神舟二十号乘组航天员陈冬在舱外工作。新华社发
日前，神舟二十号乘组圆满完成第三次出舱活动。航天员陈冬、王杰完成了空间站空间碎片防护装置及舱外辅助设施安装、舱外设备设施巡检等任务。至此，陈冬已完成6次出舱活动，成为目前在舱外执行任务次数最多的中国航天员。
与陈冬一同创造“纪录”的，还有他身上穿着的舱外航天服B——它已累计保障20次出舱任务，成为中国空间站首套实现“4年20次”延寿目标的舱外航天服。
首次在轨开展寿命评估
舱外航天服是航天员在太空出舱活动中的核心装备，保障着航天员的生命安全和高效作业。中国空间站舱外航天服是第二代“飞天”舱外航天服，按照设计标准，使用寿命为“在轨贮存3年，其间出舱使用次数不小于15次”。
2021年7月4日，在神舟十二号任务中，航天员刘伯明、汤洪波首次身着“飞天”舱外航天服A和B出舱，并顺利完成出舱任务。随着时间的推移，至2024年初，在轨飞行的舱外航天服已经接近“3年15次”的寿命设计指标极限。
航天服还能不能继续用？为了准确评估舱外服的剩余寿命，科研团队制定了科学合理的寿命评估、健康监测方案和在轨检测方法。通过深入挖掘在轨和地面试验数据，科研团队开展了大量材料级和产品级的验证试验，实现了舱外航天服在轨健康与延寿的动态精准评估。经评估，舱外服B状态稳定良好，从而成为中国首次在轨开展寿命评估并延寿使用的飞行产品。
目前，中国空间站舱外航天服B已由11名航天员在8次载人飞行任务中接力使用，为航天服工程应用质效提升和空间站常态化出舱活动任务提供了坚实支撑。
此前，中国空间站内共配备了3套舱外航天服，编号分别为A、B、C。今年7月，天舟九号货运飞船向空间站运送了新一批补给，其中包括两套新的第二代“飞天”舱外航天服。新款航天服的在轨工作寿命由原有型号的“3年15次”舱外活动，提升至“4年20次”舱外活动。目前，舱外服D、E已完成解包检测，状态良好，将在未来出舱任务中逐步投入使用。
突破多项关键技术
舱外航天服相当于一个微型载人航天器，代表着高科技领域的尖端技术，是一个国家载人航天实力的重要体现。
2008年，在神舟七号任务中，航天员翟志刚身着“飞天”舱外航天服，首次成功实现出舱活动。到了空间站阶段，航天员要进行更长时间的舱外操作，这对舱外航天服性能提出了更高要求。为此，第二代“飞天”舱外航天服突破了长寿命、高安全可靠性、高效作业支持等关键技术，有力保障了中国空间站建造期及运营期的出舱活动任务。
舱外航天服对于真空、辐射和高低温的超强防护作用，主要源自服装的多层设计。航天服的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，将水作为冷却液来冷却航天员身体散发的热量；液冷通风层外是用于产生一定压力的加压气密层；再外一层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；最外面则是保护层，由多种纤维复合。
舱外航天服的灵活性同样离不开精巧的设计。中国舱外航天服采用头盔和躯干一体化设计。四肢可以调节，利用仿生结构，上下肢关节处使用了气密轴承，使关节活动更自如。
由于空间站空间有限，研制成本和运输成本极高，因此舱外航天服无需做到“一人一套”。“飞天”舱外航天服采用“一对多”的适体性原则，一套服装可以供多人穿用。上躯干为硬结构，采用单一参数的固定结构，根据目标着服人群身体参数，包络最大范围；下躯干与上肢采用主动适体性设计，根据航天员人群身体参数确定参数范围，通过调节结构实现局部尺寸调节；手套同样采用被动与主动适体性耦合设计，根据航天员人群手部参数分型，着服航天员可根据自身手部参数选配，同时手掌围度可调，以获得更好的操作性。
登月服研制进展顺利
去年9月，中国登月服外观首次亮相。按照计划，中国将在2030年前实现载人登陆月球并开展科学探索，其后将探索建造月球科研试验站，开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证。
第二代“飞天”舱外航天服的相关技术，为登月服的研制打下了良好基础。登月服自2020年启动研制以来，聚焦复杂环境综合防护、人服能力提升，以轻量化、小型化、高安全可靠为目标，突破了多项关键技术，确立了总体技术方案。
由于航天员月面作业和空间站出舱差异显著，因此登月服在细节的设计上和第二代“飞天”舱外航天服也有所不同。在月面出舱活动时，航天员处于真空、极端温差、月尘和辐射等恶劣环境下，登月服要对航天员提供综合防护，还要支持其完成行走、攀爬、驾车、科考等多种任务，对整个服装的工效、小型化和集成化提出了更高要求。
展望未来，中国舱外航天服的设计思路是模块化、轻量化、多用途一体化设计。例如在实现复杂环境一体化防护、功能模块化的互换性、外部接口的兼容性等基础上，最大程度地减少舱外航天服的自身重量，提高其灵活性与机动性，以充分适应不同探测任务下，各种人机配套模式的适用需求。
从“4年20次”延寿纪录，再到登月服的加紧研发，中国舱外航天服走过了从突破到逐步成熟的历程。它不仅是航天员在太空中最信赖的伙伴，更是中国航天不断攀登、迈向更远深空的有力见证。（记者 刘峣）
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