世界上有幾套艙外宇航服?前段時間，我國首部硬科幻電影《流浪地球》引爆票房，成為了大衆讨論的熱門話題影片中的冰封城市、空間站、懸浮在空中的巨大木星給觀衆帶來了前所未有的視覺盛宴而在宣傳海報和那麼今天我就帶大家了解一下航天服中的防護材料影片裡我們可以看到一種十分關鍵的裝備--------帶有透明頭盔的現代化航天服，我來為大家科普一下關于世界上有幾套艙外宇航服?下面希望有你要的答案，我們一起來看看吧!

世界上有幾套艙外宇航服

前段時間，我國首部硬科幻電影《流浪地球》引爆票房，成為了大衆讨論的熱門話題。影片中的冰封城市、空間站、懸浮在空中的巨大木星給觀衆帶來了前所未有的視覺盛宴。而在宣傳海報和那麼今天我就帶大家了解一下航天服中的防護材料。影片裡我們可以看到一種十分關鍵的裝備--------帶有透明頭盔的現代化航天服。

衆所周知，外太空的環境與适宜人類的環境有着巨大的差别，外太空不僅沒有人賴以生存的氧氣，而且濕度與大氣壓遠低于地表，溫度範圍為-140—180°C，因此如果一個航天員不穿航空服，那麼他在外太空必死無疑。人們在上個世紀50年代即開始構想把人送向太空的時候，為了解決由于環境差異帶來的一系列問題，航天服就開始了它的研制過程。1961年4月12日由蘇聯航天員尤裡加加林在航天飛行中首先使用航天服。随着載人航天事業的發展，航天服在技術上取得了長足的進步。

尤裡加加林

航天服可分為艙内航天服 (IVA spacesuit) 、艙外航天服 (EVA spacesuit)和艙内艙外航天服 (IEVA spacesuit) 三大類。一身合格的航天服要解決以上所有的環境問題，這就使得航天服的首要條件是不能漏氣，而且需要選擇良好的隔熱材料。航天服也要兼具一定的活動性與操作性，這就需要服裝要具有一定的柔韌性，這樣手指還有各個關節才可以活動，以便宇航員能夠完成正常的太空任務。除此之外材料的密度要小強度大（即比強度大），這樣才能做出比較薄的比較輕便的服裝，而且可以在火箭上升、返回艙返回陸地時保護宇航員安全，也不會因為服裝内外氣壓差異而導緻服裝損壞，最後航天服還要抵禦外太空的各種輻射和微流隕塵。可以看出為了能滿足以上所有要求，單用一種材料是不行的，而且傳統的服裝材料如棉、麻等等肯定是不符合要求的，這就需要科學家們研發一種能夠完全滿足以上标準的新型服裝材料。

艙内航天服

艙外航天服

航天服常用的非金屬材料有合成纖維、合成橡膠、薄膜、塗料和粘合劑等，均為聚合物材料。這類材料多具有高強度、高彈性、低比重、耐磨、化學性能穩定、柔軟等特點。航天服常用的金屬材料是鋁。下面我就按艙内航天服與艙外航天服兩個角度分别介紹一下所需要的具體材料。

艙内航天服主要有外套層、限制氣密層。

外套層材料斷裂強度為1.47~2.94kN，斷裂伸長率不大于20%，撕裂強度為0.098—0.1471KN，單位面積質量0.2kg/m²，耐磨次數不小于5000次，并具有耐折、阻燃、防靜電、熱氧穩定性好等性能。在低壓條件下不放出有毒氣體。常用的外罩材料主要有聚間苯二甲酰間苯二胺，俗稱為HT1的織物，塗聚四氟乙烯的纖維織物，聚酯纖維織物等。

限制氣密層包括限制層與氣密層。限制層材料斷裂強度要求更高為1.76—2.94kN，斷裂伸長率不大于15 %，其他要求與外套層相同，氣密層在壓差為55.IkPa時，材料的漏氣量不大于5ml/(min·m²)，并具有柔軟、耐磨、耐老化、防靜電、阻燃等性能，材料不産生對人有害的氣體和難聞的氣味。由于二者多是結合在一起的整體結構，特别是硬胎結構（橡膠與織物模壓成型），故合稱為氣密限制層。氣密層應選用漏氣量甚微的膠卡或膠布。采用縫紉成型的軟胎結構時，由于膠布具有一定的漏氣量難以維持在最低水平。為了減少由地面上攜帶到空間氣體容量，必須盡量降低漏氣量。近年來，由于采用了硬胎的模壓成型，此問題得到了較好的解決。

艙内航天服結構

艙外航天服有外套層、限制氣密層、隔熱屏蔽層、液冷層和塗層。

艙外航天服外套層除具備艙内航天服外套層材料性能以外，對太陽輻射的反射率高，即對波長為 0.36～0.75 微米的可見光的吸收系數越低越好，顔色應選用白色或在織物的表面鍍鋁。在熱真空、原子氧、電磁輻射、低能粒子輻射、微流隕塵等環境因素作用下，穩定性高、質量損失不得超過10%。複合材料應具備剛度大、變形小的性能，幾何尺寸在高真空、高溫交變、輻射等條件下應保持極高的穩定性，交接面不産生收縮變形和微裂紋。比如用氯丁橡膠尼龍布做一個防護層。

限制氣密層除具備艙内航天服限制氣密層材料性能以外，在熱真空條件下，穩定性好，材料質量損失不應超過10 %。材料織物組織結構各向同性。

隔熱屏蔽層該層的用途是保護航天員在艙外活動時，不受外界環境過熱或過冷的侵襲。屏蔽材料在輻射熱源為8.4J/(cm²·min)的輻射條件下，反射率大于90%，吸收率/輻射率的比值小，耐折疊、鍍層不氧化、不脫落，能防低能質子、電子和X射線。隔熱材料應比重輕，熱導系數小，壓縮彈性好，主要是纖維類材料，最近也在研究用氣凝膠等新型材料制造。屏闆或稱屏蔽層是由10mm厚的鋁箔，或用表面鍍鋁的塑料薄膜制成，後者的優點是強度大，重量輕，導熱系數也低。通常采用的是有金屬鍍膜的聚酯薄膜（或聚酰胺薄膜）和卡普龍編制的網狀襯墊制成的。

液冷層是将艙内航天服的通風散熱層管内的氣體改為液體而成。航天員在艙外作業有時長達幾個小時，身體産生的熱量多，靠氣體散熱達不到散熱要求，而液态冷卻工質就可很好把熱散掉，液冷層材料的熱導系數大，漏水量要求不大于0.5ml/h, 耐水壓大于261.7kPa/cm²水解穩定性好。

我國的艙外航天服

由于航天充氣手套與航天靴的組成成分與航空服類似，我們不再單獨介紹。下面我們就以神舟七号為例了解一下防護頭盔。

“神七”宇航員太空漫步任務

防護頭盔不僅要具有航天服的基本功能，而且要具有透光率高，還需要解決通信、宇航員行走及生命保障系統等方面的需求。艙外航天服頭盔組件殼體為玻璃鋼複合材料，殼體的成型方法最終采用熱壓罐真空輔助成型法。聚合物基複合材料的突出優點是比強度和比模量高。比強度是材料的強度與密度之比值，比模量是材料的模量與密度之比值，其量綱均為長度。在質量相等前提下，它是衡量材料承載能力和剛度特性的指标，對于在空中或太空中工作的航空航天結構材料來講無疑是非常重要的力學性能。

熱壓罐真空輔助成型法

一身航天服折射出的是整個材料科學的進步，航空航天材料是材料學科發展的重點方向之一，如果沒有材料學的進步，人們也實現不了飛天夢。材料的發展為航空航天事業提供了物質基礎，相信幾十億年後随着技術的不斷發展，人們可以将流浪地球中的情景一一實現，人類也不會因太陽的死亡而陷入絕境。

最後作者提醒您：

航天千萬條，材料第一條。

服裝不發展，登天兩行淚。

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參考資料與文獻：

中國腐蝕與防護網 《<流 浪 地 球 > 火 了 ，讓 我 們 來 扒 一 扒 防 護 服 材 料 吧 ！》

中國知網 《航天服材料與發展動向》

中國知網 《航天服隔熱材料技術研究進展》

中國知網 《“神舟七号”飛船艙外航天服防護頭盔組件的研制》

中國知網 《航天服 ——飛行員和宇航員個體防護裝備系列介紹》

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