做很多試驗，有可能穿著航天服的人員都要進行試穿。

在執(zhí)行出艙活動前，艙外航天服支持崗的科研人員對艙外航天服及其艙載設備進行了24小時測試，確保供氧、供電、供水、通信等功能正常。其中，服裝氣密性檢查是重點項目——在真空中，人體血液中的氮氣會變成氣體，因此必須給航天服加壓充氣，否則航天員就會因體內外的壓差懸殊遭遇生命危險。

在艙外航天服的制作上，每一道工序和工藝都必須精益求精。據了解，僅做一副艙內服上肢限制層就需要130多個小時，做一副艙外服下肢限制層需要260多個小時，裝配一套艙外服需要將近4個月。

艙外服上的頭盔面窗，是航天員進行出艙活動時觀察外界的窗口，由中國航天員中心研裝部服裝車間生產。頭盔面窗有多層，最里層名為雙層壓力面窗，它是整個頭盔的承壓密封結構，直接關系到航天員的生命安全。為做到絕對安全可靠，承壓材料要經過多輪選擇、測試，除塵、粘膠、縫合、密封等47道工序需要花費兩個月。

“這些工序聽起來簡單，但流程相當復雜、嚴格、細致。”中國航天員中心研裝部副部長鄧小偉說，在雙層壓力面窗制作過程中，有一次，有兩粒密封膠的碎末進入了密封的面窗夾層，“這兩個碎末也就沙粒大小，吸附在面窗夾層下沿，理論上對視覺沒什么大的影響，卻成了我們的‘眼中釘’?！笨萍既藛T嘗試了各種辦法，最終只能將碎末掃除到邊緣區(qū)域，但仍無法吸出。為了做出完美的面窗，技術人員改變生產工序，徹底解決了密封膠穿刺產生多余物這個問題。（本刊綜合）■