新宇航服，让宇航员更安全、灵活

李忠东

说起宇航员，同学们脑海里肯定会浮现他们戴着超大头盔、身着笨重宇航服的画面。然而，正是这一件看似笨重的宇航服，才让宇航员有了太空活动的能力。随着科技的不断进步，宇航服也在不断改进。这不，2019年10月15日，美国宇航局对外公布了时隔40年后的两款新宇航服原型。我们一起去看看吧！

用于“阿尔忒弥斯”计划

这两款新宇航服中的第一套是红、白、蓝三色探索舱外活动单元（Exploration Extravehicular Mobility Unit，简称xEMU），用于太空行走。它适配所有宇航员的体形，不分男女。肩部移动性比以往的宇航服更灵活，使得宇航员能够触及头顶和身体两侧。第二套是橙色的猎户座乘员生存系统套装，是宇航员在发射和重返猎户座飞船时穿的。这款橙色乘员生存系统套装不能出舱，但可以在飞船内遇到紧急情况时维持穿戴者6天的生命。宇航服工程师预计，宇航员在月球上穿着这些宇航服一次的时间要8个小时。

此前，国际空间站因为没有足够的宇航服，不得不取消了首次计划的全女性太空行走。2019年，美国宇航局曾计划派遣宇航员安妮·麦克莱恩和克里斯蒂娜·科赫执行全女性太空行走任务，但是国际空间站任务主管取消了原定计划。究其原因，是国际空间站当时缺少合身的女性太空服。克里斯蒂娜·科赫仍按照计划进行太空行走，但是安妮·麦克莱恩只能待在轨道实验室，由男性宇航员黑格接替她完成这次行动。按照惯例，国际空间站宇航员在准备太空行走时都要检查宇航服是否合身。安妮·麦克莱恩2018年12月第一次太空行走时适合穿M码的宇航服，但是因为人体在微重力环境下会长高，她进入国际空间站以来长高了5厘米。而空间站仅准备了一件M码的宇航服，安妮·麦克莱恩已不太适合，所以只能由克里斯蒂娜·科赫穿上。

这两款新宇航服将用于“阿尔忒弥斯”（Artemis）计划，在半个世纪内首次让宇航员重返月球，其中包括8个预定的发射和2024年的月球轨道迷你站。

“阿尔忒弥斯”计划不只是宇航员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个可持续的人类存在点，并将其作为深入探索太阳系的起点，而火星就在未来的探索名单上。“阿尔忒弥斯1”计划于2020年完成月球任务：接下来是“阿尔忒弥斯2”，在2022年左右与一名船员一起绕地球卫星运行：最后是“阿尔忒弥斯3”，在2024年把第一位女性和一位男性宇航员（也许是两位女性宇航员）送上月球。美国宇航局不仅计划在月球上使用这些套装，而且打算在它们经过修改之后将其应用于日后的火星任务。

在二十世纪六七十年代的太空任务中，“阿波罗号”的宇航员在月球漫步时有时会摔倒。因此，新宇航服需要能够满足宇航员屈膝、将物体举过头顶并完全旋转手臂的条件。美国宇航局一名宇航服工程师现场展示了在压力下穿上xEMU宇航服的情景，同时还表现出能够摆动手指、蹲下来捡起地板上的石头等能力。根据计划，第一套Artemis太空服计划在2023年之前交付成品。

稳定性进一步升级

美国宇航局之前设计的宇航服比较笨重，导致宇航员在执行月球任务中出现一些操作失误。新一代宇航服的灵感来自“水星”太空服，也被称为“海军4号”，是美国宇航局在1958年实施的“水星”计划中研发的。现在，宇航服工程师对xEMU的安全性和机动性方面的设计都进行了革新。xEMU支持模块化设计，比如可以快速更换头盔上的防护面罩，而非更换整个头盔，丰富的扩展性也可以让一套宇航服同时适应月球与火星的地表环境。

为了确保这次登月行动最终能到达月球南极，并建立月球基地，新一代宇航服将允许宇航员“比以往任何时候都更加灵活”。新一代宇航服的上半身、頭盔、下半身和冷却服都采用创新设计，可以承受-150℃左右的低温，也可以承受70℃的高温，以满足在距离地球近50万千米远的月球的南北两极以及赤道区域附近使用。xEMU的便携式生命支持系统也获得了改进，而且宇航服内小型化的电子系统让宇航服的稳定性得到了进一步升级，延长了宇航员进行太空行走的时间。

从安全的角度来看，月球土壤对宇航员最大的威胁来自微小的沙砾碎片。因此，新一代宇航服搭载了一套具有防尘功能的生命支持系统。由于电子设备和管道系统的优化，新一代宇航服得以减少故障的出现，同时延长宇航员太空行走的时间。从机动性方面来看，xEMU下半身包括先进的材料、关节轴承和具有弹性鞋底的远足式靴子，允许臀部旋转，增加膝盖弯曲程度。xEMU上半身结构除了更新的肩膀位置外，其他增强肩膀的功能还使宇航员终于能够自由地移动手臂，能轻松地将物体举过头顶。

在头盔内部，美国宇航局重新设计了通信系统。目前使用的宇航服中的头戴式耳机被称为“史努比帽”，在头盔内部会因流汗而戴得不舒服，并且麦克风并不总是与宇航员的动作保持一致。新一代宇航服里的音频系统在上躯干内部包括多个嵌入式声控麦克风，当宇航员与其他太空行走者、网络上的机组人员或地面控制中心的任务控制人员通话时，它们会自动拾取宇航员的声音。新一代宇航服设计有可互换的零件，这些零件可配置用于微重力或行星表面的太空行走。

责任编辑：陆艳 责任校对：夏越