中國自主研制的空間站“飛天”水下訓(xùn)練服。

太空雖然看起來非常美麗，但是如果宇航員不穿航天服就走出航天器，那將非常可怕。由于沒有氧氣和外部氣壓，人類在15秒甚至更短時間內(nèi)就會昏迷，血液和體液會“沸騰”，組織和器官會膨脹;會遭受極端的溫度對比和變化之害，在陽光好陰影下的溫差超過300攝氏度;會遭受宇宙射線、太陽輻射的帶電粒子的傷害;可能會受到高速移動的微小塵埃、巖石(微流星體)或衛(wèi)星及航天器碎片的撞擊。

艙外航天服守護(hù)宇航員生命，是其完成太空任務(wù)的必備裝備。它能夠提供加壓的環(huán)境，給航天員供氧并同時去除二氧化碳。同時，它能保持舒適的溫度并能保護(hù)航天員免受微流星體和輻射的傷害。此外，它還能讓航天員有清晰的視線，能夠輕松自如地移動，并能與外界交流。

航天服的研制是一個龐大的系統(tǒng)工程。就像輪胎一樣，航天服實(shí)質(zhì)上是一個受到一層氯丁橡膠涂層纖維包裹的“膨脹氣球”。對航天服的“氣球”部分施加的限制向內(nèi)部的航天員提供氣壓，這就好比在紙管內(nèi)吹氣球一樣。航天服通過提供空氣壓力防止航天員的體液沸騰。

大多數(shù)航天服是在低于正常大氣壓的環(huán)境下工作的，因此，在航天員適應(yīng)太空行走之前，必須降低航天器機(jī)艙壓力。否則，由于航天服和艙內(nèi)的壓力變化，太空行走的航天員會有患減壓病的危險。

航天服內(nèi)不能使用正常的空氣——78%的氮?dú)猓?1%的氧氣和1%的其他氣體——因為低壓會使肺部和血液中氧氣濃度變低，這是很危險的，就像攀登珠穆朗瑪峰時一樣。大多數(shù)航天服提供純氧用于航天員呼吸。這些氧氣或通過臍帶從飛船或航天服生命維持系統(tǒng)中獲取。

飛船和國際空間站里都有正常的混合空氣，這些混合空氣可以模擬地球上的大氣環(huán)境。因此，在穿上航天服進(jìn)行太空行走之前，航天員必須預(yù)先呼吸一段時間純氧，清除血液和組織中的氮?dú)�，最大限度地減少風(fēng)險。

在航天服的狹小空間內(nèi)，二氧化碳濃度有可能達(dá)到致命水平。因此，多余的二氧化碳必須從航天服中清除掉。航天服使用氫氧化鋰罐來去除二氧化碳。這些過濾罐位于航天服的生命維持背包或航天器中。

為了應(yīng)對極端的空間環(huán)境，大多數(shù)航天服都使用織物層(氯丁橡膠、滌綸等)以達(dá)到很強(qiáng)的絕熱效果，并覆蓋有反射外層(聚酯薄膜或白色織物)以反射陽光。航天員的身體會產(chǎn)生熱量，尤其是在進(jìn)行劇烈活動的時候。如果產(chǎn)生的熱量沒有及時消除，航天員產(chǎn)生的汗水就會使頭盔蒙上一層水霧，同時航天員會嚴(yán)重脫水。在“雙子星”任務(wù)中進(jìn)行太空行走時，航天員尤金·塞爾南的體重就減輕了數(shù)磅。航天服采用了風(fēng)扇/熱交換器吹冷氣或液冷服降溫的方法來排走多余的熱量，如水星和雙子座計劃就是使用前面一種方法，而液冷服降溫的方式則從“阿波羅”計劃一直使用到今天。

航天服擁有多層耐用織物，如滌綸或芳綸，以此來保護(hù)航天員免受微流星體的撞擊。這些織物層也能夠防止航天服在飛船、行星或月球的裸露表面上意外破裂。

需要指出的一點(diǎn)是：航天服只能提供有限的輻射防護(hù)，其中一些防護(hù)得益于它內(nèi)置的聚酯薄膜反射涂層，但是航天服對太陽耀斑的輻射防護(hù)能力不強(qiáng)。因此，太空行走常常要在太陽活動不劇烈的時間段進(jìn)行。

航天服的頭盔多是由透明塑料或耐用聚碳酸酯制成的。大多數(shù)頭盔上都有反射陽光的覆蓋物和用于減少眩光的有色遮陽板，其原理和太陽鏡一樣。在太空行走之前，頭盔的內(nèi)側(cè)面板上都會被噴上防霧化合物。為了便于航天員看到陰影處的目標(biāo)，現(xiàn)代航天服頭盔都安裝了照明系統(tǒng)。

在臃腫的航天服內(nèi)，活動是非常困難的。為了解決這個問題，航天服的織物上配備了特殊的接縫或錐形設(shè)計，幫助航天員手、手臂、腿、膝蓋和腳踝能正常地彎曲。

航天服配有無線電發(fā)射器/接收器，這樣太空行走的航天員可以與地面控制器或其他航天員進(jìn)行交談。航天員還佩帶著麥克風(fēng)和耳機(jī)。發(fā)射器/接收器放置在航天員的胸包/背包里。

在失重環(huán)境下，如果你推動某個物體，你就會朝著相反的方向飛去。早期太空行走的航天員報告了很多關(guān)于運(yùn)動時位置保持的問題。當(dāng)他們試圖轉(zhuǎn)動扳手時，他們就會飛向相反的方向。因此，航天器上都配備了腳限制器和扶手，以此幫助航天員在微重力環(huán)境下作業(yè)。此外，在執(zhí)行任務(wù)之前，航天員會在地球上利用中性浮力水槽練習(xí)太空行走。

美國航天局還開發(fā)了一些航天服機(jī)動裝置，這些裝置可以使航天員在不受航天器的束縛下在太空中自由移動。其中一種被稱為載人機(jī)動單元(MMU)，是一種帶有操縱桿控制的氣體推進(jìn)器動力椅。美國航天局還開發(fā)了一種可以背在身上的氮?dú)馔七M(jìn)裝置，稱為“艙外活動簡便救援裝置”(SAFER)。當(dāng)航天員和航天器分離時，這種裝置可以幫助航天員返回飛船或空間站。SAFER可裝載1.4千克的氮?dú)馔七M(jìn)劑，并可以將航天員的速度最多改變約3米/秒。

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