文/湯川學(xué)

▲中國航天員目前使用的壓力服

隨著中國空間站的全面建成，我國航天員出現(xiàn)在大眾視野中也越來越多，許多人可能會注意到一個細(xì)節(jié)，就是航天員們在火箭升空時及在飛船返回中，總會穿著一種很特別的衣服，它外表藍(lán)白相間，全身還有一些管線。這種特別的衣服，就是航天員們的生命守護(hù)者——壓力服。

從航空到航天

壓力服最早出現(xiàn)在航空領(lǐng)域。在人類獲得了通過飛機飛行的能力后，航空業(yè)迅速興起，各式各樣的新式飛機在20世紀(jì)早期不斷出現(xiàn)，航空業(yè)呈現(xiàn)出一派生機勃勃、萬物競發(fā)的景象。而在那時，人們便發(fā)現(xiàn)，隨著飛機逐漸飛得越來越高，除了溫度不斷降低必須做好防寒保暖措施外，大氣壓力也在不斷降低，飛行員們在長時間高空飛行時往往會出現(xiàn)減壓病，影響到健康和航空安全，“壓力服”這個概念也由此誕生。

顧名思義，壓力服就是可以在服裝內(nèi)維持一定氣壓的衣服。雖然現(xiàn)在的飛機已經(jīng)有了加壓機艙，大部分飛行在1萬米左右的飛機并不需要飛行員或者乘客穿這種復(fù)雜的衣服，但是在一些有時需要在超高空飛行的飛機上，比如在戰(zhàn)斗機或者偵察機上，仍然需要穿戴好壓力服。

在二戰(zhàn)結(jié)束后，飛機迅速進(jìn)入了噴氣時代，又高又快的噴氣式飛機迅速取代螺旋槳飛機在天空中飛行。在朝鮮戰(zhàn)爭中，駕駛著噴氣式米格-15戰(zhàn)斗機的蘇聯(lián)飛行員呼吁配備專業(yè)好用的壓力服。為了能夠生產(chǎn)出先進(jìn)的壓力服，一家專門研究生產(chǎn)壓力服的集團(tuán)成立，即星辰科研生產(chǎn)聯(lián)合體，該聯(lián)合體在1994年改制成為了一家股份制公司。該公司在成立之初的目的是給空軍和航天項目提供壓力服和彈射座椅，后來在壓力服和彈射座椅領(lǐng)域擁有了深厚的技術(shù)積累和經(jīng)驗。目前，俄羅斯所使用的所有航空和航天壓力服全部由星辰公司生產(chǎn)。

▲上世紀(jì)30年代飛行員進(jìn)行高空巡航時穿戴的壓力服

▲加加林穿著SK-1壓力服前往發(fā)射場

創(chuàng)造了歷史的壓力服

1961年4月12日，蘇聯(lián)航天員尤里·阿列克謝耶維奇·加加林穿著SK-1型壓力服進(jìn)入了太空，成為了世界上第一個進(jìn)入太空的航天員。

最初，設(shè)計東方號飛船的第一設(shè)計局認(rèn)為航天器的設(shè)計十分安全，并不需要穿戴這種復(fù)雜的壓力服，只需要穿著可以保溫的衣服就可以，并且壓力服和為之配套的生命維持設(shè)備本身有著不輕的重量，把這些多余的重量省出來可以安裝額外的儀器。最后科羅廖夫拍板，可以省出500千克的重量給壓力服和生命維持設(shè)備，但是這些東西必須在1960年末之前到位，而星辰局出色地完成了工作。

SK-1型壓力服是一人一套的定制航天服，該型壓力服可以在另一個人的幫助下10分鐘內(nèi)穿著完畢。整個壓力服由外層橙黃色布料與內(nèi)部的橡膠制內(nèi)襯制成，每一件壓力服都通過剪裁橡膠并粘接來進(jìn)行定制，面罩整個直接連接在壓力服上，不可拆下。

在壓力服的右肋骨處有通氣軟管，軟管可以連接在東方號飛船的維生設(shè)備中，維生系統(tǒng)可以保障壓力服氣壓并且濾除航天員呼出氣體中的二氧化碳。為了確保在加壓時航天員的活動能力，在人的胳膊和腿的彎曲區(qū)域，壓力服內(nèi)部有一種特殊的軟鉸鏈。在飛船減壓環(huán)境中，在鎖緊面罩后壓力服將會提供一個安全的氣壓環(huán)境，飛船內(nèi)的氣瓶將會提供氧氣來保持航天員生命體征。

SK-1壓力服可以保證航天員在飛船減壓或者冷卻系統(tǒng)故障時維持約5小時的生命體征，以及在從飛船彈射后落在地面或者濺落在水中時提供保護(hù)。該壓力服相較美國第一種航天壓力服更先進(jìn)的一點是，它自帶一個太空廁所。1963年，世界上第一位女航天員瓦蓮京娜·捷列什科娃進(jìn)入太空，穿著的SK-2與SK-1基本相同，但在廁所方面進(jìn)行了針對女性的調(diào)整。

▲ “聯(lián)盟11號”乘員組

慘痛的教訓(xùn)

在世界上第一個多乘員航天器“上升1號”升空時，3名航天員都沒有身著壓力服，因為當(dāng)時的火箭運力有限，為了保證載人航天器重量不會超標(biāo)，確保航天器可以坐進(jìn)3名航天員，壓力服及其配套維生系統(tǒng)都被省略了。一直到蘇聯(lián)載人航天器進(jìn)入聯(lián)盟號飛船時代后的一段時間里，壓力服及其配套維生系統(tǒng)也沒有回歸，直到一場慘劇的發(fā)生，才讓蘇聯(lián)重新認(rèn)識到了壓力服及其配套維生設(shè)備的重要性。

1971年4月19日，蘇聯(lián)成功發(fā)射世界上第一個空間站——禮炮1號。1971年6月6日，聯(lián)盟11號飛船成功進(jìn)入到禮炮1號，成為了世界上第一組進(jìn)駐空間站的航天員。剛開始一切都十分順利，航天員們在軌完成了各項工作，在6月29日返回地面時，卻出現(xiàn)了意外。

29日晚上11時16分，“聯(lián)盟11號”的返回艙降落在哈薩克斯坦的沙漠，前來接應(yīng)的人員聯(lián)系艙內(nèi)的航天員，毫無應(yīng)答。在打開艙門后，接應(yīng)人員發(fā)現(xiàn)3名航天員，指揮官喬治·多布羅沃爾斯基，工程師弗拉迪斯拉夫·沃爾科夫、維克多·帕薩耶夫已經(jīng)沒有了生命體征。

通過研究飛船內(nèi)的黑匣子發(fā)現(xiàn)，聯(lián)盟11號飛船在150千米高度，返回艙分離后，內(nèi)部空氣迅速從返回艙中逸出，在短短115秒內(nèi)，返回艙內(nèi)就幾乎變成真空，3名航天員在返回地面前就已經(jīng)犧牲了。

這次慘劇讓設(shè)計聯(lián)盟號飛船的中央實驗機械制造設(shè)計局（第1設(shè)計局改組）痛定思痛，開始認(rèn)真研究各種可能會在飛船上升和返回途中威脅航天員生命的情況。

1972年6月26日發(fā)射的新型聯(lián)盟飛船——聯(lián)盟7K-T型，壓力服重新回歸。而在這之后，再也沒有航天員在乘坐聯(lián)盟號飛船時喪生，聯(lián)盟號飛船成為世界上最安全的載人航天器之一。

▲“獵鷹”-K型是為聯(lián)盟號飛船航天員量身定制的壓力服

“獵鷹”-K型壓力服

聯(lián)盟7K-T型飛船是聯(lián)盟飛船中第一型使用壓力服的載人航天器。為了能夠減重并能容納下壓力服所需要的維生設(shè)備，乘員組從3人減至2人。但是新的問題擺在了研發(fā)人員面前。當(dāng)時蘇聯(lián)并沒有能夠適合在“聯(lián)盟號”中穿著的壓力服，能夠選擇的壓力服基本上都過大過重，為了能夠有一種可以在“聯(lián)盟號”返回艙中使用的壓力服，星辰局再次接到任務(wù)，根據(jù)為空軍飛行員設(shè)計的壓力服進(jìn)行再設(shè)計，做出了“獵鷹”-K型壓力服。

“獵鷹”-K型壓力服專門為乘坐聯(lián)盟號飛船的航天員們設(shè)計。為了滿足減重要求，該型壓力服的重量被控制到了10千克。每套壓力服都能連接到返回艙內(nèi)的機載維生設(shè)備，提供空氣、電、通風(fēng)和水。該壓力服不妨礙航天員在返回艙內(nèi)進(jìn)行各種操作，又能在減壓的情況下保護(hù)航天員的生命，在飛船返回艙偏離航線，落入大海時壓力服還能讓航天員在水上漂浮。壓力服由兩層外殼組成，外層由白色尼龍帆布制成，并進(jìn)行藍(lán)色飾邊，內(nèi)層由橡膠拼接而成。一個鉸鏈?zhǔn)剿芰厦嬲种苯舆B接在壓力服上。左手腕有一個壓力表，也可以佩戴手表，右手腕固定有一個鏡子。壓力服的手套可以取下。靴子與褲子連接在一起，不可分離，在關(guān)節(jié)處有做褶皺處理方便活動。腹部右側(cè)有電氣管，左側(cè)有壓力閥門和通氣管，在地面時可以與航天員左手提著的空調(diào)相連接。設(shè)計有兩個可以裝東西的荷包。在背部等處有可以調(diào)節(jié)身材用的松緊帶。航天員在進(jìn)入該型壓力服時，將通過壓力服正面的開口進(jìn)入，然后通過繩子像系鞋帶一樣密封前部和襠部。

每一套“獵鷹”壓力服都是根據(jù)航天員身材定制的，航天員在訓(xùn)練中心就會穿著“獵鷹”壓力服，在為他們定制的座椅上坐上兩個小時，以保證航天服合身不會有不適感。然后航天員們會在真空室內(nèi)重復(fù)相同的步驟。在起飛前，壓力服還有最后的調(diào)整機會，在起飛和返回地面前，航天員會將壓力服的電氣和供氣軟管接入維生裝置并扣好面罩，直到確認(rèn)安全后才能打開面罩。這套流程直到現(xiàn)在依然在沿用。

“獵鷹”-K型壓力服于1971年開始生產(chǎn)，在1973年9月27日，由聯(lián)盟12號飛船上的乘員組進(jìn)行了首次使用。而“獵鷹”-K型壓力服也被一直使用，直到1980年更新型的“獵鷹”-KV2投入使用。

▲ 聯(lián)盟38號乘員組和備份組成員

“獵鷹”-KV2型壓力服

在K型壓力服投入使用之后，新型的“獵鷹”壓力服的研制方案就被星辰局提上了日程。1973年到1980年之間，星辰局先后生產(chǎn)出了“獵鷹”-KM型和“獵鷹”-KV型。與K型不同，KM型和KV型采用了一種上下分離的方式，上半身和下半身通過拉鏈連接，兩型還配備了液冷內(nèi)衣用以帶離身體熱量來保證航天員的舒適度。但是由于性能和可靠性、復(fù)雜性等各種原因，這兩型壓力服都沒有投入使用，當(dāng)星辰局推出新一代壓力服時，型號已經(jīng)是KV2型了。

“獵鷹”-KV2型從1980年開始服役，并一直使用到今天。該型的壓力閥門被移到壓力服正面中間偏上的胸口處，這樣使得航天員可以用任意一只手調(diào)整壓力服壓力水平。重新調(diào)整了電氣和供氧通氣軟管的位置，并且取消了鞋帶式的密封方式，改為了正面兩道方便得多的拉鏈密封，這大幅減少了航天員穿戴壓力服的時間，不過在襠部這樣的位置還是保留了鞋帶式的密封方式。

KV2型的材質(zhì)有所改進(jìn)，內(nèi)層從K型的橡膠內(nèi)襯變?yōu)榱司奂簝?nèi)酰胺，減輕了重量。KV2型擴(kuò)大了面罩的面積，使得航天員能獲得更好的視野。KV2型并沒有采用KM型和KV型的液冷內(nèi)衣來散熱，依舊使用了和K型相同的風(fēng)冷散熱，這主要是由于液冷散熱需要更復(fù)雜的泵組，并且壓力服的使用時間都存在重力或者過載，在這種場景使用液冷內(nèi)衣時，體重會阻礙液冷散熱的正常運行。不過KV2型從前型KV型繼承了手部、腿部的設(shè)計。KV2型依然是左手腕有一個壓力表，右手腕有一面鏡子，其他方面，KV2型與K型基本相同。

▲聯(lián)盟MS-02乘員組出發(fā)

▲“獵鷹”KV2型壓力服

在這里有個額外的小知識，就是當(dāng)拜科努爾發(fā)射場本地的溫度已經(jīng)降到了光靠壓力服自身已經(jīng)無法給航天員提供足夠的保溫時，工作人員們就會在航天員上飛船之前為他們穿上額外的保暖服。這種包裹全身的保暖服可以讓航天員們在零下50度時依然能感到溫暖，而在航天員進(jìn)入飛船后這一身就會被脫下。因為其純白的外型，人們將這一身稱為“大白熊”。

▲ 壓力服外面的保暖服

勞?！矮C鷹”

第一型“獵鷹”壓力服在1973年投入使用，至今已過去半個世紀(jì)。在這50年歲月里，“獵鷹”壓力服已經(jīng)護(hù)送了幾百名各國航天員從地面出發(fā)，并從安全太空返回。而在可見的未來，由于俄羅斯聯(lián)盟號飛船不會很快退役，與之配套的“獵鷹”壓力服也不會很快退役，而會一直服役到俄羅斯的“雄鷹”號飛船投入使用。這一天的到來或許還有些時日，“獵鷹”這位勞模還會繼續(xù)保障各國航天員上天返地很長一段時間。

▲日本富豪前澤友作穿著KV2型壓力服正在進(jìn)行2小時測試