上个月，NASA公布了两款用于执行2024年“Artemis”载人登月计划的最新一代宇航服——登月宇航服（XEMU）和猎户座飞行服（Orion suit）。
宇航服是一种个人防护装备，是为了让航天员能够在太空中抵御外界恶劣环境的危害，给宇航员提供必要的氧气、压力、温度等生存条件。从功能上看，航天服可以大致分为舱外航天服（EVA）和舱内航天服（IVA）两种。
舱外航天服实际上是舱内航天服的升级版；舱内航天服一般只需提供压力、供氧功能，是在紧急情况使用；而舱外航天服还需要具备隔热、防辐射等功能，并且需要独立的生命维持系统，是一个可移动的个人太空舱。
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舱外航天服（EVA）
舱外航天服，主要用于出舱活动，它具有独立的生命维持系统，为宇航员提供水和氧气，还能够保护宇航员不受外界环境的危害，包括极端温度（-150℃~+120℃）、低压、辐射、微流星等，舱外航天服就是一个小型的载人航天器。
此次NASA公布的XEMU就属于舱外航天服，英文全称Exploration Extravehicular Mobility Unit，即舱外探索机动单元，用于宇航员在月球表面行走时穿着。XEMU由舱外压力服和生命维持系统（白色背包）两部分组成，舱外压力服包括头盔、硬上衣、下衣和冷却服。
头盔提供面部的保护，并且显示航天服的当前状态；硬上衣将宇航服内部和生命维持系统连接起来，并且连接手臂、手套、下衣等组件，它结实且轻巧；下衣由宇航服裤子，靴子和腰封的下半部分组成，腰部支撑零件可以帮助宇航员移动和转动，金属密封扣将下衣与坚硬的上衣相连；冷却服由液冷管道和弹性氨纶材料编织成的，它具有降温和排汗的功能；宇航服的柔性衣服由16层材料组成，每一层具有不同的功能，从内到外大约可以分为以下几个功能层——冷却服（冷却排汗）、气密限制层（加压）、抗撕裂层、隔热层（隔热防辐射）、外罩层（防火耐高温）等。
XEMU采用了很多新设计。首先，XEMU在外观上采用红、蓝、白三色搭配，不同于以前纯白色的设计；其次，XEMU的新式通信系统采用嵌入式的方式，扬声器和麦克风安装在硬上衣和头盔的多个区域，并且不再使用通信头戴，解决了通信头戴出汗不舒服以及麦克风总是不能与宇航员动作一致、收声不便的问题；再次，XEMU的新款上衣安装了多个支撑轴承，增强了手臂和肩部的活动功能，宇航员可以将手臂举过头顶，这是以前的登月宇航服无法做到的，还设计了后入口，可以方便宇航员爬入宇航服。最重要的，XEMU的下衣使用最先进的材料，并设计了多个关节轴承，与上衣连接处也采用了轴承装置，使宇航员可以在臀部弯曲，腰部旋转，膝盖处增加弯曲，能够做出更大幅度、更灵活的扭腰以及转身等动作，这意味着宇航员未来在月球表面采样工作时动作会更加灵活；并且采用了具有弹性鞋底的远足式靴子，可以提供更大范围的月球行走能力。
新款的宇航服使用了很多新的设计技术。一是为应对月球的特殊土壤环境（由微小的玻璃状碎片组成），新款宇航服具备防尘功能，可有效防止月球尘埃被吸入或污染宇航服和生命支撑系统，并且对新增的精密设备腰部轴承装置做了全密封处理，能够有效阻止尘埃的入侵。二是为了方便快速更换和适应更长时间的探月活动，新式宇航服采用模块化设计，所有的宇航服组件都像汽车的零部件一样可被更换，比如头盔上的防护面罩，如果破损或刮伤，只要将其更换，宇航服可继续使用。三是在宇航服人体工学设计时采用3D扫描设计，通过不同姿势的模拟，最大程度减少宇航服与身体的摩擦，增加舒适度。
但是出舱行走还是得穿着强力吸尿裤，宇航员们依然会小小地不情愿一下；之后经过穿冷却服，穿下衣，连接冷却脐带，钻进硬上衣，背上能够提供8小时呼吸的生命维持系统，戴好具有加热功能的手套，密封加压吸氧等很多步骤后，就可以去月球上欢快地探索了。
XEMU宇航服和硬上衣人体工学3D适应性设计
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舱内航天服（IVA）
舱内航天服，可以分为舱内压力服和舱内工作服。
舱内工作服是航天员在飞船入轨后正常飞行时，脱去舱内压力服后穿的衣服，舱内工作服一般来讲造型简洁，易于航天员在狭小的空间内穿梭，方便在舱内的活动和工作。
舱内压力服主要用于飞船的发射和重返阶段，以及高风险变轨任务期间保护宇航员，比如近月任务和高速返回地球时。当飞船座舱发生泄漏，压力突然降低时，舱内与之配套的供氧、供气系统会启动工作，航天服内就会立即充压供气，并能提供一定的温度保障和通信功能，让宇航员在飞船发生故障时能安全返回。它区别于舱外航天服，不需要独立生命维持系统，由飞船提供氧气等，由柔性上衣和下衣组成。
Orion suit就是属于舱内压力服，全称Orion Crew Survival System Suit，即猎户座宇航员生存系统服。Orion suit选择了亮眼的橙色，更容易被辨认，它具有轻巧、强度更高、尺码量身定制、更舒适等特点。它能提供纯氧模式，能够让宇航员立即投入工作；当飞船失压时，宇航员可以在于宇航服中安全生存6天。Orion suit还在持续性改进，它将执行Artemis登月任务并为火星探索任务做准备。
Orion suit示意图
从上世纪70年代阿波罗计划中的初代宇航服到现在，NASA首次对宇航服进行大升级，更新之后最大的特点就是：“更加灵活”。不禁让人憧憬：下一代宇航服又会是什么样的呢？
撰文/马原野（中国航天科工二院二部北京仿真中心，助理工程师）审稿/钱航（中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师）文章由腾讯科普“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自科普中国
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