揭秘宇航服生产过程，当今世界仅中美俄三个国家能生产，为什么？

你也许听过类似这样的话，宇航员使用的宇航服超过100万美金，宇航服是人类集成设计的尖端产品。

总之，宇航服的设计经过几十年的发展，如今仍在精进和进一步的研发中，但为何这么多年来宇航服的样貌几乎没有改变，而且产量少呢？

这个问题其实涉及很多方面，首先我们要明白的是太空建设和宇宙探索只有综合国力十分强大的国家才能进行参与，另外宇航服的外观设计和功能实用性需要经过多年开发和试用。结合历史原因和各方面因素来看，宇航服如今只有三个国家进行完整的研发和使用，它们分别是中国、美国、俄国。

宇航服的设计有多难？为什么宇航服需要经过许多年的研发试用？一件合格的宇航服应该是什么样子？宇航服又是怎样被开发出来的？本文将从宇航服的设计历史、宇航服的研发设计这两个方面来解答这些问题，接下来就从中揭秘，一起来看看当今世界为何只有中、美、俄三个国家能生产宇航服。

宇航服的研发理念

说到宇航服不得不说美国的载人飞行计划以及相关的太空任务，阿波罗计划、双子座计划以及天空实验室都是后来人类执行太空任务的关键。包括苏联早期的载人飞船测试，以及高空飞行服的衍生开发。

人类最早使用的一套宇航服是苏联宇航员尤里·加加林穿戴的苏联SK-1。后来经过俄罗斯航空局的进一步研发，设计升级为奥兰系列宇航服，以及新一代的索科尔宇航服系列。这几套宇航服主要执行发射、着陆任务，以及空间站行走任务，后来国际空间站建设完成后，这两个系列成为俄罗斯宇航服的主力军。

美国在宇航服的设计投入方面一点也不比苏联差，可以说正是苏联载人飞行的成功才更加坚定了美国载人计划和航天服的开发工作。在经费投入方面，美国宇航服几乎每套的研发经费到正式生产都达到了10亿美金。

从双子座计划开始，美国就在准备自己的宇航服了，美国海军和NASA合作，最开始将自家的高空飞行服拿来研究测试。这套飞行服主要是用在喷气式飞机上，功能方面有压力抵抗，不过在亚轨道测试期间，工程师们发现这套飞行服根本不能拿来当作宇航服。

高空飞行服不仅薄，只有两层复合编织，而且衣服又很笨重，必须连接脐带装置，行动相当不便。考虑到这个时候的太空任务主要执行舱外活动（EVA），因此初期的宇航服版本都以EVA任务为主。一直到后期的IEVA，也就是舱内、舱外活动任务都是根据这套宇航服进行升级开发工作。

按照预先的任务计划和使用场景的考虑，NASA在设计EVA宇航服时主要以安全性和可靠性为主。极低温度、电磁辐射、宇宙射线、微流星体、高强度的阳光等等都是需要解决的问题。而宇航员的工作层面主要涉及建造、维修、维护和设置或监控实验。

这就提出了宇航服的设计在保证以上两种要求下，还必须有足够的灵活性和机动性，由于失去了引力作用，如何让宇航员活动方便都是工程师和科学家需要解决的问题。

在进一步的设计研发工作中，NASA考虑到宇航员的太空任务执行时长，还有从苏联这边挖来的资料，宇航服的研发工作超出一般人的想象。

为什么说宇航服是人类集成设计的尖端产品，接下来继续往下看你就知道了。

世上最厉害的工作服

无论是NASA的宇航服还是苏联的宇航服，在功能方面以及集成模块和服装设计上，几乎没有太大的区别，主要从任务性质上来划分宇航服的工作模式。

与一般工作服不同，我们看到的宇航服实际上是生命维持系统和保护装置的集成编织组合，在宇航服内部其实还有一件衣服。这件衣服是穿戴宇航服的关键，而且是前置准备工作，这件服装被称作“压力衣”。它能够保证身体有足够的活动性，并且保护宇航员的身体不受环境影响。

压力衣集成了降温干燥装置，这套装置主要水冷循环进行冷却，编织面料主要为弹性氨纶。整个循环设备在工作期间带走宇航员多余的热量，保持宇航服内部干燥不会起水雾。

并且氨纶编织面料和内带的纸尿裤可以帮助宇航员吸走汗水和体液，有助于宇航员的血液循环。最关键的是，维持身体内部压力，特别是膀胱。

宇航服内部的基本结构大同小异，并没有太大不同。转到外部集成装备来看，这里是宇航服设计最难，也是消耗经费最多的地方。

生命维持系统一直困扰了科学家许久，一直没有找到一个很好的方式去解决。后来在阿波罗计划任务中，载人测试任务帮助科学家和工程师获取了大量数据。

生命维持系统主要包含加压氧气罐、二氧化碳去除装置，另外还有一个带氢氧化锂的过滤罐。整套设备通过宇航服的外部背包连接，接通整个通风系统、电源、无线电、警告系统和水冷模块。最后套上结实的外壳，就成了我们最常看见的宇航服。

当然，头部保护和衣物的编织层同样重要。头盔是用传统的塑料吹塑技术制造，但这里面加入了聚碳酸酯颗粒，这种高分子材料有很高的折射率，加点添加剂就有很高的阻燃效果，而且它们的生产成本还不高。

衣服的编织方面，一件宇航服的单个集成模块就有14层面料，最高能够达到16层防护。编织面料包含多种合成聚合物，最里面的为尼龙经编材料，另外一层为弹性可穿戴聚合物氨纶组成。

尼龙编织面料还有一层会涂上聚氨酯，涤纶层面料也会涂上一种聚酯材料。这两层面料会参与压力平衡和压力抑制，并和其他面料共同完成保护。

除了常规的面料使用，还有镀铝聚酯薄膜、凯夫拉面料、氯丁橡胶等等多种防水、抗拉扯、耐磨耐划的材料。最后结合手工和机器加工完成整套宇航服的生产，每套宇航服的每一层合成纤维都被紧紧地编制在一起，然后切割成适当的形状，并于电路集成模块和生命维持系统完成连接。

这些内容听上去似乎不是很难，为何世界上能做出一套完整宇航服的国家却并不多呢？

宇航服三巨头

完成宇航服的设计开发并不容易，这需要实地考察和空间数据分析，从历史方面和社会背景来看，从上世纪30年代至今，能够自主进行太空任务建设和载人航天飞行的国家并不多。

苏联和美国是20世纪的太空大国，苏联解体后，欧洲航空分别交由了欧洲航天局和俄罗斯航空，但是主要的核心技术仍然在俄罗斯手里。

美国就不用说了，从50年代开始就在捣腾自己的技术，钱多不怕事，太空经费这块又有国会支持，并且在阿波罗登月期间还得到了民众广泛的支持，举国之力才完成了阿波罗登月。这是人类历史上绝无仅有的一次行动，期间累积的经验也相当丰富。

而中国这方面起步较晚，并且处处受限，后来苏联离开中国后，我国就开始进行自主研发工作。同时也得益于苏联曾经的指导工作，包括工作交流，我国在航天任务上也有一定的先导经验。

另外在宇航服的设计上，我国宇航服基本都采用了索科尔宇航服的研发设计，后来一步步转变升级，如今中国也有了自己的宇航服。

宇航服的研发设计同时还关系到整个上下游，从生产厂家、原材料选购、研发、实验室测试等等几十个环节都需要精准无误。以NASA的宇航服为例，A7LB宇航服后来的升级涉及到80多个厂家，最小的零部件不超过0.4毫米。

所以，宇航服的研发制造工作并不是人们想象的那么简单。同时，新的宇航服仍在继续设计中。商业火箭的出现，以及未来航天任务更细致的要求给宇航服提出了新的挑战。成本经费、可控性、精确操作等方面都是需要进一步完善的地方。

未来面向星辰大海时，希望每一个人都有机会穿上宇航服，去往太空进行探索，属于人类的时代即将开启。

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