更新时间：2024-09-19 18:25
舱外航天服是一个微型的航天器，是航天员走出航天器到舱外作业时必须穿戴的防护装备，以便把航天员的身体与太空恶劣环境隔离开来，并向航天员提供一个相当于地面的环境。。舱外航天服大约重275磅，除了具有舱内航天服所有的功能外，还增加了防辐射、隔热、防微陨石、防紫外线等功能，在服装内增加了液冷系统（液冷服）。
舱外航天服是航天员在出舱活动过程中使用的航天服，能够将航天员的身体与太空恶劣环境隔离开来，为航天员提供安全有效的环境防护、密闭空间的环境控制和生命保障，相当于一个微型航天器。
在舱外活动（EVA）早期，如苏联“上升-2”号、美国“双子星座”号和“阿波罗”号软式航天服，其中的压力服主体部件，既用于舱内使用，也用于舱外使用。当航天服与舱内生命保障系统联合使用时，在舱内应急时保障航天员的生命安全，为舱内航天服；当航天服配置真空屏蔽隔热服，与便携式生命保障系统联合使用时，作为舱外航天服（EMU），用于舱外活动。这种多用途方式的航天服，在作为舱外活动使用时，可靠性下降；而作为舱内航天服使用时，又增加了不必要的复杂性。为此，美国从航天飞机开始，苏联从“礼炮”号航天计划开始，改变了这种设计思想，将航天服分为舱内航天服和舱外航天服两类。舱外航天服结构更复杂，除了具有舱内航天服的功能结构外，还具有隔热和防微流星/碎片冲击等功能。另外，航天服内尚增加有液冷服，用于排出身体代谢产热，保证体热平衡；除此以外，还配置出舱面窗组件（滤光器），具有防紫外线功能。
俄罗斯使用的“KB-2”舱内航天服和美国使用的航天飞机发射/再入服仍采用传统的软式服装结构，而舱外航天服则采用高可靠性、可重复使用的半硬式服装结构，即硬质的上躯干和软质的裤腿与袖子。美国于1980年和1988年先后研制出高压、半硬式（AX-5型）和全硬式（Mark III型）舱外压力服样品。AX-5型压力服是由铝合金和不锈钢制成。Mark III型压力服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。工作压力为57.2kPa，在出舱前不需要吸氧排氮。服装使用简单、可靠，工作寿命长。但由于这种服装结构尺寸、容积和质量较大，穿着工作时需要施加的力大，易导致航天员快速疲劳，尚未用于航天飞行使用。
美国在“阿波罗”计划以后，重点发展舱外航天服。“双子星座”号舱外航天服采用脐带式生保系统，由舱内通过脐带（长约8m～18m）向舱外航天服供氧和控制各种环境参数。从“阿波罗”开始，舱外航天服采用了便携式（背包式）生保系统。航天飞机舱外航天服由量体裁衣改为组合式，由10个不同尺码标准的部件组成，每个部件有5个尺寸供选用，连接部用锁栓固定，便于更换和维修。活动关节采用气密轴承和铝制卡环。随着舱外活动的次数增多、时间和距离的延长，发展了载人机动装置，运载航天员离开航天器，可在太空巡游。
苏联发展EMU的步伐和美国相似。在20世纪70年代研制了半硬式舱外航天服（ORLAN-D）1977年12月在“礼炮6”号上进行舱外活动试验，主要检验进、出舱的能力以及在舱外操作和修理的能力。在此基础上经多次改进，形成了“和平”号用的舱外航天服（ORLAN-DMA，M），可在舱外连续工作6～7小时。
美国和俄罗斯在载人舱外活动中使用的各种舱外航天服及其结构特点如表1～4所示。
“飞天”舱外航天服
舱外航天服由服装、头盔、手套和航天靴等组成，其中最复杂的是服装，由多层组成。最里层是衬里和尿收集装置；衬里外是用于散热的液冷通风层；液冷通风层外是用于产生一定压力的加压气密层；然后是限制加压气密层向外膨胀的限制层；限制层外是对付舱外大温差变化的隔热层；最外面是保护层，它由多种纤维复合织物制成，具有良好的柔软性，耐穿透、耐磨损、耐高温、耐燃烧、耐腐蚀，还有防辐射的功能和连接其他装具的接口。
舱外航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成，其中的头盔壳所用材料具有强度大、抗冲击等优点。在出舱前，头盔面窗的内部要喷上防雾剂。手套与服装通过腕圈接连，靴子由压力靴和舱外热防护套靴组成。
舱外航天服在背部装有提供氧气等维持生命所需各种条件的便携式生命保障系统。如果太空行走时间较长，舱外航天服内要装有饮水袋。在饮水管的旁边还有一个放置食物棒的长孔，航天员只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒状食品。
重量：120公斤
颜色：白色
造价：约3000万元
组成：用料软硬结合，从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下肢、压力手套、靴子
适用：四肢装有调节带，通过调节上臂、小臂和下肢的长度，身高1.60米-1.80米的人都能穿上
耐力：可支持4个小时舱外活动，并可重复使用5次
上肢关节
巧妙地利用仿生结构，使关节活动更加自如。
腕镜
手腕处装有一面小镜子，航天员可以通过它随时察看自己身上的各种开关。
背包
高1.3米，是航天服穿脱(进出)口的密封门，在背包壳体内安装舱外航天服生保设备，背包壳体下端安装有挂包、备用氧瓶等。背包关闭通过拉紧钢索和操作关闭手柄完成。
头盔
经过科研攻关，“飞天”航天服头盔的视野比其他同类产品要大。
摄像头 头盔还有摄像头，可拍摄航天员出舱操作。
照明灯 两侧各一照明灯，可照亮服装胸前部分，方便航天员在阴暗面操作。
报警指示灯 两侧有报警指示灯，一旦服装出现泄露报警灯闪。同时还有语言报警。
面窗 其面窗4层，2层充压结构，2层之间充高纯氮气，防结雾，外面是防护面窗，外层是滤光面窗，对太阳光折射率低，迎着光照面可拉下它。
手套
为每位航天员量身定做，看上去特别厚实，有点像拳击手套。
外层 热防护手套外层为纤维织物，有两层气密，使用特殊隔热橡胶材料，能耐受高温到100℃。
指尖 指尖部分，只有一层气密层，保持触觉。手指背部位内有两层真空屏蔽隔热层。
手心 在手心握物部位设置有凸粒状橡胶，主要为防滑。手套可握住25毫米的铅笔粗细的东西。
热防护盖片 在手背有可翻折的热防护盖片，用于覆盖手指部位，提高此部位的热防护能力和保证手指的关节活动性。
手表
专门设计的航天手表，材料适合航天特殊环境。
外观 它比一般手表表盘大，实现功能也比普通手表多，上有三个小表盘，分别是小时、分钟、秒。可以读北京时间和飞行时间，另外可以转动表盘记时。
用途 航天手表可让航天员在漆黑的太空中，清楚地知道地球的昼夜之分。保障航天员的生活规律与地球同步，不至于打乱生物钟。
衣料
航天服须真空屏蔽隔热，所用织物要多种织法结合起来才能达到强度要求。
层次 航天服6层：由特殊防静电处理过的棉布织成的舒适层、橡胶质地的备份气密层、复合关节结构组成的主气密层、涤纶面料的限制层、通过热反射来实现隔热的隔热层、最外面的外防护层。躯干达到7层，最厚的是挂包有20层。（本段资料由无常冥提供）
新型舱外航天服
新型舱外航天服只有一个型号，不分男女、不限尺寸，可调节适应每位航天员的体型。航天员离开空间站进入太空，将面临300多度的温差、空间辐射等一系列的考验，新一代的舱外航天服作为微型的航天器，能在满足穿着舒适、节省体能的前提下，最大限度保证航天员出舱活动时在绝对安全的环境中，开展一系列的空间站复杂操作和相关载荷试验。
我国太空行走第一人翟志刚2008年穿的“飞天”舱外航天服质量为120千克，高2米，配有1.30米高的生命保障系统背包，可支持至少4小时的舱外活动，能重复使用5次以上，价值3000多万人民币。
它从内到外分6层：舒适层、备份气密层、主气密层、限制层、隔热层、外防护层，具备防辐射、温度调节和压力调节等功能，还有完备的生命保障系统。服装的四肢装有调节带，通过调节上臂、小臂和下肢的长度，身高1.60～1.80米的人都能穿上这套衣服。最外层防护材料可耐受±100℃左右的温差变化。
壳体为铝合金薄壁硬体结构，厚度1.5毫米，抗压能力超过120千帕，经得起地面运输、火箭发射时的震动，还能连接服装各个部位，承受整套服装120千克质量。
“飞天”舱外服采用整体拟人形态半硬式密封结构（躯干是硬式结构，四肢是软式结构），及后背铰链门式穿脱机构；采用闭式循环非再生式环控生保系统，由高压氧瓶供氧，使用40千帕纯氧压力制度，主要采用水升华器技术实现主动热防护；遥测与控制系统把舱外航天服的工程参数、航天员的生理参数和话音信号，利用“脐带”方式有线下传或遥测设备无线下传；可由“脐带”模式舱载供电，也能由服装电池自主供电。
其指尖部分只有1层气密层，以保持触觉，手指其余部位内有2层真空屏蔽隔热层。手套的手背处装有可以翻折的热防护盖片，它不仅能提高手指的热防护能力，还能保证手指的关节活动性。在手套的握物部位设置有防滑的凸粒状橡胶。
重而不笨、行动灵活是“飞天”舱外服一大特点。它巧妙地利用了仿生结构，使关节活动更自如。其上下肢的所有关节处使用了气密轴承，使航天员的手脚可随意转动，又能严格保证气密性。其背包是航天服穿脱口的密封门，在背包内安装了舱外航天服生保设备，背包壳体下端装有备用氧瓶等。背包关闭通过拉紧钢索和操作关闭手柄完成。
“飞天”舱外服头盔的视野比其他同类产品要大；头盔上装有摄像头，可拍摄航天员出舱操作；两侧各有1个照明灯，可照亮服装胸前部分，方便航天员在阴暗面操作；两侧有报警指示灯，在舱外服出现泄露时闪动报警，同时还有语言报警。它的面窗有4层：其中里面两层为充压结构，即两层之间充高纯氮气和防雾剂，外面是防护面窗，最外层是镀金的滤光面窗，对太阳光折射率低，防止太阳光线直接照射人眼。
躯干外壳装有：电控台、气液控制台、气液组合插座、应急供氧管、电脐带。仅十几平方厘米的电控台里有照明、数码管控、机械式压力表等9个开关，汉语辞典大小的气液控制台里集成了20多种阀门。
出舱通信分为无线和有线两种方式，它们互为备份，但以无线通信为主。有线通信通过连接航天员腰部左侧的8米长“电脐带”来实现，用于传输航天员生理参数，还可与地面直接通话。里面有很细的钢缆，不仅能提供备份通信或者能源，也起到一定的安全防护作用。但主要靠舱外服胸甲右下侧伸出的两根一长一短的橘黄色安全系绳及其挂钩来保障安全。它们内部有弹簧，最长可拉至3米，承受1吨的拉力，我国的设备可保证2～3倍的安全余量。
在电控系统上，“飞天”舱外服全部采用数字信号处理，显示屏则采用最先进的有机发光显示器技术，使显示器更大、更薄、更省电、更能耐受高低温，显示色彩更艳丽。
据悉，这次神舟十二号航天员将穿着进行了大量改进与升级的“飞天”舱外服，它已经组装完毕，高度在2米左右，重100多公斤，可支持更长时间的舱外活动，重复使用次数更多，关节处更加灵活。舱外服的整体效能、可靠性、舒适性有了进一步提高，舱外服的操作动作和信息识别更加迅速、准确，科技感更强，同时具有中国的审美识别性。
神舟十二号航天员刘伯明表示：“我很期待站在机械臂末端那一刻，面向整个茫茫宇宙，随着机械臂摆动，会有一种飞翔的感觉。”的确，我们所有人都很期待那一刻。
海鹰-D型出舱活动航天服
海鹰-D型出舱活动航天服是在苏联登月用的海鹰航天服的基础上经改进而成，主要在礼炮6号太空站上使用，但在礼炮7号的早期也曾经使用过。 海鹰-D型航天服由硬的胸甲和软的织物构成。服装背部有背包，背包里是生命保障系统，同时又是进入服装的入口和密封盖。硬的胸甲由1毫米厚的铝合金制成。胸甲上还装有带玻璃面窗的头盔。服装的软体部分由10层织物构成。这10层织物从外向里分别是：(1)用耐热尼龙制作的外防护层；(2)用多层织物制成的隔热和防流星体层；(3)外限制层，用聚酯纤维织物制成，限制下面的气囊在加压时向外膨胀；(4)主加压气囊层；9(5)辅助加压气囊层；(6)加压层的衬里；(7)氧气输送管道；(8)气体循环空间；(9)液冷服；(10)耐穿衬衫。 整套服装重量，包括各种消耗品在内，为70千克。早期服装的灵活性很差，航天员在几小时的太空行走后，体重平均下降3千克。主要是在太空工作时，为克服服装的阻力而大量用力，引起大量出汗，最后导致身体的水分丧失。这种服装只能在舱外工作3.5至5.0小时。服装在舱外工作时间不长的原因是热调节系统存在问题,因此在后来的海鹰-DM航天服上进行了重新设计。服装还带有一根25米长的脐带，用于供电和通信。 海鹰-DM航天服在很多方面做了改进，特别是增加了服装的自主性和提高了灵活性。例如服装的髋关节经过改进后不仅更加灵活，而且简化了裤子的设计，减少了服装的臀围。但是航天员认为，礼炮7号空间站上太空行走的任务比较简单，因此提高髋关节的灵活性没有多大意义。
海鹰-DMA型出舱活动航天服
海鹰-DMA型出舱活动航天服于1988年10月20日在和平号空间站上首次使用。两名苏联航天员穿着这种新型航天服在舱外工作4小时零12分钟。这种新型航天服的使用寿命仅为4年。使用寿命不长的原因是用了很多橡胶、皮革和棉纺织品，这些天然服装材料没有人工合成纤维耐用。这种服装的一个特点是可以在空间站上由航天员自行维修，而且不需要地面上的技术人员指导。穿着这种服装，苏联航天员每次太空行走时间大约5小时，总共可以完成50小时的太空行走。但是如果对服装上的软材料能定期维修和更换，这种服装能在轨道上完成15至20次太空行走。 每次太空行走以后，必须将服装的上下都擦拭干净，晾干，并挂在气闸舱内用通风设备进行通风，以防止生长细菌和真菌。超过使用寿命的服装，被放进进步号货船内，当货运飞船再入大气层时与货运飞船一同烧毁。 苏联设计的所有海鹰型航天服都是从背后穿脱衣服。这就是说，服装的背包既有生命保障系统，又有服装的进出口，以供航天员穿脱服装，而且背包上还有关闭进出口的密封盖。进出口高792毫米，宽396毫米。背包是从左侧用铰链与服装的刚性上半身相连。在密封盖关闭时，服装进出口处的密封装置能可靠地将进出口密封住。 服装的刚性上半身是用铝板经冲压和焊接而成。冲压时使用特制的金属模型，冲压件上焊接有各种机加工的金属环，如腰环、背部的进出口环和肩部的袖孔环。在冲压件的里面还涂抹一层橡胶，以便对打眼孔和焊缝等进行密封。在一些关键部位又用橡胶片进一步密封。焊接采用氦弧焊和接触焊两种，焊接后还要用X光机和染料进行测试。相比而言，服装刚性上半身的这种制作方法既简单又经济。 海鹰型服装的液冷系统使用一种多孔的盘式升华器，这种升华器每小时能带走航天员的代谢产热300至460瓦，但峰值速率在短时间内可达到698瓦。航天员在太空行走时，代谢产热一般是400瓦。冷却液入口的温度在2℃至31℃之间变化；冷却液循环泵的工作压力可以从20到30千帕。 海鹰-DMA型航天服的液冷服只有冷却功能，没有通风功能，因此服装内还缝有3根并行的聚氯乙烯通气管，专门作为通风用。 这种服装的生命保障系统跟以前的服装相比，虽然还保留脐带，但是服装的自主性明显提高。特别是生命保障系统的分系统和结构，很容易就在轨道上进行维修和更换，如氧气瓶、电源、无线电通信设备和天线等，因为这些东西是直接安放在背包的密封盖上的，仅简单地用带子扣住。另外在密封盖上还安装有加压、通风和呼吸用气体的循环回路以及冷却液回路。
海鹰-M型出舱活动航天服
海鹰-M型出舱活动航天服是在海鹰-DMA型航天服的基础上发展起来的。海鹰-M型航天服最初是为和平号空间站设计的,从1997年4月开始有3套服装在和平号空间站上使用过,曾经完成3次太空行走,每次太空行走时间在5小时左右。 俄罗斯参加美国的国际空间站计划以后,为了适应国际空间站的特殊要求，美国希望俄罗斯进一步提高海鹰型出舱活动航天服的性能，因此俄罗斯对海鹰-M型出舱活动航天服进行了改进。2001年这种专门为国际空间站生产的出舱活动航天服开始在站上使用。 海鹰-M型航天服虽然也是半刚性结构,但与海鹰-DMA型服装相比,其性能有很大提高。除了部分满足国际空间站的要求、有较高的可靠性、增加了太空行走的次数和改进了电子通信系统的性能以外,最重要的是提高了服装的活动性,特别是提高了手臂、躯干和髋关节的活动性,同时对服装的胸甲和手套也做了很大的改进。 不过海鹰-M型出舱活动航天服并没有完全满足国际空间站的要求，特别是很多女航天员还没有合适的航天服穿用;航天服的一些关节部位,灵活性还不够理想。
2024年5月，美国SpaceX公司正式发布舱外航天服，将用于首次商业太空行走。
SpaceX公司已完成舱外航天服的全部地面测试，载人龙飞船和4套舱外航天服模拟器均完成了真空室内的减压测试。考虑到预期任务飞行高度以及飞越范艾伦辐射带的要求，SpaceX公司对潜在的宇宙辐射和微流星体、轨道碎片撞击等问题进行了风险评估，确保在可接受的范围内。
从展示情况和出舱活动方案来看，新型舱外航天服在功能上与现役型号存在明显差异。比如，新型舱外航天服没有独立的维生系统，而是通过“脐带”连接飞船设备，获取氧气，维持气压、温度和湿度等生命条件，因此无法保障穿戴者长时间在太空中作业，活动范围相对受限。由于预计出舱时间很短，新型舱外航天服也没有专门配置液冷温控体系。正是在这些因素的综合作用下，SpaceX公司打造了堪称最轻薄灵活的舱外航天服，还计划最终将舱外/舱内航天服合二为一，应对更多太空任务场景。
新型舱外航天服给外界的第一观感是更加厚实，配备了密封件和压力阀，帮助穿戴者在太空行走期间保持增压状态。为了保障安全，新型舱外航天服一些部位使用了猎鹰9火箭和龙飞船验证过的新型热管理纺织品和阻燃材料，具有出色的热控制和真空防护能力，设计上能够抵御一定尺寸的微流星体和轨道碎片。通过运用新材料、新工艺和关节设计，新型舱外航天服加压后，确保穿戴者的灵活性更佳，非加压状态下，体感更加舒适。
新型航天头盔也有门道：利用3D打印技术制成，面罩经过防雾处理，通过铜和氧化铟锡涂层降低了日照强光影响，降低成本。借助摄像头和面窗显示器，穿戴者在出舱活动中能够实时掌握压力、温度、湿度等状态信息。