前言：

神秘的外太空

無垠的宇宙

等待我們去探索

人類的智慧在延伸

行星之間是一個危害人類生存的極端惡劣環境。

有真空、 高溫與低溫、 太陽輻射、 宇宙線或流星等災害， 而且在行星之間航行也會處於失重的狀態。

為了保護航天員在 星際航行的安全， 防護措施通常 有兩種：

一種環境保護， 將航天員保護在密閉座艙裡， 與外界隔絕；

二是個體防護， 將航天員保 護 在 特 別 的 航 天 服 （又稱宇宙 服） 裡。

所以航天服是太空之旅人類必備的功能性裝備，

是惡劣太空環境裡航天員穿在身上的生命保障 系統，

它所涉及的科技門類龐雜，是典型的高科技產品。

高階頂尖科學技術的運用成就了航天服獨特的科技之美，與神秘色彩。

所以讓我們瞭解一下個體保護航天服的秘密吧

航天服的分類

結構分類：可分為軟式航天服 、 硬式航天服 、軟硬合式航天服 ,

用途分類 ：可分為艙內航天服 、 艙外航天服

航天服的構成

艙內用航天服通常由壓力服 、頭盔 、手套和靴子組成 。

艙外用航天服由於防護效能和使用效能要求高， 在結構和防護效能上比艙內服有所增添。航天頭盔一般帶有密閉的啟閉機構和球面形狀的全景面窗 。

艙外航天服是航天員出艙活動期間最重要 的生命保障裝備，整套系統有兩千多個零部 件，結構十分複雜。

航天服主體的基本結構 一套航天服的製作通常要十幾層才能基本滿足太空行走的基本要求，這也是航天服從外面看起來寬大臃腫的另外一個原因，它在功能上由內到外可以分為五層。

第一層是與面板直接接觸的貼身內衣層， 配有監測宇宙太陽輻射的機能，避免航天員誤入危險的高輻射區，對航天員的生活環境 進行動態監控，此外還配有監測記錄心率、體溫、呼吸等生理資料的計量裝置。

第二層溫度調節層，採用了熱管液體調溫 的新技術，排列了大量聚氯乙烯細管，管中 的液體流動能夠帶走身體產生的熱量，控制 航天服內的溫度。

第三層加壓層，這一層用橡膠密閉，充滿 了相當於一個大氣壓的空氣，以保障宇航員 處於正常的壓力環境。

第四層是約束層，這層的主要功用是控制 充氣後航天服的形態，同時抗拒太空中的微 小隕石的衝擊。

第五層是航天服的表層，由高強度的合成 纖維製成，用來抵禦隕石的衝擊和紫外線的傷害。

航天服的輔助裝置及配套服飾除了上述五層之外，航天服的“揹包”內 還備有氧氣瓶、水罐、通風裝置、過濾裝 置、溫度控制裝置等一整套生命維持系統。 航天服通常的輔助裝置包括：（1）頭盔； （2）送話器；（3）宇航徽記；（4）通訊工 具；（5）供養和排放二氧化碳的裝備；（6） 通訊和醫用感測器的聯結器；（7）調節衣服 的壓力、溫度和溼度的裝置。（8）宇航員專 用表；(9)壓力錶，隨時顯示宇航服內的壓 力；（10）通風裝置：宇航員上飛船之前，需要透過這個裝置透氣，同時排掉多餘的熱 量。

壓力服是航服的主體 ， 一般為上下身連線在一起的連線式 。

壓力服必須具備非常好的密封性 ，能夠在充氣和加壓的情況下 ， 仍然保持密封狀態。 同時 ， 壓力服還必須保證人的四肢可以在一 定範圍內活動 。

靴子 ，有與壓 力服連線在 一 起構成整體的靴子，不單獨使用 ， 也有具有斷接的可以脫得 密封靴子 ， 還有可穿在壓 力服限制層的套靴 。

航天服通風供氧軟管與艙內通風供氧裝置連線在一 起 ， 在正常情況下 ， 能夠給穿著航天服的航天員提供全身的通風 ， 使得航天員處於比較舒適的環境中

當座艙出現壓力急劇下降的時候 ， 給航天服通風的風機會自動關閉 ， 使航天服處於 密封供氧狀態 。

應急供氧裝置透過服裝軟管將氧氣送人航天服內 ， 一部分氧氣將進 人頭盔內供航天員呼吸及頭部散熱 ， 然後由壓力調節器排出。

外套是由多層防護材 料組成的真空隔熱屏障層 , 具有防輻射 、 隔 熱 、 防火 、 防微 小隕石撞擊等功能 。

氣密限制層是艙外航天服最重 要的部分 , 選用重量輕 、 無毒 、抗壓 強 度高 、 伸長率小的材料製成 , 其作用是保證航天服絕對密封 , 限制航天服膨脹 、 使航天員的四肢可以在一定範圍內活動 。

液體冷卻通風服穿在氣密限制層內 , 在航天服的軀幹和四肢部位都設定了許多塑膠細管 , 液體透過的時候 , 可以將熱量帶走 。 此外 , 還裝有通風管。

航天服的功能

第一、恆定氣壓。航天服必需封閉性良好，內部氣壓恆定。人類長期生活在地球環境中，為了抵抗空氣中的大氣壓力，人體記憶體在與大氣壓力相同的壓力與之平衡。而太空是一個沒有大氣壓力的真空環境，如果人在太空環境中不採取任何防護措施，血液就會因為體內的壓力而沸騰，肌肉組織也會向外膨脹甚至炸裂。

第二、阻隔輻射。航天服的設計必須採取有效防護，避免各種輻射傷害。空間電離輻射環境中的主要成分是質子和電子，當這些粒子與人體相互作用時，將在人體內部組織細胞中引起電離、原子位移和化學反應， 危害航天員的健康。此外，太陽紫外線輻射、銀河宇宙線，對宇航員的健康也是重大 威脅。

第三、控溫保溫。航天服必須具有良好的控溫、保溫效能，從而保證人體的熱平衡 不會受到破壞。太空中的溫差很大，被太陽照射的一面，溫度可以持續上升到120攝氏度，而背陰的一面溫度卻可以下降到零下100 攝氏度。如何在200攝氏度的溫差中維持宇航 員的體溫一直是航天服需要攻克的難關。

第四、抵禦隕石衝擊。航天服的製作材料 必須具有較好強度，能夠經受小隕石輕微的 撞擊。微流星體與空間碎片也威脅著宇航員的安全，微流星體與空間碎片運動速度很 快，當它與載人航天器或出艙活動航天員相 撞會釋放巨大能量，甚至可能像流彈那樣穿 透航天服危及生命。

第五、維持生命活動。航天服必須具有良 好的生命保障系統，提供維持生命所需的氧 氣，處理身體代謝的廢物，維持生命活動。 長時間穿用的艙外宇航服還應當能夠滿足宇 航員飲水、進食和大小便。

第六、幫助太空行走。航天員在艙外活動中需要執行常規、非常規與應急等多種形式的 任務，需要配備獨立的動力系統來幫助太空行走。 除此之外，還要求要求航天服重量輕、方便穿著，能夠防火、防脹、防變形等等。

航天服的設計方案

第一、為了恆定氣壓，航天服必須具有較好的密閉性和強度，選用強度較高的材料。 此外為了方便航天員的行動，在各個重要的關節部位都要求有較高的靈活性，加設有柔軟的護墊，因此充氣之後的航天服就顯得肥大而臃腫。

第二、為了阻隔輻射，航天服的保護層採 用高階混合纖維製成，面料內層還有橡膠包 裹，這類面料能夠抵抗紫外線和強烈的宇宙 輻射。

第三、為了控溫保溫，近代對於宇航度控 溫技術重大改革的是1969年美國阿波羅登月中 阿姆斯特朗穿著的改進後的ATL型航天服。航 天服內有一層為“冷卻內衣”，這種幾乎蓋 住全身的網狀內衣縫入了長達100米盤成網狀的管子，冷水在管道內迴圈，帶走體熱，非常有效地控制和保持住了航天服內的溫度。 這種最初在“阿波羅”航天服上使用的這種 特殊的“冷卻背心”，時至今日依然在航天服設計中廣泛沿用。

第四、為了抵禦隕石衝擊，航天服的高強度要求來自於內部衝壓密閉和外部抵抗微小隕石撞擊。當代航天服解決強度問題時，一 方面是在保護層中利用特殊合成纖維製成 “防彈衣”，像抵禦子彈一樣抵禦微小隕石襲擊；另一方面是在約束層內利用多種橡膠 材料協助保護層抵禦微小隕石撞擊，充當了航天服的緩衝層。

第五，為了維持生命活動，艙外航天服的 生命保障系統分為“臍帶式”和“自主式” 兩種型別。前者是透過一根臍帶式管道，由 航天器艙載生命保障系統向艙外的航天服內提供通風、供養，並控制航天服內的氣體環 境引數。“自主式”航天服自帶有一個完整輕便的生命維持系統裝置，包括氧氣瓶、水罐、通風裝置以及泵和過濾裝置，一個調節空氣和冷卻水溫的調節器以及一組電池。此外，宇航服上還配有生物測量裝置可以透過貼在宇航員身上的電極，使宇航員的心電、 呼吸、血壓等生理訊號直接透過飛船遙測系統傳到地面控制中心；一個無線電聯絡裝置 與地面聯絡，這些裝置就成為航天服背後的巨大“旅行箱”造型。

第六，為了幫助宇航員太空行走，新的航 天服還設計了臨時機動裝置，宇航員可以手動控制讓它噴出氮氣，來幫助宇航員在太空中移動。

如今祝融號探索火星，又一步擴大了人們的視野，神秘的外太空，智慧的中國人，讓我們祝福這些偉大的科學家和航天員取得更多喜人的成績，你們辛苦了！

鳴謝參考：