太空之所以难探索,是因为人类必须借助舱外航天服进行出舱活动。
而舱外航天服的制造难度则堪比登天,目前全世界也仅有中美俄三个国家,能够自主研制舱外航天服。
不过这三个国家制造的航天服也有不小的差距,特别是在航天服的寿命指标上更是天差地别。
美国一套航天服就能使用100次之多,而我国和俄罗斯却只有十几次。
如果说俄罗斯这些年的航天技术发展缓慢,这样的使用次数可以理解,那为什么我国的航天服,跟美国也有这么大的区别?
在地球上,能自己造出舱外航天服的国家不多,目前只有中国、美国和俄罗斯做到了这一点。
每个国家的航天服都有自己的特点,就像三兄弟各有各的性格。中国有“飞天”,美国有“EMU”和即将推出的“xEMU”,俄罗斯则靠“海鹰”撑场面。
这些航天服虽然目标都是保护航天员,但设计思路、造价和寿命却大不相同。
先说中国的“飞天”吧,它是咱们的骄傲。2004年,中国才正式开始研发舱外航天服,时间比美俄晚了不少。
可仅仅四年后,神舟七号的航天员翟志刚就穿着第一代“飞天”走出了舱门,在太空里挥舞国旗,那一刻中国的航天梦迈出了坚实一步。
后来第二代“飞天”问世,成了空间站任务的主力。
这套衣服重达130公斤,由六层材料组成,从里到外分别是舒适层、散热层、气密层、限制层、隔热层和外防护层。
头盔还有四层设计,配上滤光面板和照明灯,能适应太空的明暗变化。
最厉害的是手套,为了让航天员能操作精密仪器,每双手套都是根据航天员的手型3D扫描后量身定制的,戴上它甚至能轻松抓住25毫米粗细的东西。
不过“飞天”的造价可不低,一套大约3000万元人民币。听起来很贵,但它的使用寿命却只有3年,或者15次出舱任务,哪个先到就得退役。
但让人意外的是,这套衣服的实际表现超出了预期。比如神舟十九号的航天员蔡旭哲和宋令东,就曾穿着它完成了第19次出舱活动,远远超过了设计次数。
现在没人知道它的极限在哪,但一旦寿命到了,它就会被装进天舟货运飞船,在重返大气层时烧成灰烬。
那么有人可能会问,为什么不带回地球修一修再用呢?
其实原因很简单,舱外航天服的维修成本太高,甚至可能比造一件新的还贵。
而且返回舱的空间宝贵,科研样本和实验设备优先级更高,哪有地方装这200多斤的大家伙?
不过要说到美国的舱外航天服,那就是另一个极端了。
美国的现役航天服叫“EMU”,全称是“舱外机动单元”,名字听着就高级。
这套衣服诞生于上世纪70年代,当时为航天飞机项目设计,一共造了18套,每套造价1500万美元,换算成现在的价值大概是1.5亿美元。
EMU有个特别之处,配了喷气背包,能让航天员在太空里自由移动,机动性比中俄的航天服强得多。
它的设计寿命是15年,能支持100次出舱任务,每25次还得带回地面修一次,可以说是“修修补补又一年”的典型。
听起来很耐用吧?但现实却有点尴尬。
现在国际空间站上能用的EMU只剩4套了,之所以这么稀缺则是因为之前的18套里1套用于试验,1套在地面毁了,两次航天飞机事故损失了4套。
不仅如此,之前SpaceX货运任务还弄丢了1套,剩下的7套还在地面翻新,能用的就这么点。
更麻烦的是,这些老家伙早就超龄服役了。
1974年造的衣服用到2025年,算算都快50年了。就连美国媒体都忍不住吐槽,航天员穿着“古董”上太空。
不过超龄使用带来的问题不止这点儿,2013年意大利航天员卢卡·帕尔米塔诺穿着EMU出舱时,头盔里的水管漏了,不到1小时就积了2升水。
在失重环境下,水到处飘,他的眼睛、鼻子、耳朵全被灌满,差点没命。
2015年类似的事故又发生了一次,后来NASA干脆暂停了国际空间站的所有太空行走,因为这些老航天服实在太不安全了。
目前新一代的“xEMU”倒是正在研发,计划用于“阿尔忒弥斯”登月任务,可惜最快也要2025年4月才能用上。
一套xEMU造价预计高达5亿美元,比中国的“飞天”贵了几十倍,但它更灵活,关节设计更先进,穿着它甚至能在地球上轻松走路。
不过这么高的成本,美国也造不了几套,未来还得精打细算。
俄罗斯的“海鹰”航天服历史可以追溯到上世纪60年代,当时是为苏联的登月计划设计的,后来登月没成,航天服却保留了下来。
经过六次改进,现在的“海鹰”MKC型用上了聚氨酯材料,气密层更耐用,使用寿命比早期版本长了不少。
可即便如此,它还是只能支持12次出舱,之后就得报废,和“飞天”一样烧掉。
相比中美,俄罗斯的航天服造价低得多,但寿命和技术都逊色不少。
受限于资源,俄罗斯的航天事业发展慢了下来,“海鹰”虽然实用,却很难跟上时代的步伐。
看到这里你可能会问,为什么舱外航天服这么贵,寿命还这么短?
这是因为太空环境太恶劣了,没有大气压,温度从零下270度到上百度不等,还有高能粒子和紫外线辐射,航天员暴露其中根本活不了。
舱外航天服得解决所有问题:供氧、除二氧化碳、调温、防辐射,还要保证关节灵活不漏气。
比如关节设计,中美俄都用了动态密封法,一边是滑环,一边是橡皮圈,既能动又得密封,研发和测试花的时间比你想象的多得多。
更重要的是这种航天服造得少,每件都是手工打造,成本自然下不来。
至于维修的价格比造新贵不说,还特别占地方,所以中国和俄罗斯干脆选择烧掉,美国虽然想修,但也修得心力交瘁。
更何况各国的情况也大不相同,美国现在是巧妇难为无米之炊,4套老航天服凑合用着,新衣服迟迟出不了厂。
中国这边发展快,宁可换新的也不冒险,安全第一。
俄罗斯则是能用就行,成本控制得死死的。
可不管哪国,都面临一个难题:怎么让航天服更便宜、更耐用?
美国有个公司叫“最终前沿”,已经开始试水整体航天服研发,号称要把造价降到200万美元以下。如果真成了,可能会改变游戏规则。
未来随着太空探索越来越热闹,舱外航天服的需求肯定会上升。中国空间站已经建起来了,未来还会有更多航天员轮流进驻,开展实验、维护设备。
美国的登月计划也在推进,需求一多,航天服可能会像手机一样,慢慢细分出不同型号。
轻型的适合短时任务,重型的用来探险,科研专用的还能加装特殊设备。或许新材料也会派上用场,比如更轻更结实的纤维,或者能隔绝辐射的涂层。
智能系统也会升级,氧气供应、温度调节全自动搞定,航天员穿着它就像操作一台高科技装备。
而这些看似遥远的目标,在科研人员的努力下,可能也会实现。
信息来源:
北京日报客户端《顶级高奢服装揭秘:5亿美元舱外航天服很不简单》
央视新闻《舱外航天服为何要“延寿”? 知识帖来了》
澎湃新闻《航天科普|“飞天”舱外航天服约3000万元,却不能带回地球,原因是啥?》
更新时间:2025-05-06
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