舱外活动宇航服的用途是什么？

宇航员在太空飞行，绝大多数活动是在飞船和空间站进行的。但有时也需要进入太空开展舱外活动，长期载人航天还有物质的补给，也是舱外活动的内容之一。

步出飞船或空间站在太空条件下行走，既非靠脚去步行，亦非毫无保护地去自由活动，而是在严格的保护措施下有限度的飘游。这种严格的保护措施就是舱外活动系统，亦称为舱外活动宇航服（具体结构见宇航服节），曾经历过两次重大改革。

世界上第一个实现空间行走的是前苏联宇航员阿历克赛·列昂诺夫。

1965年3月，他穿着一套十分笨重臃肿的宇航服在空间停留了10分钟，三个月后，美国宇航员爱德华·怀特也实现了空间行走，他把在空间停留的时间延长到21分钟。美国宇航员穿的宇航服从那时以来已经进行了两次重大改革。开始的时候，宇航服除了笨重臃肿，行动不便外，还有一条“脐带”同密封舱连接在一起，宇航员需用的空气和水等都通过这条“脐带”供给。美国宇航员登月时，宇航服经过了第一次重大改革，它已经没有限制活动范围的“脐带”而能独立自成体系，宇航员需用的一切供应都由宇航服携带。

1983年4月4日，美国“挑战者”号航天飞机两名宇航员在太空待了3小时40分，也是沿袭这种“脐带式”太空行走，终未脱离母体。这次太空行走，是“挑战者”号在离地面280千米的圆形轨道上绕地球运行第50圈时实现的。当时，它正在太平洋上空以时速2.8万千米运行。密封舱与货舱之间的气闸室的圆门缓缓打开。为了防止高空病，已在气闸室里呼吸了3.5小时纯氧的两名宇航员——47岁的马斯格雷夫和49岁的彼得森，穿着雪白蚕茧一样的新型宇航服，一先一后稍带困难地进入已向空间敞开的货舱。舱中装载的一颗2.5吨重的通信卫星已于前一天弹射出舱，空荡荡的货舱里，一根绳索从一端通向另一端，另外还放置着试验用特别工具箱、绞车和滑轮等。进入货舱后，两人首先把各自宇航服上的一根15米长的带子一端夹在货舱里的缆绳上，以防“飘”出舱外。他们原定空间行走的时间是3.5小时，后因情况良好，地面指挥中心决定再延长半小时左右。他们在失重、真空等条件下在货舱中来回走动、伸臂屈手、弯腰屈腿、翻腾打滚、飘游蹦跳，以试验第一次使用的宇航服的可靠性和灵活性，并试用工具箱中的各种专门为空间使用而设计制造的工具；试验搬运20多千克的物体，以便为将来的宇航员在空间使用这些工具修理卫星或建造大型空间站等取得经验。当空间行走的任务完成时，马斯格雷夫和彼得森已经在空间绕地球运行了两圈。于是便先后返回气闸室，在气闸室内呼吸了3.5小时的纯氧后脱掉宇航服，重新进入密封舱。

人类首次脱离“母体”的太空行走，则始于1984年2月3日，美国“挑战者”号航天飞机第四次飞行。两名宇航员首次不系安全带在太空分别自由行走了90分钟和65分钟，第一次实现了真正的太空自由行走，引起了世界的轰动。紧接着1984年2月8日至10月2日，前苏联“礼炮7”号飞船上的宇航员在连续237天的太空飞行中，先后6次进行太空行走，时间共达23小时。女宇航员特兰娜·萨维茨卡娅于1984年7月在太空行走了3小时35分，成为太空行走的第一个巾帼英雄，受到举世瞩目的关注。

出舱用的全压服必须给有关人员提供为完成下列任务所需的必要生活条件：

（1）安装和拆卸航天飞行器外表面上的各种设备和仪器；（2）维护各种生产新材料的装置和焊接设备以及进行各种技术性工作；（3）把由地面送来的舱段拼装成轨道站；（4）营救遇险的飞船乘员。

舱外活动服尚需根据其用途保证：

（1）预防航天空间有害因素的影响（低气压、离子辐射等）；（2）预防对着太阳时过热和背着太阳时过冷；（3）预防撞上直径为300～400微米的陨石物质时被击坏；（4）防止视觉器官受到太阳辐射的有害作用；（5）完成规定工作范围内所必需的活动性。

制造全压服的材料必须具备对航天空间因素长时间作用的稳定性，且在太阳辐射及真空的作用下不改变其物理、机械及光学特性。宇航服的结构应可靠而不发生故障，应具有应急时能自动切换的复式系统。出舱全压服应配备辐射剂量表，借以发出受到危险剂量穿透辐射的信号。为了对宇航员状况随时进行监测，应预先考虑到向航天飞船（或地面）传送不断变化的遥测信息之可能性。

舱外活动服可以是完全独立的（自足的），也可借缆索之软套管及导线与航天飞行器连在一起，并通过这些东西输送氧气、电能和实现通讯联络。

在独立式系统中，生命保障系统及氧源和电源放在背包里。舱外活动中进行的测量表明，舱外工作消耗大量能量。结果表明，设计独立生命保障系统时必须以3升/分的供氧量为基点，平均耗氧量为80升/时，可保证达450瓦（1675千焦/时）的能耗。

出舱全压服的构造

对出舱服（舱外活动服）提出的种种要求为其结构带来新的要素：

（1）具有必要的反射及吸收性能之外衣；（2）真空屏蔽隔热性能；（3）陨星体防护；（4）能保护眼睛，使用不受航天因素有害作用的头盔面罩玻璃；（5）活动范围更大的活动关节；（6）热容量更大的冷却系统。

出舱全压服的外衣

外衣系表面防护层，防止全压服出舱时可能受到的机械损伤。服装的表层应具备必要的光学性能并能尽量维持合理的热平衡。防火性能对衣料选择意义也不小，应选用点燃温度高的自熄材料。外衣做成连身工作服的形式，以绳带或搭扣与全压服连接。通常采用很牢固的弗尼纶织物以及抗撕性能良好的敷有聚四氟乙烯的玻璃纤维织物制造，其抗撕阻力不低于50～100牛顿。为了使服装不限制活动，通常在关节部位打褶或插入橘瓣式活动关节。

外衣上还缝有存放个人随身用品的衣兜。宇航员所承担任务的性质也对宇航服提出了一系列的特殊要求，例如，焊接工作要求服装防备熔化金属的溅射，且遇到高温金属时不致被破坏。

出舱服衣体

在可靠性、气密性、活动性及对航天环境因素的稳定性方面，对出舱服衣体的要求比对应急全压服衣体的要求要高。为了提高可靠性，有些出舱全压服有两个气密层。第二气密层系备份，只有当主气密层（外层）损坏时，才启用第二层。办法是在第二层上装一个备份压力调节器，令其在主气密层压力降至给定值以下时开始工作。装在主气密层上的压力调节器使全压服内余压维持在27千帕。压力调节器装在备份受力层上，当衣内压力降至225千帕时开始工作。压力调节器保护全压服内余压维持在40千帕，同时又在衣内压力达452千帕时起安全活门作用。

穿衣时间、出舱准备时间以及是否可供不同的机组人员穿用，对出舱服意义重大。穿软式服的宇航员要花费大约一小时进行出舱准备工作，而穿硬式服的宇航员则只需10分钟左右。软式服系按量体裁衣方式为各个成员单件制作，半硬式服则只有一个尺码，可供任一机组成员穿用。宇航员的生产活动要求全压服使用更多的辅助轴承，以保护完成规定的工作内容。典型的例子就是腰部断开并装上轴承的全压服，宇航员穿着这种服装可以大弯腰和转身。

知识点

“海鹰-M”型出舱活动航天服

“海鹰-M”型出舱活动航天服是在“海鹰-DMA”型航天服的基础上发展起来的。“海鹰-M”型航天服最初是为“和平”号空间站设计的，从1997年4月开始有三套服装在“和平”号空间站上使用过，曾经完成三次太空行走，每次太空行走时间在5小时左右。

俄罗斯参加美国的“国际空间站”计划以后，为了适应国际空间站的特殊要求，美国希望俄罗斯进一步提高“海鹰”型出舱活动航天服的性能，因此俄罗斯对“海鹰-M”型出舱活动航天服进行了改进。2001年这种专门为国际空间站生产的出舱活动航天服开始在站上使用。