最新款艙內航天服高調曝光，究竟用了什麼黑科技？

美國波音公司近日首次高調曝光了旗下「星際線」（Starliner，亦稱CST-100飛船）載人飛船的配套艙內航天服，這款航天服在美國太空梭時代艙內航天服的基礎上做出了眾多改進。新一代的載人飛船自然要有新一代的航天服，波音公司雖然在飛船研發上進度落後，艙內航天服反倒提前曝光。雖然媒體對這套「藍精靈」航天服的外觀褒貶不一，但是隨著美國民營航天的大踏步前進，載人航天從「大國遊戲」向「企業特產」的逐漸轉變，航天服的設計已經越來越多地開始融入企業的自有風格和設計思想。

航天服

航天服主要分為兩種，一種是艙內航天服，一種是艙外航天服。兩者區別很大，—般用於不同環境和工作場合。艙內航天服一般是在載人飛船和太空梭等有生保系統的加壓環境內穿著使用，而艙外航天服則是獨立在太空環境中工作時穿著，也就是艙外活動時使用，可以視為—個微縮版的載人飛船。相對艙內航天服而言，艙外航天服的防護功能必須非常周全，需要避免有害的宇目射線和小的空間碎片傷害航天員，因此難度和複雜度相對更高。當然也有部分艙內艙外兩用航天服，比如正在研製中的「獵戶座」飛船配套航天服（美國早期的雙子星計劃時期航天服也是內外通用）。

更輕，更方便，更「波音」——新航天服的設計路線

艙內航天服介紹

在太空梭退役前，美國一直使用的是AGES艙內航天服，這款航天服自1994年的STS-65任務開始使用，直至2011年太空梭停飛後退役，而未來將被太空探索公司和波音公司的各自航天服所替代。波音公司在承接NASA授出的「商業載人航天」項目合同後，將採用旗下「宇宙神」5火箭（實際隸屬ULA）+「星際線」飛船+新式航天服的組合，從這個角度來講，波音公司基本具備了完備的載人航天能力。當然，作為競爭對手的太空探索公司也是「獵鷹」9火箭+載人「龍」飛船+自研航天服的類似路線。值得注意的是，波音公司所採用的「宇宙神」5火箭和「星際線」飛船連接段最新添加了一段「氣動裙邊」，這是因為波音公司在船一箭一體的風洞試驗中發現了氣動問題，而氣動問題是由於「星際線」飛船到「半人馬座」上面級之間箭體過渡過於陡峭所導致。這些設計變更不可避免地導致了整個項目進度的進一步遲滯，但是NASA對波音公司這種認真負責的態度給予了肯定。

在太空梭時代，ACES艙內航天服加上頸環等配件後的重量約30磅，約合13.6千克，想像一下穿著一件渾身布滿管路、柔性關節、感測器的衣服，還頂著一個巨大的硬質頭盔，確實很麻煩。除非經過專業訓練，一個人是很難穿進去的，大多都需要其他人協助穿脫。而且為了密封，部分整體套身式設計的航天服還必須從腰部以上鑽進去，再把上半部分套在身上，因此這種航天服的單人穿脫性能就更差了。而波音公司新款航天服經充分減重後重量約12磅，約合5.4千克，減重高達60%。

艙內航天服

此外，這款航天服還採用了其他特殊設計，尤其是在以往艙內航天服為人詬病的穿脫簡便性方面。波音公司從新款航天服設計伊始，就邀請經驗豐富的試飛航天員參與反饋，商業載人航天計劃中的4位試飛航天員全都是歷經過太空梭時代的「老司機」。波音公司根據反饋，設計的新款頭盔更加小巧，不再通過硬質金屬密封頸環連接，而是通過拉鏈開合。航天服的背部密封也是通過拉鏈完成的，這樣航天服的自行穿脫性能得到了提高，靈活性也相對提高，而且供氣軟管也被轉移到了軀幹部分，對胸前操作的干擾更小。

當然，一款航天服最引入注目的還是外觀。波音公司表示這款航天服採用了波音公司標誌的深藍色，因此跟傳統航天服相比外觀更加「炫酷」。

其實這並沒有什麼稀奇的，艙內航天服在配色上本身就相對靈活，並無嚴格的硬性要求，可以根據需求隨意選擇。美國在太空梭時代選用橙色作為艙內航天服的配色也是有原因的，這種顏色比較醒目，而且落人海里後還能防鯊魚。但是說到艙外航天服，顏色上就沒那麼多自由了，基本都是白色，更談不上炫酷。這是因為在艙外活動中，航天員向陽面溫度上升快，溫度高達200℃左右，要減少熱量吸收；背陰面溫度低-100℃左右，需要減少熱量喪失，在這種情況下，白色能反射絕大部分太陽熱輻射和宇宙輻射，而自身又能最大幅度減少熱輻射。

觸控、耳麥、可定製——新航天服的黑科技

艙內航天服黑科技

隨著技術的進步，阿波羅時代厚重的紙質手冊已經被平板電腦替代。眾所周知，美國的新一代載人飛船都配備了大尺寸屏幕，但隔著手套是無法對電容觸控屏進行操作的。因此波音公司的這款航天服還為手套部分設置了觸控交互點，以便於和屏幕、平板電腦等觸屏設備交互。「星際線」飛船的控制面板，跟載人「龍」飛船相比要保守一些，保留了大量的物理按鍵，但大屏幕依然十分顯眼；而太空探索公司的載人「龍」飛船則相對激進，物理按鍵所剩無幾。觸控手套雖然確實是創新，但不算黑科技，淘寶上30塊包郵的手套都有這個功能。

從新式航天服的頭盔近景中，我們可以清晰地看到拉鏈密封結構，當然這種結構是如何達到艙內失壓情況下的密封性能的，還有待進一步揭秘。除此之外，波音的新款航天服更加註重可定製性，由於更多採用了柔性可裁剪材質，可以根據航天員高矮胖瘦「量體裁衣」，更加貼身舒適；所採用的靴子也是透氣和防滑的；前文提到的軀幹區域拉鏈也將使航天員更容易地從坐姿過渡到站姿，腰部的扭動限制也更少。

除了在發射和返回地球期間保護航天員外，航天服還增設了頭盔內的通信耳麥幫助航天員與地面聯繫。此外這套航天服兜帽般的軟性頭盔內還配備了聚碳酸酯遮陽板，能夠給予航天員更好的頭部視野和活動空間。

事實上，這些「貼心」的航天服設計都是來自於「商業載人航天」項目中四位擔任試飛任務的「小白鼠」航天員的反饋。這幾位航天員結合以往豐富的載人航天經驗，為波音公司和太空探索公司提供設計需求和改進方向，做出樣品後再由試飛航天員進一步試穿和測試，一方面能夠持續改進設計，另一方面也可以使試飛航天員充分適應新款航天服。比如航天員威廉姆斯就曾在社交媒體上公開表示他對兩家新款航天服的期待，畢竟這就是他們未來的「保命服」。威廉姆斯做為試飛航天員之一，曾在太空累計生活300多天，累計艙外活動長達50多小時，分別乘坐過太空梭和聯盟載人飛船，經驗相當豐富。

作為競爭對手，太空探索公司的航天服也正處在研發過程中，計劃於今年在飛船的環控和生保系統支持下開展一系列測試，並在適當時機曝光其外形設計。

美俄航天服的設計——遵守基本設計要素和原則

波音公司的航天服雖然在很多方面做出了創新和改變，但是由於NASA會根據項目合同對各家自行研製的航天服進行嚴格的安全審查，為了保證航天員安全，航天服的一些基本設計要素和原則仍舊得以保留和嚴格遵守。比如波音的這款艙內航天服雖然是工作在「星際線」飛船的生保系統環境下，但依舊配備了複雜的內部系統，像濕度調節、氧氣供應、溫度調節、壓力維持、應急充氣等等。這些系統不能單獨依靠航天服完成，必須通過管道和電纜連接飛船的生命保障系統或是便攜生保手提箱才能順利工作。整套系統共同形成了一個微型的生保環境，確保航天員在飛船艙內失壓的極端條件下仍然能正常生存。

說起這些航天服的基本設計要求，不僅美國如此，俄羅斯（前蘇聯）也大同小異。這是因為在上世紀載人航天的探索時期，蘇聯／俄羅斯和美國航天服的研製工作都是獨立開展的，而隨著國際政治格局的變化，國際交流與合作的增加，俄羅斯與美國航天服的技術差異逐漸模糊。兩個國家都經歷了艙內航天服、艙內航天服與艙外航天服結合型航天服，到艙內航天服與艙外航天服分開的發展路線。早期因為受航天器運載能力所限，艙內航天服與艙外航天服的組合實為不得已而為之。運載能力的增加，為艙內航天服和艙外航天服的單獨配置創造了必要條件。但是到了小布希總統時期， 「星座計劃」中的「獵戶座」飛船研發時，由於其意向執行的「小行星重定向任務」( ARM)中飛船空間有限，內外航天服通用又成了一個選項。隨著該項目前景的黯淡，未來如何仍未可知。但歸根結底，美俄兩國航天服的設計雖風格迥異，但總的來說還是「殊途同歸」。

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