新一代登月宇航服 有哪些黑科技

淼焱

美國(guó)自1969年成功登月以來，一直沒停下前進(jìn)的步伐：“阿波羅登月”計(jì)劃之后，美國(guó)人又開始著手下一個(gè)名為“阿爾忒彌斯”的登月計(jì)劃，該計(jì)劃打算在2024年再送一名宇航員登月。不過這個(gè)計(jì)劃要想更順利地進(jìn)行，一件更好的宇航服是必不可少的。

美國(guó)宇航局已研制出更高級(jí)的宇航服，全稱叫“艙外探索機(jī)動(dòng)裝置”，英文簡(jiǎn)稱xEMU。就讓我們來看看這件宇航服究竟有哪些升級(jí)吧。

升級(jí)千萬(wàn)條，安全第一條

宇航服的終極目標(biāo)是保證宇航員的安全。月球表面的環(huán)境對(duì)登月宇航員來說，可算是真正意義上的“四面楚歌”。宇航員要面對(duì)的是致命的極端溫度：最低為-157℃、最高為121℃，以及致命的輻射、微流星體和真空環(huán)境。除了前面提到的危險(xiǎn)，還有一個(gè)危險(xiǎn)是人類登月后才發(fā)現(xiàn)的：月球塵土。

這些月球塵土的直徑往往小于1毫米，含有玻璃、橄欖石、斜長(zhǎng)石等多種物質(zhì)成分，有時(shí)候甚至還會(huì)有尖晶石和方英石這樣的成分包含在其中。在太空失重且真空的環(huán)境下，它們能夠快速移動(dòng)并粘附在宇航服上，然后被宇航員帶回船艙，這會(huì)給宇航員的健康帶來巨大的威脅。由于舊式宇航服采用拉鏈的方式進(jìn)行穿脫，“月球灰”還會(huì)卡住拉鏈，影響宇航員退脫宇航服。

而xEMU不僅能保證宇航員在極端環(huán)境下的安全，還具有“耐灰”的特性，以避免“月球灰”的污染。xEMU還擺脫了拉鏈，它的背后直接開個(gè)大口，宇航員由大口進(jìn)入，然后這個(gè)大口會(huì)被無(wú)縫密封，并且還會(huì)在關(guān)節(jié)處放置多達(dá)16層的柔性防塵材料。

另外，宇航員身后的背包（便攜式生命支持系統(tǒng)）也獲得了很好的升級(jí)。背包負(fù)責(zé)宇航服的電力和新鮮空氣的供應(yīng)，同時(shí)還會(huì)保持濕度以及去除宇航員呼出的二氧化碳。值得一提的是，舊式背包不能排出二氧化碳，因此只能吸收一定量的二氧化碳;升級(jí)后的背包能把二氧化碳排出宇航服，這就使新型背包能無(wú)限“吸收”二氧化碳。新型背包還帶有檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)氧氣等資源不足或系統(tǒng)故障時(shí)，它會(huì)發(fā)出警報(bào)。

除此之外，新型背包的電子和管道系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。假如在執(zhí)行任務(wù)時(shí)它發(fā)生了故障，地面上的工程師們可以臨時(shí)復(fù)制出大部分系統(tǒng)，從而較為容易地找出故障和解決方法。

告別“袋鼠跳”和“汗?jié)n耳機(jī)”

原來的宇航服不僅笨重，而且還對(duì)宇航員的行動(dòng)有著諸多限制：膝蓋最多只能彎曲90度、雙手無(wú)法舉到頭頂和腿部無(wú)法大邁，等等。所以，在登月錄像中的宇航員是以袋鼠跳的方式進(jìn)行移動(dòng)的。如果身體失去平衡的話，宇航員往往只能單腳跳而不能進(jìn)行調(diào)整，這也導(dǎo)致了宇航員們有時(shí)會(huì)“五體投地”般摔倒，即便只是撿東西，宇航員也得“五體投地”。

這種“五體投地”的尷尬情況將一去不復(fù)返。xEMU不僅更輕，而且它的各個(gè)關(guān)節(jié)處都設(shè)置了軸承。如今，穿上這身新宇航服的宇航員，這次可以輕易地舉手過頭頂、蹲下、走路和邁步等等了。

以前的宇航員總是要先戴上耳機(jī)和麥克風(fēng)，然后再用厚厚的布把它們包裹起來進(jìn)行固定。宇航員經(jīng)常被捂得滿頭大汗，而且他們還無(wú)法處理。在新型宇航服上，麥克風(fēng)和耳機(jī)被整合進(jìn)頭盔當(dāng)中，麥克風(fēng)能從不同方位接收宇航員的聲音，耳機(jī)則轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的揚(yáng)聲器，從而保證通訊的質(zhì)量，就像我們?cè)诳苹秒娪爸锌匆姷哪菢?。沒錯(cuò)，科幻電影中麥克風(fēng)、耳機(jī)和頭盔一體的宇航服頭盔現(xiàn)在才被制作出來。

“一服多穿”

這種新一代的宇航服還將采用模塊化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)“一服多穿”。這件宇航服可以根據(jù)不同的環(huán)境、任務(wù)和需求，對(duì)特定的部件進(jìn)行更換。例如在登月行動(dòng)中，頭盔的透明面罩被微型隕石刮傷了，此時(shí)宇航員可以直接回到船艙進(jìn)行更換，而不用像以前那樣，要么終止自己的任務(wù)，要么心驚膽戰(zhàn)地完成任務(wù)。

除了方便，采用這種設(shè)計(jì)還有一個(gè)重要的原因，那就是美國(guó)宇航局如今已經(jīng)在為未來的火星任務(wù)做準(zhǔn)備了。這種設(shè)計(jì)允許工程師們可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要對(duì)宇航服進(jìn)行靈活的技術(shù)升級(jí)。例如，根據(jù)目前科學(xué)家們收集到的數(shù)據(jù)，火星的重力比月球的大、溫度（最低-143℃，最高35℃）情況比月球的（最低為-157℃，最高為121℃）要好，等等。屆時(shí)，工程師們根據(jù)這些數(shù)據(jù)把宇航服改造一下就能適應(yīng)火星了。

當(dāng)然，xEMU還在不斷地測(cè)試、升級(jí)。直到2024年到來，我們才能知道xEMU到底能先進(jìn)到何種程度。

（張新芳摘自《大科技》2021年第2期）