人类航天服进化史

航天服（spacesuit）是保障宇航员生命活动和工作能力的个人密闭装备，可防护在太

空环境下的真空、高低温、太阳辐射和微流星等因素对人体的危害。例如，在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压力差悬殊而发生生命危险。

随着科技的进步，航天服也不断向前发展。航天服最早是从飞行员抗压服的基础上发展起来的。自那以后，航天服的技术含量越来越高，甚至可以成为一个小型的飞船进行独立的飞行活动。

俄罗斯“海鹰”航天服

这是俄罗斯“海鹰”航天服的一个模型。2006年2月3日，由于该模型已经失去了存在的

价值，俄罗斯决定将其毁掉，随后该航天服内被塞满了电池、内部传感器和无线电发射机并被送入太空。几周后，由于和大气层发生碰撞并产生了剧烈的摩擦，“海鹰”航天服被烧毁。

早期抗压服

人们很早就认识到，在飞行的过程中，如果爬升的高度越高，上层的氧气就越稀薄，因此人类迫切需要一种可以提供氧气的设备，所以热气球驾驶员和随后的飞行员是最早发明抗压服的。第一个抗压服出现在1894年，是由一个澳大利亚人用铁丝框和防水布做成的。

美国人弗雷德·桑坡（Fred Sample）于1918年7月16日首次为抗压服申请专利，并将

其定义为“为飞行员飞越高海拔地区或者登山者爬过高山时提供氧气的设备”。早期的抗压服是由具有弹性的材料制成的，而且和现代航天服有许多共同之处，比如都是气密性服装，头盔可自由穿戴以及拥有可以提供压缩空气的管道。

改进后的抗压服

美国人威利·波斯特（Wiley Post）是第一个独自飞越全世界的飞行员。他也是抗压服的主要发明者。1934年4月，他前往位于洛杉矶的BF古特里奇轮胎厂，询问该厂可否制造“一种橡胶服装，可以让我在大约5500英尺的高度仍然能正常的操作飞行”。在穿上这种抗压服后，波斯特成功的飞越了40000英尺的高度，从而创下了新的记录并发现了“喷射气流”

现象。波斯特随后对抗压服进行了改进。他在面料中加入了棉花，并引入了带有玻璃面罩的金属头盔。整个抗压服也由好几层组成，看起来和现代宇航员非常相似。

在1940年到1943年期间，美国几家公司被邀请参与研发或制造新一代抗压服。很多公

司研发的产品和当时的科幻片中所描述的非常相似，都是由透明的、圆圆的塑料头盔以及密闭的、由橡胶和棉花面料制成的紧身服，这严重限制了飞行员的活动空间，只有科利公司推出的XH-5号模型（右图）在创新上取得了突破。XH-5号将抗压服的膝部、臀部和肘部分成可独立穿戴的几部分，这种设计可以让飞行员更自如的行动。

第一代航天服

第一个真正进入太空的航天服是前苏联的SK-1 航天服。1961年4月12日，前苏联宇航员尤里·加加林乘坐“东方1号”飞船开创了人类首次进入太空的创举，他当时穿的宇航服就是SK-1 航天服。这款航天服不仅可以提供全面抗压能力，同时还有一个辅助的生命支持系

统。

在重新进入大气层以后，加加林需要从飞船中弹出并使用降落伞着落。加加林的降落地点是一处农田，当时一个农夫和他的女儿恰好在耕作。加加林后来回忆道，“当他们看着我穿着橘红色的航天服、带着大大的头盔并拖着降落伞走过来时，这对父女吓得一直往后退。我告诉他们不要害怕，我跟他们一样都是苏联人。我刚刚从太空降落到地球上，需要向莫斯科打电话报告。”

美国航天服

当美国加入太空竞赛以后，美国宇航局意识到必须开发自己的航天服。1961年5月5日，艾伦·谢波德(Alan Shepard) 乘坐“自由7号”飞船在亚轨道进行了15分钟的历史性飞行，同

时也成为第一位身穿“水星”航天服进入太空的美国宇航员。

“水星”航天服是美国海军高空喷气式飞机抗压服的改进版，拥有氯丁橡胶涂层尼龙构成的一个内层以及由镀铝尼龙构成的一个外层。该航天服是美国宇航局的首款航天服，最初设计的目的只是帮助宇航员抵御来自太空的紫外线和热辐射。这款银光闪闪的航天服和当时六七十年代科幻片中的航天服看起来很相像。

舱外航天服

1965年3月，前苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫乘坐“上升2号”飞船进入太空，并成功完成了世界航天史上第一次太空行走。虽然列昂诺夫身穿的“金鹰”航天服可以提供45分钟的氧气，但是他只在舱外活动了12分钟，因为当时航天服供气系统的安全阀出现了故障，喷

出了大量的热气、水蒸气和二氧化碳。更严重的是，列昂诺夫身上的“金鹰”航天服因为在太空膨胀而无法返回气密舱，最后不得不依靠放掉太空服中的一些气体才顺利返回，当时的情景实在是危险至极。

关于这次太空行走的高质量照片非常少，不过前苏联于1967年发售的一枚纪念邮票还是准确的描绘了这一具有历史意义的时刻（上图）。

紧随这件里程碑事件之后，美国宇航员埃迪·怀特（Ed White，下图）上演了美国历史上第一次太空行走。1965年6月，怀特步出“双子星4号”飞船并进入太空。此次出舱活动持

续了23分钟，目的是验证出舱活动的可行性，并试验手控机动装置。怀特当时身穿的是“双子星”航天服。该航天服的压力服由6层尼龙组成，抗压头盔上装有耳麦和麦克风，一双由腕

圈连接的手套可以让手腕自由的转动。与“水星”航天服相比，这款航天服赋予了宇航员更大的活动空间。

登月航天服

历史上最著名的航天服可能就是美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）登上月球所穿的哪一件了。与普通航天服不同，登月探索需要宇航员和飞船彻底分离，因此科学家为这款航天服设计了背包式生命维持系统。该系统可连续7个多小时供氧，同时还具备了保持气压稳定、过滤二氧化碳和冷却的功能。

在距离地球25万英里外的月球表面漫步是一个巨大的挑战，因此新的航天服不但必须考虑月球表面粗糙崎岖的岩石、白天的高温等因素，还必须足够灵活，方便宇航员采集样本

和建立科学数据站。这款航天服还包括一套贴身穿着的液体冷却衣，它的样式类似连体内衣，衣服纤维内部缝有通心粉式的管道。冷水在管道内循环，带走体热，流回背包，热量再从背包散发出去。阿波罗太空头盔则是由高强度的聚碳酸酯制成，通过压力密封项圈和航天服连接。与“水星”和“双子星”头盔紧紧套在宇航员头上的设计不同，登月头盔是固定在衣服上的，宇航员的头部在里面可以自如的转动。当在月球表面行走时，宇航员还在头盔外加盖面盔，以阻隔伤害眼睛的紫外线，同时让头部和面部保持舒适的温度。

与此同时，前苏联也于1967年设计了自己的登月航天服，名为“金色猎鹰”，不过由于

后来前苏联登月计划破产，这款航天服也被束之高阁。与美国登月航天服相比，“金色猎鹰”航天服也有自己的独特之处，比如其生命维持系统可以工作长达10个小时，而且是第一个

采用半硬质设计的航天服。更重要的是，它采用的是背入式设计，也就是说航天服的背后像一扇可以开关的门，宇航员可以从背面进入，这种设计方法可以让宇航员更容易的穿上航天服。美国宇航局后来研发的航天服融合了很多“金色猎鹰”航天服的设计理念。

现代航天服

自1982年以来，美国宇航员开始使用了新一代航天服—舱外机动套装（Extravehicular Mobility Unit ，EMU）。该套装是二件一套的航天服。不同于之前登月航天服得给每一位宇航员量身定做，EMU采用模具化设计，许多零件可以替换。衣服内的普通工作气压为三

分之一个大气压，因此宇航员在太空行走前得忍受一下低压，以排除血液和组织中溶解的氮气，从而避免在压力减少的情况下氮以气泡形式在体内释放，这是非常致命的。目前，最大型号的EMU总重约180公斤，包括了液体冷却通风外衣、尿液采集装置、头盔、通信设施、

饮水袋和生理指数监测系统，可让宇航员在太空呆上大约8小时。

前苏联也自20世纪70年代开始使用“海鹰”航天服。俄罗斯宇航员在米尔空间站和国际空间站中使用的就是这种航天服。“海鹰”航天服继续沿用了背入式设计，宇航员在五分钟内就可以完成穿戴，其生命维持系统可以工作9个小时。

中国以前苏联“海鹰”航天服为模型开发出了自己的“飞天”航天服。2008年，中国宇航员翟志刚乘坐“神舟7号”飞船进入太空并成为第一个在太空漫步的中国人，他当时穿的就是

“飞天”航天服。

载人机动装置

1984年，美国宇航局开始测试一个名为“载人动力装置”的设备。载人机动装置是一种能载送航天员在太空自由飞行的个体装备，它带有24个高压氮气推进器。推进器器安装在

“座椅”的不同位置和不同方向，因此宇航员可以围绕航天器精确的控制飞行。

载人机动装置外形象一个背包，由压缩氮气箱、供气系统、喷气推进器、电子控制设备、温度控制装置和蓄电池等组成。该装置不仅可以为航天员提供呼吸用氧，还拥有维持人体所需温度、湿度等生命保障的设备，并装有使航天员与航天器保持在同一轨道上的专门设施。此外，该装置上还安装有两套互为备份的氮气箱和供气系统，防止发生故障危及航天员安全。

不过，自1986年“挑战号”航天飞机发生爆炸后，基于安全考虑，美国宇航局中止了对

该设备的继续研发。

未来航天服

美国宇航局目前正在研发下一代航天服，以便为未来登陆小行星、火星或者重返月球做

准备。最新设计的Mark Ⅲ航天服结合了软硬材料，其中硬体部分采用铝合金和不锈钢材料，

软体部分采用聚氨酯涂层的纺织材料制成，同时还采用了和前苏联“海鹰”航天服相同的背入式设计。它比目前正在使用的舱外机动套装更轻便、更具灵活性，而且还可以提供和地球大气成分相类似的空气，这样宇航员就不必在穿上套装后进行调整适应了。

另外一种正在设计中的航天服是I-Suit航天服（右图）。该航天服采用了钛金属，其重量只有目前航天服的一半。自2004年以来，这两种航天一直在不断的设计和改进中。

太空活动套装

自20世纪60年代以来，美国宇航局就一直就在研究，是否可以使用机械压力而不是空

气压力来保护宇航员。传统航天服是通过对人身体表面施加气压来保护航天员的，而“太空活动套装”则依靠机械压力将材料紧紧的缠绕在人身上，使其像皮肤一样紧贴，唯一需要保持压力的就是宇航员的头盔，因此这种航天服将会非常轻便，而且可以给宇航员更大的活动自由。此外，传统的航天服一旦被微流星体或其他物体刺穿，宇航员必须立刻返回空间站或基地，否则将发生减压威胁生命，而如果这种套装被刺破，它只需像伤口一样包扎起来，衣服其他的部分不会受到影响。

太空活动套装应该采用比较牢固的弹性材料，因为它必须和人体所有的皮肤紧紧的贴在

一起。基于这种要求，穿戴这种航天服将会是一件非常困难的事情。来自麻省理工大学太空航空研究院的教授达瓦·纽曼（Dava Newman）曾为美国宇航局设计了一种现代太空活动

套装，名为“生物套装”。为了让航天服和人体皮肤保持紧贴，该套装采用了尼龙氨纶材料和聚氨酯泡沫材料。

航天服的功能和结构简介

航天服（spacesuit）是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备。可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压差悬殊而发生生命危险。航天服是在飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能服装。早期的航天服只能供航天员在飞船座舱内使用，后研制出舱外用的航天服。现代新型的舱外用航天服有液冷降温结构，可供航天员出舱活动或登月考察。 航天过程中保护宇航员生命安全的个人防护救生装备，又称宇宙服或航天服。宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候。它在结构上分为6层： ①内衣舒适层：宇航员在长期飞行过程中不能洗换衣服，大量的皮脂、汗液等会污染内衣，故选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品制作。 ②保暖层：在环境温度变化范围不大的情况下，保暖层用以保持舒适的温度环境。选用保暖性好、热阻大、柔软、重量轻的材料，如合成纤维絮片、羊毛和丝绵等。 ③通风服和水冷服（液冷服）：在宇航员体热过高的情况下，通风服和水冷服以不同的方式散发热量。若人体产热量超过350大卡/小时（如在舱外活动），通风服便不能满足散热要求，这时即由水冷服降温。通风服和水冷服多采用抗压、耐用、柔软的塑料管制成，如聚氯乙烯管或尼龙膜等。 ④气密限制层：在真空环境中，只有保持宇航员身体周围有一定压力时才能保证宇航员的生命安全。因此气密层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成。限制层选用强度高、伸长率低的织物，一般用涤纶织物制成。由于加压后活动困难，各关节部位采用各种结构形式：如网状织物形式、波纹管式、桔瓣式等，配合气密轴承转动结构以改善其活动性。 舱外航天服⑤隔热层：宇航员在舱外活动时，隔热层起过热或过冷保护作用。它用多层镀铝的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜并在各层之间夹以无纺织布制成。 ⑥外罩防护层：是宇航服最外的一层，要求防火、防热辐射和防宇宙空间各种因素（微流星、宇宙线等）对人体的危害。这一层大部分用镀铝织物制成。 与宇航服配套的还有头盔、手套、靴子等。

中国航空航天事业的发展历程

中国航空航天事业的发展历程 1960年2月19日，中国自行设计制造的试验型液体燃料探空火箭首次发射成功。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造卫星计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过五年多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十四日，长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一号送入预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星送入近地轨道(LEO)、地球同步转移轨道(GTO)和太阳同步轨道(SSO)的长征系列火箭。在中国改革开放进程中，长征火箭于一九八五年十月开始走向国际市场，并在一九九零年四月成功地实施了第一次国际商业发射服务，把美国休斯公司制造的亚洲一号通信卫星送上太空。 1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造卫星计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过五年多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十四日，长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一号送入预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星送入近地轨道(LEO)、地球

宇航服生命保障系统(航天服)

宇航服生命保障系统（航天服） 宇航服又称航天服，它是宇航员在宇宙空间穿的有压力的服装。 根据宇航员的活动范围和航天任务，宇航服理应满足这样一些条件：（1）能使位于太空的人体处于加压状态；（2）能供给保障宇航员生命安全所必需的氧气，消除二氧化碳，并能够控制温度和湿度；（3）能使宇航员在宇宙空间具有各种活动水平，并能使宇航员的疲劳减轻到最低限度；（4）穿戴和脱下方便；（5）具有防护宇航射线辐射的水平；（6）能经得起微流星的冲击；（7）具有 应付太空意外事故的水平。 宇航服一般由密闭头盔和密闭服组成。密闭头盔由透明聚碳酸脂制成，为防止来自太阳的紫外线与红外线等强烈辐射，在头盔的透明层上涂有金属薄层。密闭头盔内能够供氧和加压。密闭服通常由几层具有耐高温的防火聚酰胺纤维织物等一些特殊材料制成，其中夹有数层铝箔，具有隔热、防护宇宙射线以及防止太空中流星雨的撞击等作用。为了适合宇航员在航天飞行中长时间穿用，宇航服都具有良好的气密性。另外，宇航服还配备有自动控制空气再生和调节的自给系统、无线电通信系统、宇航员的摄食与排泄等设施。下面是宇航服系统的各部分组成。 宇航服按其用途主要有两种：一种是宇宙飞船内部穿用的宇航服，这种宇航服是在宇宙飞船座舱内使用的应急装置。当飞船发生故障时，它能够保护宇航员安全地返回地面。这种宇航服制作的一般比较轻便，在不加压时穿着比较舒适、灵活，所以有处于宇航员在不加压状态下较长时间地穿着。另一种是宇航员在飞船外部工作时穿用的宇航服，用以保证宇航员进入外层空间或者降落到其他天体表面完成一定的工作任务。这种宇航服具有更高的可靠性，它还装配有携带式生命保障系统，并携带有供宇航员在外层空间运动的小型火箭。

中国航空航天事业的发展历程资料

中国航空航天事业的发展历程1960年2月19日，中国自行设计制造的试 验型液体燃料探空火箭首次发射成功。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造 卫星计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过 五年多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十 四日，长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一 号送入预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕 1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中 国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会 以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全 力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星送入 近地轨道(LEO)、地球同步转移轨道(GTO)和太阳同步轨道(SSO)的长征系列火箭。在中国改革开放进程中，长征火箭于一九八五年十月开始走向国际市场，并在一 九九零年四月成功地实施了第一次国际商业发射服务，把美国休斯公司制造的亚 洲一号通信卫星送上太空。 1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒 泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造卫星 计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过五年 多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十四日， 长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一号送入 预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕 1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中 国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会 以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全 力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星 的长征系列(SSO)、地球同步转移轨道(GTO)和太阳同步轨道送入近地轨道(LEO) 在中国改革开放进程中，长征火箭于一九八五年十月开始走向国际市场，火箭。把美国休斯公司制，并在一九九零年四月成功地实施了第一次国际商业发射服务 造的亚洲一号通信卫星送上太空。年，中国载人飞船正式列入国家计划进行研制，这项工程后来被定名 1992世20为“神舟”号飞船载人航天工程。“神舟”号飞船载人航天工程是中国在，2011月日世纪初期规模最庞大、技术最复杂的 航天工程。1999年纪末期至21小时后在内蒙中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒泉起飞，21日，中国自行设计制造的试验型液体燃2月19古 中部回收场成功着陆。1960年第一颗人造地球卫星“东方红”124日，料探空火 箭首次发射成功。1970年4月日，11月26号在酒泉发射成功，中国成为世界上 第五个发射卫星的国。1975年天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫中 国首颗返回式卫星发射成功，3 。星返回技术的。1985年10月长征火箭开始 走向国际市场日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒月20

操作系统进化史

GUI（graphical user interface/图形用户界面）的发展史从来就是与操作系统的历史分不开的，他们就像是两个两小无猜的孩子，相互依偎着成长，不断散发出迷人的光芒，在不知不觉中影响着人们的工作生活。细细数来，从1973年第一代图形用户界面（GUI）的呱呱落地到今天Windows 7的整装待发，图形用户界面已经走过了30几年的发展历程，快要步入不惑之年的他更加的成熟稳健，也带给了我们更丰富的体验，为我们提供了更加人性化的服务。今天，就让我们以时间为线索，一起聆听图形用户界面这位朋友所谱写的光阴的故事。 1973 1973年4月，Xerox PARC (施乐公司帕洛阿尔托研究中心)研发出了第一台使用Alto操作系统的个人电脑，Alto首次将所有的元素都集中到现代图形用户界面中，它相当小，但却有着强大的处理图像信息和分享信息的能力，拥有“所见即所得”的文档编辑器，内置了大量的字体和文字格式。另外，Xerox PARC还开发了一种名为Smalltalk的程序语言和环境，它拥有自己的GUI环境（包括了弹出菜单、视窗、图标）。 1981 1981年6月，Xerox推出了Star，Star于1977年开始研发，它延续了Alto 的概念，在硬件上做了一些升级，384KB内存（可扩展到1.5M），1024*768的黑白分辨率，两个按键的鼠标（原来是3个按键），最重要的是拥有桌面软件，支持多语言，能够连接文件服务器、邮件服务器和打印服务器。可惜的是，Xerox Star

是一个完全封闭的系统，不允许人们应用系统之外的其它程序语言和开发环境，这也意味着它不支持第三方软件。 1983 1983年1月，苹果公司发布了Lisa办公系统，结合Lisa硬件、操作系统、办公软件，苹果公司设计出了一款强大的文件处理工作站。它最大的亮点是支持3.5英寸的软盘，能够最小化、关闭窗口，复制文件等。这其中有个有趣的故事，当年史蒂夫乔布斯在参观PARC时看到了运行于Alto的Smalltalk，他是个有心人，回去之后就抓紧开发出了更健全的系统，不仅拥有Smalltalk的GUI环境，还增加了下拉菜单、桌面拖曳、工具条、苹果系统菜单和非常先进的复制粘贴功能。 1984 1984年苹果公司乘胜追击，发布了Macintosh，它已经有了现代操作系统的一些特点，当插入磁盘时可以直接在桌面上看到，方便存取文件。双击磁盘图标，

航天服未来发展方向

一、“星座计划”航天服是美国未来航天服的发展方向 美国航空航天局（NASA）为了完成布什总统提出的“空间探索新构想”（VSE）建立了“星座计划”。“星座计划”要求2012年实现乘员探索飞行器（CEV）抵达国际空间站的载人飞行。完成空间飞行后，CEV将返回地面（只有应急时才进行水上溅落），在任务意外中止的情况下乘组将停留在CEV内。“星座计划”的第一阶段称为“阶段1”。到2018年，CEV将与登月舱（LSAM）组合一体。这是第一次月球着陆的最早日期；目的是在2020年之前实现载人登月。4批乘组将往返月球。月球着陆位置不受航天器返回能力的限制，极地可能会成为月球出舱地点。每年至少两次任务会有助于在2022年建立月球前哨站。“星座”任务的第二阶段成为“阶段2”。月球前哨站任务将帮助发展抵达火星所需的技术。火星任务的则预计为2032年，见图1。 图1 “星座计划”航天服需求时间表 （注：ISS-国际空间站；ACES-先进乘组逃生航天服；LSAM-登月舱；EVA-舱外活动；IVA-舱内活动；CEV-乘员探索飞行器；EMU-美国舱外活动航天服） “星座计划”将需要新航天服来完成“空间探索新构想”的目标。“阶段1”航天服在2012年使用，必须在发射、入轨和任务中止情况下防护乘组。航天服将在非增压情况下穿着，必须穿着舒适。但是在舱内减压的情况下，航天服必须可以增压穿着至少96小时。在应急EVA情况下，航天服必须具有增压灵活性，乘组可以穿着航天服完成从CEV出舱进行的零重力修理、组装或运输车转移工作。 “阶段2”航天服在2018年使用，必须提供月球表面EVA能力，以进行月球探索并最终进行月球居住地维修和组装。航天服必须具有长时间使用而不返回月球基地进行维护和修理作业的功能。最重要的环境挑战是月尘和寒冷的温度。 现有的航天服系统如图2，包括飞行级别系统，可以满足一些阶段1航天服的要求。图3显示了过去和现在的航天服系统，可以为阶段2航天服提供思路。

航天服

航天服 姓名：郑泳瑜学号：11011053 航天服也称宇宙服、宇航服，是在载人航天中航天员穿的一种服装系统。实际上它是航天员必备的个人防护救生装备。可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压差悬殊而发生生命危险。航天服是在飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能服装。从功能上看，航天服有舱内航天服和舱外航天服两种；从服装内压上看，有低压航天服和高压航天服之分；从其结构上看，可分为软式、硬式和软硬结合航天服。 航天服是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备，可防止真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在太空的真空环境中，人体血液中含有的氮会变成气体，使得血管体积膨胀。航天员如果不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压力差悬殊过大而发生生命危险。早期的航天服只能供航天员在飞船座舱内使用，现代新型的舱外用航天服由外罩、真空隔热层、气密限制层、通风结构和液冷服组成，可供航天员出舱活动使用。航天服按功能分为舱内用应急航天服和舱外用航天服。舱内航天服用于飞船座舱发生泄漏，压力突然降低时，航天员及时穿上它，接通舱内与之配套的供氧、供气系统，服装内就会立即充压供气，并能提供一定的温度保障和通信功能，让航天员在飞船发生故障时能安全返回。飞船轨道飞行时，航天员一般不穿航天服。 宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候。它在结构上分为6层： ①内衣舒适层：宇航员在长期飞行过程中不能洗换衣服，大量的皮脂、汗液等会污染内衣，故选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品制做。 ②保暖层：在环境温度变化范围不大的情况下，保暖层用以保持舒适的温度环境。选用保暖性好、热阻大、柔软、重量轻的材料，如合成纤维絮片、羊毛和丝绵等。 ③通风服和水冷服（液冷服）：在宇航员体热过高的情况下，通风服和水冷服以不同的方式散发热量。若人体产热量超过350大卡/小时（如在舱外活动），通风服便不能满足散热要求，这时即由水冷服降温。通风服和水冷服多采用抗压、耐用、柔软的塑料管制成，如聚氯乙烯管或尼龙膜等。 ④气密限制层：在真空环境中，只有保持宇航员身体周围有一定压力时才能保证宇航员的生命安全。因此气密层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成。限制层选用强度高、伸长率低的织物，一般用涤纶织物制成。由于加压后活动困难，各关节部位采用各种结构形式：如网状织物形式、波纹管式、桔瓣式等，配合气密轴承转动结构以改善其活动性。 现代的与过去的航天服相比，外观上有明显的不同，全身是金属铠甲那样的刚性结构，仅关节部分是可折皱的软结构。这种航天服的内压可提高到0．54个大气压，所以航天员穿这种新航天服进入太空之前不需要准备过程，也不用再为沉箱病担心。但是，内压提高使这种新航天服变得笨拙，运动性差。已试制成的这种航天服重达90千克，穿在身上根本无法在地面上行走。所幸的是，在太空中，重力变小了，宇航员不用费很大的力气。不过，重力变小了，质量还是没变具有和原来一样的惯性，所以宇航员不能快速移动。 航天服的制造和发展时间还相当短，未来的航天服将更适合人类航天和在太空生活的需要!

航天服

1发展 世界上第一个使用航天服装备的人是美国冒险家威利·波斯特。二十世纪30年代初，他驾驶“温尼妹号”单座机在向横越北美大陆飞行的挑战中，将飞机上升到同温层。当时波斯特身穿的高空飞行压力服，是用发动机的供压装置送出的空气压吹起来的气囊。 第一代 近代的航天服是1961年在美国问世的。当年5月阿仑·谢泼德第一个成功地进行了美国最早的载人航天飞船计划——水星计划的亚轨道飞行。飞行所用的航天服，是由当时美海军的高性能战斗机飞行员穿着的MK-4型压力服加以改进的。这种航天服由氯丁橡胶涂在布上的防护层和经过氧化铝处理的强化尼龙的内绝热层叠合而成，肘和膝关节部分缝入了金属链，容易弯曲。但是，当内压提高时，航天员难以活动身体。 第二代 60年代中期在实施双子星座计划时，美国又开发了第二代航天服。这种航天服在封入空气压的压力囊外蒙上了一层用特氟纶混纺材料织成的网，即使空气压使航天服整体膨胀也容易弯曲。由于双子星座计划要求航天员进入太空在轨道上作会合或入坞的活动，所以这种航天服具有极佳的运动性。 第三代

第三代航天服是实施阿波罗计划时使用的航天服。月面活动与浮游在太空活 海鹰型舱外航天服 动的情形不同，必须一边步行在遍地皆是岩石的月球表面，一边弯下身体采取岩石标本。再者，要求保护航天员能经受强烈的太阳光辐射，以及使从天而降的微小陨石砸在身上也不致破损。 这种航天服在关节周围制成伸缩自如的褶皱，大大提高了运动性能。但是，必须穿着特殊的“内衣”。这种几乎盖住全身的网状内衣缝入了长达100米犹如意大利空心面条那么粗的盘成网状的管子，管内流过冷水，吸走航天员身上散发的热量，并排到宇宙空间，所以航天员穿上后感到十分舒适。穿在内衣外的航天服由内绝热层、压力层、限制层(抑制压力层的膨胀)几层重叠，最外面还蒙上聚四氟乙烯与玻璃纤维制成的保护层。再戴上强化树脂制成的盔帽、与航天服几乎一样多层的手套，穿上金属网眼的长统靴，就是完整的阿波罗航天服了。

人类航天服进化史

航天服（spacesuit）是保障宇航员生命活动和工作能力的个人密闭装备，可防护在太 空环境下的真空、高低温、太阳辐射和微流星等因素对人体的危害。例如，在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压力差悬殊而发生生命危险。 随着科技的进步，航天服也不断向前发展。航天服最早是从飞行员抗压服的基础上发展起来的。自那以后，航天服的技术含量越来越高，甚至可以成为一个小型的飞船进行独立的飞行活动。 俄罗斯“海鹰”航天服 这是俄罗斯“海鹰”航天服的一个模型。2006年2月3日，由于该模型已经失去了存在的 价值，俄罗斯决定将其毁掉，随后该航天服内被塞满了电池、内部传感器和无线电发射机并被送入太空。几周后，由于和大气层发生碰撞并产生了剧烈的摩擦，“海鹰”航天服被烧毁。 早期抗压服

人们很早就认识到，在飞行的过程中，如果爬升的高度越高，上层的氧气就越稀薄，因此人类迫切需要一种可以提供氧气的设备，所以热气球驾驶员和随后的飞行员是最早发明抗压服的。第一个抗压服出现在1894年，是由一个澳大利亚人用铁丝框和防水布做成的。 美国人弗雷德·桑坡（Fred Sample）于1918年7月16日首次为抗压服申请专利，并将 其定义为“为飞行员飞越高海拔地区或者登山者爬过高山时提供氧气的设备”。早期的抗压服是由具有弹性的材料制成的，而且和现代航天服有许多共同之处，比如都是气密性服装，头盔可自由穿戴以及拥有可以提供压缩空气的管道。 改进后的抗压服

美国人威利·波斯特（Wiley Post）是第一个独自飞越全世界的飞行员。他也是抗压服的主要发明者。1934年4月，他前往位于洛杉矶的BF古特里奇轮胎厂，询问该厂可否制造“一种橡胶服装，可以让我在大约5500英尺的高度仍然能正常的操作飞行”。在穿上这种抗压服后，波斯特成功的飞越了40000英尺的高度，从而创下了新的记录并发现了“喷射气流” 现象。波斯特随后对抗压服进行了改进。他在面料中加入了棉花，并引入了带有玻璃面罩的金属头盔。整个抗压服也由好几层组成，看起来和现代宇航员非常相似。 在1940年到1943年期间，美国几家公司被邀请参与研发或制造新一代抗压服。很多公 司研发的产品和当时的科幻片中所描述的非常相似，都是由透明的、圆圆的塑料头盔以及密闭的、由橡胶和棉花面料制成的紧身服，这严重限制了飞行员的活动空间，只有科利公司推出的XH-5号模型（右图）在创新上取得了突破。XH-5号将抗压服的膝部、臀部和肘部分成可独立穿戴的几部分，这种设计可以让飞行员更自如的行动。 第一代航天服

宇航服(航天服)

宇航服（航天服） 宇航服又称航天服，它是宇航员在宇宙空间穿的有压力的服装。 根据宇航员的活动范围和航天任务，宇航服应当满足这样一些条件：(1)能使位于太空的人体处于加压状态;(2)能供给 保障宇航员生命安全所必需的氧气，消除二氧化碳，并能够控制温度和湿度;(3)能使宇航员在宇宙空间具有各种活动 能力，并能使宇航员的疲劳减轻到最低限度;(4)穿戴和脱下方便;(5)具有防护宇航射线辐射的能力;(6)能经得起微流 星的冲击;(7)具有应付太空意外事故的能力。 宇航服一般由密闭头盔和密闭服组成。密闭头盔由透明聚碳酸脂制成，为防止来自太阳的紫外线与红外线等强烈辐射，在头盔的透明层上涂有金属薄层。密闭头盔内可以供氧和加压。密闭服通常由几层具有耐高温的防火聚酰胺纤维织物等一些特殊材料制成，其中夹有数层铝箔，具有隔热、防护宇宙射线以及防止太空中流星雨的撞击等作用。为了适应宇航员在航天飞行中长时间穿用，宇航服都具有良好的气密性。另外，宇航服还配备有自动控制空气再生和调节的自给系统、无线电通信系统、宇航员的摄食与排泄等设施。下面是宇航服系统的各部分组成。 宇航服按其用途主要有两种：一种是宇宙飞船内部穿用的宇航服，这种宇航服是在宇宙飞船座舱内使用的应急装置。当

飞船发生故障时，它可以保护宇航员安全地返回地面。这种宇航服制作的一般比较轻便，在不加压时穿着比较舒适、灵活，因此有处于宇航员在不加压状态下较长时间地穿着。另一种是宇航员在飞船外部工作时穿用的宇航服，用以保证宇航员进入外层空间或者降落到其他天体表面完成一定的工作任务。这种宇航服具有更高的可靠性，它还装配有携带式生命保障系统，并携带有供宇航员在外层空间运动的小型火箭。