按我国空间站建设计划，问天实验舱将于今年本月上旬发射，其气闸舱将代替节点舱成为空间站的主份气闸舱，也就是说，未来航天员将在问天实验舱内穿脱舱外航天服执行出舱任务。
通常，我们对于航天员的第一印象就是身着航天服飞行在宇宙中，但其实航天服（俄罗斯和美国称宇航服）根据使用场景大致可分为两类：舱内以及舱外。其中舱内航天服一般与舱内设备连接获取电能、氧气等，用于在航天器密封舱压力下降到不适合人类生存时为航天员营造服内压力环境，保证航天员的生命安全。而舱外航天服更为复杂，是航天员在出舱活动中抵御高真空、极端温度、强辐射、微流星等恶劣的太空环境的必须装备。在我国空间站建造的过程中，有越来越多的舱外工作需求，从神舟十二号开始，出舱活动成了每一个飞行乘组的必选任务，舱外服的可靠性直接决定了任务的成败。
舱内
人类第一套舱内服
鲜为人知的是，航天服的历史其实起源于航空，即为喷气式飞机飞行员准备的压力防护服，用来在极端高度的低压、低氧环境下保护飞行员的生命安全。此类防护服一般由橡胶制成，表面覆盖有硬质织物，飞机加压舱一旦失压，连接防护服的软管会从机舱内氧瓶向防护服中输送氧气，从而使防护服内部保持一定的压力。
人类第一套真正的航天用压力服诞生于苏联，是尤里·加加林（第一位进入太空的人类）在 1961年穿的sk-1宇航服，它是一套舱内航天服，从su-9 喷气式战斗机飞行员使用的“vorkuta”套装改进而来。增加了新型头盔，并安装了压力传感器，一旦压力传感器测量到舱内失压（压力过低），头盔的透明面罩会自动落下，保护航天员的生命安全。
苏联sk-1宇航服（图片来源：wikipedia）
水星计划舱内服
无独有偶，美国nasa 的水星计划（1958-1963年，是将第一批美国宇航员送入太空的计划）采用的舱内压力服，也使用了航空压力防护服的原理，并在其基础上增加了镀铝尼龙层、系带靴子、手套和新型头盔。宇航服内的氧气通过位于腰部的“脐带”供应，然后通过头盔右侧的软管排出，在供氧的同时带走了服内的部分热量起到冷却的作用。
美国水星计划宇航服（图片来源：wikipedia）
我国的舱内服
按照航天任务的传统，在飞船的上升段以及返回段，为应对可能发生的失压情况都要求航天员身着舱内服，我国也不例外，同样地，我国舱内服也是通过脐带与飞船连接，实现供电、通风以及应急状态下的供氧。在登上飞船之前，通过航天员手持的设备来供电及通风。
神舟十二号乘组出征（图片来源：中国载人航天凯发k8国际首页登录官网）
space x舱内服
宇航员们在spacex的龙飞船飞行任务中穿着的宇航服可以被成为颜值最高的宇航服，它其实是舱内服，并不具备独立的压力控制、供氧等功能，仅重 9 公斤，外观时尚、呈白色，大腿上的连接点可以连接龙飞船实现供电和供氧。每套服装都是为宇航员量身定制的，以获得最佳的舒适度，并配有 3d 打印头盔。其手套与触摸屏兼容，可与龙飞船的仪表板配合使用。
龙飞船飞行任务舱内服（图片来源：spacex）
舱外
人类第一套舱外服
人类第一套舱外航天服“berkut”同样由苏联制造，在1965年与阿列克谢·列昂诺夫（第一位太空行走的人类）一起在“上升2号”飞船任务中完成了12分钟的舱外行走。该服装有不需要舱内供氧的独立的生命支持系统，带有能支持45分钟舱外活动的氧气。对于舱外服来说，供氧和压力控制之外，最重要的功能就是温度控制，因为在舱外阳光的直射下，物体表面温度会高达100℃。为此“berkut”增加了真空隔热层，表面有铝质层，而且层与层之间有一定的间隙，以减少热量传递，此外薄膜织物层铺设有特殊的网状材料来提高热阻，进一步加强温度控制的效果，但代价是航天员的行动受到了很大的限制。
头盔面罩改进为近半厘米厚的有色有机玻璃制成的特殊滤光片，用于降低光强，同时将太阳光谱中具有生物危险的光滤除。
苏联berkut舱外服（图片来源：wikipedia）
双子座计划舱外服
美国紧跟苏联，双子座计划（1965-1966年）也安排了太空行走这项极具挑战的任务。不同于苏联的设计，双子座计划舱外服仍通过连接航天器的“脐带”给服内供氧。内部采用了橡胶气囊保证宇航服的严格密封，因此，宇航员表示该宇航服内很热而且非常僵硬，行动不便。
美国双子座计划宇航服（图片来源：wikipedia）
阿波罗计划登月服
阿波罗登月任务对于当时的美国来说显然是难度最大的舱外任务，航天员必须离开密封舱较远距离在月面活动较长时间，而且月球表面的温度范围比低地球轨道更广，约为-130~160℃。所以登月服虽然以双子座计划的舱外服为基础，但是加强了温控功能，设计了专门应对月壤及岩石的靴子，而且不再像双子座计划那样依靠航天器来供氧，而是增加了“便携式生命支持系统(plss)”，即我们通常所说的“背包”。
也就是说，阿波罗计划使用的舱外服由两大部分构成：压力服背包。其中压力服的组成部分包括：由13层材料构成的放热、防辐射、防微流星、密封的服装，内部用于降温的3层液体冷却和通风服，以及其他配件。背包用来为服装内提供氧气、电力、冷却水，去除二氧化碳，并配置有无线电通信设备和报警系统。后来的天空实验室、航天飞机、国际空间站使用的舱外服都采用类似的“背包”系统。
阿波罗11号登月服（图片来源：esa）
能独立飞行的舱外服
从阿波罗之后，舱外服都不使用脐带来供电、供氧了，而是通过背包来实现舱外服的独立运转，但是仍需要一条系绳将航天员与航天器连接在一起，以防航天员飘走无法返回。而美国的被称为“舱外机动装置”的宇航服由于背包带有喷气装置，在舱外航天员通过该装置控制自己的姿态、前进方向，所以不需要束缚就能远离和接近航天器。1984年，美国宇航员布鲁斯·麦坎德莱斯（bruce mccandless）在航天飞机sts-41b任务中，身着该舱外服，在没有系绳和脐带电缆与航天器相联的情况下开展太空行走，最远时飞离航天飞机达98米。
航天飞机sts-41b舱外行走画面（图片来源：wikipedia）
我国的“飞天”舱外服
相信大家对我国的“飞天”舱外航天服并不陌生，“飞天”服专为长达七个小时的太空行走任务而设计。神舟七号航天员翟志刚身着“飞天”完成了我国首次舱外行走任务，神舟十二号、十三号乘组身着第二代“飞天”完成了数次空间站建设过程中的舱外工作。
神舟十三号航天员身着“飞天”出舱画面（图片来源：中国载人航天凯发k8国际首页登录官网）
科学审核：杨宇光，中国航天科普大使，国际宇航联空间运输委员会副主席
责任编辑：王鹏鹏
