正在研制中的火星服

航天员出舱活动时，火星服的外表面就有可能附着大量的浮尘，航天员返回居住舱后，就会将这些浮尘带进居住舱。如果居住舱的过滤器性能不好，就很容易被浮尘颗粒堵塞。另外，现在美国和俄罗斯的出舱活动航天服的重量是在105至135千克之间，这种服装在地球轨道上穿着问题不大，因为地球轨道是零重力环境，但火星表面是38%的重力环境，航天员穿着这样沉重的服装，将“步履维艰”。

　　3.能够面对各种预想不到的情况，随时随地保证航天员的安全。今天航天员的出舱活动都是预先在地面上经过多次的排练，而且出舱活动的环境大同小异，一般都是在国际空间站周围，情况比较熟悉。将来航天员在火星上的出舱活动，对周围环境不了解，对情况不熟悉，而且没有条件预先进行排练。因此要求未来的火星服能够适应各种预想不到的环境，在任何情况下都能保证航天员的安全。

　　灵活轻便的紧身火星服

　　为了满足上述条件和要求，美国航宇局提出要发展新一代火星服，这种火星服应该更加灵活和轻便。美国麻省理工学院的研究人员在多年研究的基础上，设计出一种称为“生物服装系统”的火星服，外形像奥林匹克速滑运动员穿的紧身服。这种服装相当于在人的身体表面增加一层皮肤。这种类似“第二层皮肤”的衣服表面，喷有一层有机生物降解涂层。涂层的作用一方面是给人体提供机械的对抗压力，对抗火星表面的低压环境，另一方面是在布满浮尘的火星环境中保护航天员。而且这层皮肤还能嵌入由电驱动的人工肌肉纤维，以增强人的肌力和耐力。此外，紧身火星服上还装有通信设备、生物传感器、电脑以及在火星上攀登山岩用的工具等。

　　紧身火星服是一套复杂的个人防护装备，除紧身服外，还有手套、靴子、加压头盔和便携式生命保障系统。航天员穿上按其体形定制的具有弹性的紧身服后，再穿上一个“硬壳”背心。这个背心其实是一个“支架”，航天员用它可将便携式生命支持系统背在背上。便携式生命保障系统给身体提供气体对抗压力。加压气体通过服装内的管道系统流入头盔、手套和靴子内部，从而对全身施加机械的对抗压力。研究人员用三维激光扫描仪对人体进行扫描，然后再用一种独特的建模技术和算法，计算出人体各部位所受的压力，因此可以对全身施加均匀的对抗压力。因为火星表面是低压环境，如果不对全身施加对抗压力，航天员将会产生严重的生理障碍。

　　由于采用三维激光扫描和电子回旋编织技术，火星服不仅紧身和重量轻，而且容易穿脱。今天美国的出舱活动航天服，航天员自己不能独立穿脱，需要在技术人员的帮助和支持下才能完成穿脱任务。在未来的火星飞行中，没有服装技术人员在旁边帮助和支持，航天员必须独立完成全部穿脱任务。

　　这种火星服还结合了美国航宇局先进的“变色龙服”的设计概念，可以随温度的变化而改变颜色。不仅如此，设计人员还希望将这种服装设计成一个小型生态系统。在服装里面，航天员呼出的二氧化碳和排出的水蒸汽，通过吸收火星环境中的能量，转变成可供呼吸的氧气。

　　对现有航天服的改进

　　麻省理工学院的紧身火星服是最先进的火星服，属于火星服的第二代，但这种服装目前还处于研究和试验阶段。除此以外美国还有两家特种服装公司也在为航宇局研制火星服，它们的工作主要是对现有的航天服进行改进，以满足将来火星飞行的需要。它们的进展比较快，目前已经生产出原型服装，而且正在由航宇局对其进行测试。

　　在这两家公司中，一家是对现在美国航天飞机航天员穿的防护救生服进行改进，改进后的服装称为D-型火星服；另一家是对航天飞机出舱活动航天服进行改进，改进后的服装称为I-型火星服。

　　航天飞机航天员穿的防护救生服又称舱内航天服，外表呈橘红色，是在航天飞机发射和降落时穿用，起防护救生作用。这种服装类似于航天飞机上用的高空加压服，当航天飞机发生事故时，航天员要进行弹射救生，从航天飞机座舱里弹射出来，这时服装加压，防止航天员低压缺氧。但加压后服装变得僵硬，航天员几乎不能动弹。因此这种服装不能在舱外使用。出舱活动航天服是专门供航天员太空行走时穿的，服装外表呈白色，背部有生命保证系统。全套服装重135千克。这样的重量显然不能在火星上使用。

　　服装改进的关键是减轻重量、提高其灵活性，保证航天员在服装加压的情况下仍然活动自如。I-型火星服与航天飞机出舱活动航天服的最大区别是，前者上半身是用软材料制成，跟普通服装相似；而后者是由玻璃纤维制成，因此形成一个硬壳，像古代武士穿的铠甲。用玻璃纤维制成的硬上身，既大又笨，而且生产费用高；用软材料制成的软上身，不仅减轻了重量，提高了灵活性，而且还降低了生产费用。不计生保系统，航天飞机出舱活动航天服的重量是45千克，而I-型火星服的重量仅为29千克。

　　所谓航天员的太空行走其实并不是“走”，而是在太空失重环境中飘来飘去。因为他们不用脚，因此也不用穿鞋。在火星表面则不同，航天员是实实在在的在上面行走，因此要给他们穿上能走路的鞋。火星鞋跟普通鞋不一样，火星鞋的里面衬有一层涂聚氨脂的尼龙薄膜，同时还垫有一层小气垫，穿起来既柔软又舒适。为了保证航天员在崎岖不平的火星表面方便地行走，设计人员请美国最有名的制鞋公司帮助设计和生产。

　　根据阿波罗登月服和航天飞机航天服的发展经验，一套新型服装在实际飞行使用之前，一般都经过上百次的修改、试验和测试，也就是说，在正式服装生产出来之前，已经生产出上百套的非正式的、供试验和研究用的服装。

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