点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:看!未来航天服这个样!
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

看!未来航天服这个样!

来源:光明网-《光明日报》2025-02-20 02:55

  作者:钱航(中国青少年科技教育工作者协会理事)

  近日,经公开征集评选,我国载人月球探测任务登月服命名为“望宇”。目前,“望宇”登月服已全面进入初样研制阶段,各项工作进展顺利。

  航天服是保障航天员生命活动和工作能力的个人密闭装备。在太空中,航天服可以保护航天员不受高低温、真空、太阳辐射、射线和微流星等环境因素的侵害,并为航天员提供人类生存所需的氧气。

  在人类探索宇宙的征程中,未来的航天服将成为航天员在极端环境中生存和工作的关键装备。无论是载人登陆火星、探索太阳,还是登陆小行星,甚至飞出太阳系,航天服都需要具备超乎想象的性能和功能,以应对各种复杂和严酷的挑战。

  1.航天服隐藏的高科技

  我国的“飞天”航天服和“望宇”登月服是航天科技领域的重要成果,它们融合了众多高科技成果,为航天员在宇宙太空和月球表面的活动提供了生命保障和作业支持。这些航天服不仅体现了我国航天科技的先进水平,还展示了我国在材料科学、结构设计、智能化技术等方面的创新能力和综合实力。

  从材料科技的角度看,“飞天”航天服和“望宇”登月服采用了多种高科技材料,以应对宇宙太空和月球表面极端的真空、高低温、月尘及宇宙射线等复杂环境。服装主体由多层结构组成,从内到外依次为内衣舒适层、保暖层、通风服和水冷服、气密限制层、隔热层和外保护层。内衣舒适层选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品,以确保航天员在长时间飞行过程中保持干爽舒适。保暖层使用保暖性好、热阻大、柔软且重量轻的合成纤维絮片、羊毛和丝绵等材料,为航天员提供稳定的温度环境。通风服和水冷服在航天员体热过高时,通过气流循环和液冷管线有效散热,保障生命体征稳定。气密限制层采用氯丁橡胶等具有良好气密性的材料制成,确保在真空环境下,航天员周围有一定的压力,以保护生命安全。隔热层由多层镀铝聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜制成,有效隔绝月球表面的极端温差变化。外保护层采用镀铝织物等高强度、高耐磨材料,防火、防热辐射,并抵御宇宙射线和微小陨石的撞击。

看!未来航天服这个样!

  无穹航天展上展出的航天服 新华社发

  在结构设计方面,“飞天”航天服和“望宇”登月服注重轻量化与小型化,以提高航天员的活动能力和减少能量消耗。“望宇”登月服整体重量较前代减轻20%左右,核心功能模块的集成度提高了30%以上。这种设计不仅提高了登月航天员的活动能力,还减少了能量消耗。航天服的关节部位经过特殊设计,采用低重力环境关节配置,增强了人服活动能力。登月航天员可以轻松完成蹲、弯腰、攀爬等动作,大大提高了月面作业效率。此外,“望宇”登月服的外观设计也融入了诸多中国元素,如飘带、传统甲胄等。上肢的飞天飘带宽厚稳健,下肢则借鉴火箭升空尾焰造型,形成“一飞冲天”的视觉效果。这种设计不仅体现了中国文化的独特魅力,还寄托了中国航天科技团队对载人登月的美好希冀。

  智能化与信息化是“飞天”航天服和“望宇”登月服的另一大亮点。胸前的多功能集成控制台集成了多种操作功能,航天员可以通过简单的操作完成复杂任务。这种设计提高了操作的便捷性和高效性。航天服的面罩采用全景式防眩光设计,提升了视觉工效。同时,头部两侧配置了长短焦距摄像机,可实现远近景视频摄录,为航天员提供了全方位的视觉支持。此外,航天服还集成了先进的通信系统,能够实现航天员与地面控制中心、其他航天员之间的实时通信,确保信息传递的及时性和准确性。

  在生命保障系统方面,“飞天”航天服和“望宇”登月服配备了全套生命支持系统,确保航天员在宇宙太空和月球表面的生存。通风与水冷系统通过气流循环和液冷管线有效散热,保障航天员在高温环境下的生命体征稳定。综合防护面料能够有效防护月面热环境及月尘影响,确保航天员在复杂环境中的安全。此外,航天服还具备可靠的通信能力,确保航天员与地面之间的联络畅通无阻。

  未来,“飞天”航天服和“望宇”登月服将朝着更加智能化、多功能集成和模块化的方向发展。智能化发展将使航天服具备更强的自主决策和环境感知能力,能够更好地适应复杂多变的宇宙太空和月球环境。多功能集成将进一步集成更多功能,如医疗监测、科学研究等,为航天员提供更多支持。模块化设计将使航天服的各个部件可以快速拆卸和更换,方便维护和修理,提高航天服的可靠性和使用寿命。

  2.航天服的前世今生

  一般情况下,航天服必须具备五个功能:保持航天员体温;保持压力平衡;阻挡强而有害的辐射;处理航天员的排泄物;提供氧及抽去二氧化碳。从功能上看,航天服有舱内航天服和舱外航天服两种。显然,“飞天”航天服属于舱外航天服。

  航天服是从飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能装备,从1965年美国人首次成功实现太空舱外活动至今,航天服的外观和细节历经种种变化,但其基本需求却始终没变。

  1961年,苏联SK-1宇航服诞生。苏联航天员尤里·加加林作为地球首次载人航天飞行的乘客,在“东方一号”宇宙飞船中穿的就是SK-1。SK-1不仅抗压而且有生命维持装备。

看!未来航天服这个样!

  中国登月服外观 新华社发

  1961年,美国推出了水星计划套装。该宇航服原型是飞行员的MK-4型抗压服,内层是有橡胶涂层的尼龙材质,外层由镀铝尼龙制成。这套宇航服能抵抗太空紫外线和热辐射。它的缺陷是当内压提高时,宇航员很难活动身体。1966年,美国研制出双子座宇航服。它的关节处采用充气的压力气囊和内部网状衬里来维持一定的压力,使宇航服整体膨胀的同时也能保持容易弯曲。它没有自己的生命维持系统,而是通过一根软管连接到飞船上来给宇航员提供氧气。1968年,美国研制出阿波罗宇航服。它有独立的生命维持系统,能提供氧气,空气流通,保持气压,过滤二氧化碳和冷却功能,可以让宇航员进行7小时左右的月球漫步,重量约80公斤。

  1973年,苏联研制出索科尔宇航服。它是一种救援服,设计的目的是让宇航员躺在飞船座椅上时感到舒服,不适合太空行走等船外活动。

  1973年,美国研制出A7LB宇航服。它是阿波罗宇航服的改进款,在液体冷却服模式下最长可以使用115小时,在非加压模式下可以使用14天。

  1977年,苏联研制出“海鹰”宇航服。它是半硬式设计的舱外宇航服,有着坚固的躯干和柔软的手臂。此后,苏联开始沿用“海鹰”航天服。

  1984年,美国研制出舱外移动套装。它用于航天飞机和国际空间站,能提供自身的环保,机动性和生命支持。2011年,美国研制出高级逃生服。它被戏称为南瓜套装。它根据人体造型把宇航服分成几个部分,分尺寸分批生产,加工成现成的服装。航天员只要从中选择合身的各部分,就可以组合成一套满意的宇航服。

  2019年,美国国家航空航天局公布出未来宇航服(XEMU)的概念图。XEMU是美国正在设计的一种新款宇航服。它可以适配所有宇航员的体型,不分男女。它的手臂移动性会比以往的宇航服更加灵活,能够使宇航员触摸到头顶和身体两侧。美国国家航空航天局不仅计划在月球使用它,也会在加以修改调整后用于未来的火星任务。近几年,SpaceX公司也不断推出和改进未来宇航服的设计,包括3D打印的头盔、通信设备、冷却系统和阻燃外层。

  3.人类步入太空的“保护罩”

  大胆想象一下,未来,当人类走向太空,踏上火星、登陆小行星……这些航天任务需要更多样的航天服。

  火星表面的环境极为恶劣,昼夜温差极大,辐射水平高,且存在微小陨石的威胁。因此,火星航天服将采用多层复合材料。外层为高强度、轻质的防热材料,能够抵御火星表面的极端温度变化和微小陨石的撞击。中间层为气密层,确保航天员在低压环境中能够正常呼吸和维持生命体征。内层则为舒适层,采用透气、吸湿的材料,保持航天员的体温和舒适度。此外,火星航天服将配备先进的生命保障系统,包括高效的氧气供应系统、二氧化碳去除系统、温度调节系统和辐射防护系统。氧气供应系统将通过电解水或化学反应生成氧气,确保航天员在火星表面的长时间活动。二氧化碳去除系统将采用先进的吸附材料,有效去除航天员呼出的二氧化碳,防止其在航天服内积聚。温度调节系统将通过液冷和通风技术,保持航天服内部的适宜温度。辐射防护系统将采用多层屏蔽材料,有效阻挡太阳和宇宙射线的辐射。

  登陆小行星需要的航天服,要具备极高的防护性能和适应性。小行星的表面通常布满岩石和碎石,重力极低,且缺乏大气层,对人体和设备造成严重威胁。因此,小行星航天服将采用极强的吸附装置,防止航天员意外飘走。

  飞出太阳系所需的航天服,要具备极高的性能和功能,以应对宇宙中的极端环境。太阳系外的宇宙环境充满了未知和挑战,包括极端的温度、强烈的辐射、微小陨石的撞击等。因此,太阳系外航天服需要具有长时间工作能力,同时由于距离地球太过遥远,只能智能自主完成相应任务。

  总之,未来的航天服将成为人类探索宇宙的重要装备,具备极高的性能和功能,能够应对各种复杂和严酷的挑战。随着科技的不断进步,未来的航天服将为人类探索宇宙提供更加可靠的保障。

  《光明日报》(2025年02月20日 16版)

[ 责编:孙琦 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 第二十二届中国·满洲里中俄蒙国际冰雪节开幕

  • 四川青峪口水库首台发电机组启动安装

独家策划

推荐阅读
由我国多家研发单位联合完成的两项降糖减重药物Ⅲ期临床研究成果,北京时间18日在线发表于国际科学顶级学术期刊《自然》(《Nature》)。
2025-12-19 09:51
一个国际团队12月17日发表于《自然》的研究显示,70岁以上人群中,近1/10患有阿尔茨海默病。
2025-12-19 09:51
近日,“大国重器”中国天眼(FAST)又传来好消息。截至2025年11月5日,它已发现脉冲星1170颗,远超同期其他望远镜发现总数。
2025-12-19 09:48
国家自然科学基金重大非共识项目日前正式启动试点,首批遴选出3项建议资助项目,支持科研人员在国际科技竞争“无人区”开辟研究方向。
2025-12-19 09:47
《物理世界》日前公布“2025年度十大科学突破”榜单,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果成功入选。
2025-12-19 09:45
中国科学技术大学教授潘建伟、张强等组成的研究团队与济南量子技术研究院、中国科学院半导体研究所等单位合作,通过混合集成分布式反馈激光器与薄膜铌酸锂光子芯片,成功实现了电泵浦片上集成的高亮度偏振量子纠缠光源,向集成化量子信息处理迈出重要一步。
2025-12-18 10:02
肺鱼,一种可以“绝境求生”的神奇生物,部分种类能在缺水时躲入泥中使用肺呼吸,直到雨季才复苏。借助高精度CT扫描与三维重建技术,乔妥、崔心东与团队其他成员对云南古嵴鱼展开了细致的关键形态特征观察。
2025-12-18 10:00
气温下降容易影响呼吸系统和循环系统。
2025-12-18 09:59
在这些应用成果中,人工智能大模型赋予机器人“大脑”,具身智能赋予机器人“小脑”与“四肢”,让它们学会像人一样思考和行动。蒸汽机延伸了人类的体能,计算机延伸了人类的智能,具身智能意味着一个“人机共生”的新纪元——机器人不再是冷冰冰的机器,而是生产生活中的得力伙伴。
2025-12-18 09:50
其中,“泛在操作系统”“高性能制造”“深部固体资源流态化开采”“超级微创手术”4项体系化新名词,均为我国科学家率先提出。超级微创手术经由自然腔道、隧道、穿刺通道、多腔隙通道,构建起覆盖全器官系统的技术体系。
2025-12-18 09:49
当晨曦穿透亚马孙雨林的薄雾,一组由废旧手机改装的声学传感器正竖起“耳朵”,人工智能(AI)模型在毫秒间分辨出三公里外链锯切割树干的异常声响。这一由AI编织的生态防护网络,正以超越人类感知的速度与精度,重构全球生态环境保护的技术版图。
2025-12-18 09:46
近期,一款名为重力眼罩的产品在各大电商平台迅速走红,成为众多消费者追捧的“助眠神器”。在首都医科大学附属北京世纪坛医院眼科主任医师解晓斌看来,商家宣传的“精准按压穴位”大多是营销话术,重力眼罩的助眠原理并非穴位按压。
2025-12-17 09:45
我1999年从海外回国,26年来,有两个梦日夜萦绕在脑海:一是作为一名物理学者征服世界级难题的“量子梦”,二是作为高等教育工作者为祖国培养一流人才、抢占科技高地的“强国梦”。
2025-12-17 09:40
2022年,我全职加入清华大学,建立求真书院,立志在中国本土培养更多数学人才。 展望“十五五”,国际形势风云激荡,我们要以高瞻远瞩的战略定力,在中国本土培育一批有能力、有魄力、敢于挑战前沿的年轻领军学者。
2025-12-17 09:39
《2022版中国科普期刊概览与目录》为科普成果认定提供了统一标尺。
2025-12-17 09:43
“不断地优化和发展新的专业结构,这是高校本身要做的。”北京林业大学校长李召虎表示,在高等教育不断发展的进程中,满足并引领社会发展是核心逻辑。
2025-12-17 09:23
题:抗流感、重养生,巧用中医方法安度寒冬 齐文升说,此时应尽量早睡晚起;饮食应减少生冷寒凉之物,适当食用牛羊肉、桂圆、核桃等温补食材,怕上火可适当添加银耳、百合或山药。
2025-12-17 09:46
长途出行,电动汽车、充电桩随处可见;冬天取暖,不再以烧煤为主,而转为电采暖……今天,我们身边用能电气化的场景愈发常见。
2025-12-16 10:13
记者从2026中国信通院深度观察报告会上获悉:“十四五”时期,我国6G发展处于愿景需求定义清晰、技术突破初见成效、标准研究全面启动的关键阶段。
2025-12-16 10:06
相较西方国家而言,中国现代科研体系起步较晚,直至改革开放后才重建硕博制度,科研力量逐步壮大。(作者系中国科学院院士,本报记者冯丽妃据其在新疆科普专家报告团活动中的发言整理)  《中国科学报》 (2025-12-16 第1版 要闻)
2025-12-16 10:02
加载更多