1发展
世界上第一个使用航天服装备的人是美国冒险家威利·波斯特。二十世纪30年代初，他驾驶“温尼妹号”单座机在向横越北美大陆飞行的挑战中，将飞机上升到同温层。当时波斯特身穿的高空飞行压力服，是用发动机的供压装置送出的空气压吹起来的气囊。
第一代
近代的航天服是1961年在美国问世的。当年5月阿仑·谢泼德第一个成功地进行了美国最早的载人航天飞船计划——水星计划的亚轨道飞行。飞行所用的航天服，是由当时美海军的高性能战斗机飞行员穿着的MK-4型压力服加以改进的。这种航天服由氯丁橡胶涂在布上的防护层和经过氧化铝处理的强化尼龙的内绝热层叠合而成，肘和膝关节部分缝入了金属链，容易弯曲。但是，当内压提高时，航天员难以活动身体。
第二代
60年代中期在实施双子星座计划时，美国又开发了第二代航天服。这种航天服在封入空气压的压力囊外蒙上了一层用特氟纶混纺材料织成的网，即使空气压使航天服整体膨胀也容易弯曲。由于双子星座计划要求航天员进入太空在轨道上作会合或入坞的活动，所以这种航天服具有极佳的运动性。
第三代
第三代航天服是实施阿波罗计划时使用的航天服。月面活动与浮游在太空活
海鹰型舱外航天服
动的情形不同，必须一边步行在遍地皆是岩石的月球表面，一边弯下身体采取岩石标本。再者，要求保护航天员能经受强烈的太阳光辐射，以及使从天而降的微小陨石砸在身上也不致破损。
这种航天服在关节周围制成伸缩自如的褶皱，大大提高了运动性能。但是，必须穿着特殊的“内衣”。这种几乎盖住全身的网状内衣缝入了长达100米犹如意大利空心面条那么粗的盘成网状的管子，管内流过冷水，吸走航天员身上散发的热量，并排到宇宙空间，所以航天员穿上后感到十分舒适。穿在内衣外的航天服由内绝热层、压力层、限制层(抑制压力层的膨胀)几层重叠，最外面还蒙上聚四氟乙烯与玻璃纤维制成的保护层。再戴上强化树脂制成的盔帽、与航天服几乎一样多层的手套，穿上金属网眼的长统靴，就是完整的阿波罗航天服了。
阿波罗航天服与过去的航天服相比，根本的差别是采用了便携式生命保障系统，即将生命保障系统固定在背上，以进行供氧、二氧化碳的净化和排除体热。
第四代
航天飞机上的航天员使用的
航天服可以说是第四代航天服了。在此之前，航天服是定做的，不仅开发和制作上耗费巨资和时间，而且一件航天服只能用一次，已远远不能适应新的需要了。
航天飞机用的航天服不是定做的，它是根据人体的造型把航天服分成几部分，分别被规格化为“特大”到“特小”几种尺寸，然后成批生产，加工成现成的服装。航天员只要从中选择合身的各部分，重新加以组合就可得到一套满意的航天服了。使用后，也不像过去那样送进博物馆，而是把航天服再分解，各部分清扫后再次使用，计划使用寿命是15年以上。
在阿波罗时代穿好一身航天服需要1小时，现穿航天飞机用航天服(包括生命保障系统在内的舱外机动装置)只要10～15分钟就足够
了。新的生命保障系统可在长达7个小时内向剧烈消耗体力的航天员供给必要的氧、冷却水、电力。不仅如此，头盔内侧还可供给500毫升的饮料和少量的航天食品。
至于大小便的处理，在进行舱外活动前，必
航天服
须在舱内大便完毕，而小便可以在航天服中排泄，因为配备了尿抽吸装置。还只有供男性使用的装置，女性用的(尿布型)正在开发之中。将来，女航天员也不用为排尿担心了。
为了迎接空间站时代的到来，美国航宇局正在致力开发新的航天服。尽管建造空间站穿着航天飞机用的航天服也可以，不过进入太空活动前，航天员还先要做准备工作。即必须呼吸纯氧4个小时，或在气压为0．69毫米汞柱的舱内呆上大约12个小时，然后再呼吸纯氧40分钟，目的是将体内的氮排出，同时使身体适应低压环境。如果不做这样的准备工作，由于航天服内只有0．3个大气压，体内氮因急骤减压而形成气泡，会使航天员患与潜水员一样的沉箱病。显然，这种航天服难以适应今后在太空中频繁活动的需要。据美国航宇局预
测，太空时代，每个航天员每年需在太空中工作1000小时，为此要求航天服不但耐用，而且要大幅度降低成本。
与过去的航天服相比，外观上有明显的不
航天服
同，全身是金属铠甲那样的刚性结构，仅关节部分是可折皱的软结构。这种航天服的内压可提高到0．54个大气压，所以航天员穿这种新航天服进入太空之前不需要准备过程，也不用再为沉箱病担心。但是，内压提高使这种新航天服变得笨拙，运动性差。已试制成的这种航天服重达90千克，穿在身上根本无法在地面上行走。所幸的是，在太空中，重力变小了，宇航员不用费很大的力气。不过，重力变小了，质量还是没变具有和原来一样的惯性，所以宇航员不能快速移动。
航天服的制造和发展时间还相当短，未来的航天服将更适合人类航天和在太空生活的需要!
新一代
NASA新一代宇航服
美国国家航空航天局（NASA）公布了
NASA公布火星太空服像极"巴斯光年"
下一代宇航服Z-1的原型设计，该宇航服以白色和绿色为主色调，头罩采用了半球形透明设计，看上去酷似动画片《玩具总动员》中的主角巴斯。
新宇航服有望在未来几年投入使用，相对于上代宇航服，Z-1的最大改进是对各个接头和材料进行了重新设计，宇航员穿戴宇航服时更为方便，不到一小时就能完成穿戴。此外，Z-1的气闸也得到改进，节省了调整气压的时间。[1]
火星太空服
2014年5月，美国宇航局NASA公布了宇航员登陆火星时可能穿着的太空服设计原型，这套称为Z--2系列的太空服和过去的设计大相径庭。虽然这只是设计原型，但是其中的许多设计和配件将实际运用在登陆火星太空服的制作上。[2]
2分类
航天服按功能分为舱内用应急
身着航天服的宇航员
航天服和舱外用航天服。从服装内压上看，有低压航天服和高压航天服之分；从其结构上看，可分为软式、硬式和软硬结合航天服。舱内航天服用于飞船座舱发生泄漏，压力突然降低时，航天员及时穿上它，接通舱内与之配套的供氧、供气系统，服装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，让航天员在飞船发生故障时能安全返回。飞船轨道飞行时，航天员一般不穿航天服。
舱外用
舱外用的航天服除有舱内航天服的所有各层
航天服
外，还有三层：一是真空隔热层，用于保护航天员在舱外作业或在月球与其它星体表面活动时，不受舱外环境过热、过冷的侵袭，又可防止服装内部的热量散失。二是液冷服，它是将舱内航天服的通风散热层管内的气体改为液体而成。航天员在舱外作业有时长达几个小时，身体产生的热量多，靠气体散热达不到散热要求，而液态冷却工质就可很好把热散掉。三是最外层，它除要有防高热、防磨损和保护内部各层的功能外，还要有防太阳辐射的功能和连接其它装具的接口。例如，与航天员舱外活动时的脐带连接，与身背携带式生保环境装备、太空机动飞行机构的连接等。
航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成。在载人航天中使用的头盔有软式与硬式两种，其中硬式头盔又分为固定式和转动式二种。软式头盔大多数作为舱内航天服的组件。转动式头盔在其颈圈上有气密活动轴承，但密封环节增多会降低气密性与结构可靠性，增加设计难度。
现以固定式全透明的钟罩式头盔为例，介绍其结构组
航天服
成。头盔壳是头盔的主体，其材料应具有强度大、抗冲击和足够的耐热性等优点。在其面窗部位上有良好的光学性能。头盔内腔壁有硬衬垫和软衬垫，衬垫上镶有细管道，它兼有减震、隔热、消声、通风和供氧等功能。其内腔要适于戴通讯头盔，允许头在里面左右转动，尺寸要与穿戴者的头形相适应。还要留有安装生理测试部件、有利于排出人体呼出的二氧化碳和水汽的空间。
除上述各种要求外，面窗还应有良好的光学性能和广阔的视野。头壳的面窗部分除应有透光良好外，还要有防雾、去湿的措施，因为航天员出舱活动时会遇上-150℃的低温，面窗内的温度也会下降。当降到空气露点以下时面窗上就会结雾，妨碍航天员的视线。已用的方法有通风去湿法、双层面窗法、电热面窗法和化学防雾剂等，以保障面窗的透明度。否则，影响航天任务的执行。例如，1966年美国双子星座9号飞船的航天员，在太空用载人机动装置进行飞行时，因面窗起雾而看不清外边的情景，未能完成太空行走中的特定航天任务。
颈圈是连接服装与头盔的关键部件，分上、下两圈，在穿戴服装与头盔时，先将上下圈连接上，再连接头盔与服装。它要求穿脱方便，具有良好的气密性和加接强度。在紧急情况下，要有使穿戴者本人能快速断、接、锁紧操作的机构，便于及时与头盔或服装断开或连接。舱内用
航天服由头盔、服装、手套和靴子组成。头盔通过颈
航天服
圈与服装连接。头盔上的面窗平时可随意启闭，紧急时可在数秒钟内自动或手动关锁。舱外用的航天服由外罩、真空隔热层、气密限制层、通风结构和液冷服组成。手套与衣袖通过腕部断接器连结，脱戴很方便。靴子有的与服装连成整体有的与服装分开穿着。全套航天服重约30～40千克。
航天服的另外两个部件是可随时连接的手套和靴子。手套与服装通过腕圈接连，是服装压力层的延续。它要符合穿戴者手型，能快速穿脱戴，在各手指关节部分有波纹结构，便于操作。航天靴由压力靴和舱外热防护套靴组成，其中压力靴是服装气密加压限制层的延续。
通常将踝部活动关节设计在压力靴上，并与压力服相连接。航天服内部还设有废物收集装置，用于在紧急情况下收集、贮存和输送大小便用。
3结构组成编辑
6层结构
航天过程中保护宇航员生命安
舱外航天服
全的个人防护救生装备，又称宇宙服或航天服。宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候。它在结构上分为6层：
①内衣舒适层：宇航员在长期飞行过程中不能洗换衣服，大量的皮脂、汗液等会污染内衣，故选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品制做。
②保暖层：在环境温度变化范围不大的情况下，保暖层用以保持舒适的温度环境。选用保暖性好、热阻大、柔软、重量轻的材料，如合成纤维絮片、羊毛和丝绵等。
③通风服和水冷服（液冷服）：
航天服
在宇航员体热过高的情况下，通风服和水冷服以不同的方式散发热量。若人体产热量超过350大卡/小时（如在舱外活动），通风服便不能满足散热要求，这时即由水冷服降温。通风服和水冷服多采用抗压、耐用、柔软的塑料管制成，如聚氯乙烯管或尼龙膜等。
④气密限制层：在真空环境中，只有保持宇航员身体周围有一定压力时才能保证宇航员的生命安全。因此气密层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成。限制层选用强度高、伸长率低的织物，一般用涤纶织物制成。由于加压后活动困难，各关节部位采用各种结构形式：如网状织物形式、波纹管式、桔瓣式等，配合气密轴承转动结构以改善其活动性。
⑤隔热层：宇航员在舱外活动时，隔热层起过热或过冷保护作用。它用多层镀铝的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜并在各层之间夹以无纺织
布制成。
⑥外罩防护层：是宇航服最外的一层，要求防火、防热辐射和防宇宙空间各种因素（微流星、宇宙线等）对人体的危害。这一层大部分用镀铝织物制成。
与宇航服配套的还有头盔、手套、靴子等。
系统组成
舱内航天服采用头与躯干肢体服装连为一体的
宇航员在舱外工作
“软式”类型结构和开放式通风供氧方式，它由压力服装、头盔与手套、应急供氧和通风管路等组成。
（1）压力服装
压力服装由躯干肢体服、压力调节器、压力表及颈部防水隔膜组成。其中躯干肢体服与头盔盔壳是由气密层和限制层组成，它具有可操作性能，用来维持服装的气密、承受服装压力、保持人体形态不变；压力表则放置在航天服的左前臂，用于指示服装内压力。通常在座舱正常压力下，航天员穿着服装，关闭面窗进行呼吸时，保证能呼吸到外面的空气。压力调节器在飞船压力应急条件下，控制舱内航天服内规定的绝对压力。在常压下可通过手动关闭，对服装进行加压，以便检查服装的气密性。当服装压力超过规定的压力时，能自动放气。
在压力服装的研制过程中，关键技术是气密性，要防止在工作压力下，总漏气量≤1升/分钟，服装的穿脱口处的气密拉链是关键技术。
（2）头盔和手套
航天员在航天飞行中所戴的头盔
航天服
，不仅能隔音、隔热和防碰撞，而且具有减震好、重量轻的性能。头盔为软盔壳，与压力服装连成一体，紧贴在航天员头盔盔壳里面的是通风衬垫，具有隔热和消声作用。
头盔面部的面窗是为了给航天员提供良好的视野，以便可以看到飞船内外的景象。为了扩大面窗左右视野，增加人面部盔腔空间，提高面窗防雾效果和观察舒适，面窗设计为等壁厚的椭球面结构。面窗启闭结构采用手动、双自锁、保险式机械结构，内表涂覆长效防雾剂，连同头盔通风结构，防止面窗结雾。
航天员戴的手套由压力手套、腕部断接器和舒适手套组成。其中压力手套又由用于承受掌部张力和限制掌部加压后鼓胀的掌部限制
组件和采用织物手套双面浸天然乳胶成型的掌指压力手套以及腕关
节组成。腕部断接器和舒适手套都有其特殊的作用。
（3）应急供氧通风组件
通风组件采用管道式结构，通风气体从软管
航天服
经风量分配盘进入服装，风量按比例送至头部和四肢末端，经周身各处后，汇流到腹部，最后由压力调节器流出服装。
在飞船座舱压力应急时，提供通风供氧组件对头盔内供氧气，用以保障航天员呼吸用氧和压力服内头、颈部通风散热、清除或稀释呼出气体排出的水分及CO2。当飞船座舱压力正常情况下，航天员穿着压力服待命时，全身通入座舱空气，用以供氧、清除CO2和水分以及通风散热。
（4）通信头戴
通信头戴通俗地讲起到对讲机的作用。提供航天员穿着压力服时，在飞船发射、轨道压力应急和返回过程中的通话。同时，具有很好的保护航天员听觉器官免受噪声危害的功能。
通信头戴装置由防噪声耳罩、坚固耐用的送话器、网状结构的通信帽套以及保证可听声压级的语音放大器组成。[3]
4功能编辑
宇航员
航天服也称宇宙服、宇航服，是在载人航天中航天员穿的一种服装系统。实际上它是航天员必备的个人防护救生装备。从功能上看，航天服有舱内航天服和舱外航天服两种；
美国和俄罗斯使用的都是软硬结合式的航天服。无论哪种航天服都由多层组成，它们互相连接形成一个整体服装，但要求各层的质量要高、要轻、不能过厚，以避免影响航天员的行动。以舱内使用的低压航天服为便，其基本结构与功能是这样的；由最贴身的里层往外数，第一层为内衣裤，选用纯棉布或棉麻布制服。第二层是保暖层，它和内衣裤结合，选用羊毛制品或合成纤维片制成，起保温和隔热的作用。第三层为通风散热层，其结构比较独特，是由很长的微细管道连接在衣服上而制成的，在人体与外界隔绝的情况下，它可以把人体产生的热、水和气味带出去。第四层是气密加压限制层，它既要充气加压，使身体有足够的压力，不能漏气，又不能使服装过于膨胀，防止外界的磨损，还要使各关节活动自如。所以这一层结构的选材和设计都比较难，是航天服装的关键层。第五层为隔热层，也叫真空隔热层。舱内航天服可以不加这一层。例如，美国阿波罗号飞船、航天飞机上用的航天服都没有这层，而苏联的上升号飞船和俄罗斯的联盟号飞船中
使用的舱内航天服就有这一层。这是由5~7层涂铝的聚脂薄膜构成，各膜之间用网络物隔开，贴在一起形成屏蔽。它有良好的隔热和防辐射作用，舱外航天服必须有这层。最外边一层是外罩层。这个外套要求防磨损力强、耐高温，除能防护内部各层不受损坏外，还要注意到颜色，一般用白色或金黄色为好。
整体上看，有以下五个功能：保持宇航员体温；保持压力平衡（使太空人承受的压力与在地球上的相似）；阻挡强而有害的辐射（如来自太阳的辐射）；处理宇航员的排泄物；提供氧及抽去二氧化碳。[4] 5原理编辑
宇航服是保护宇航员在太空不受低温，射线等的侵害并提供人类生存所需的氧气的保护服。
宇航服的：氧气罐为太空人提供氧气。而排出的二氧化碳则由氢氧化锂（lithium hydroxide）所吸收。宇航服的表层有阻隔辐射的功用。太空人的体温则由一套贴身内衣调节，这件内衣布满水管，水泵不断把水循环，把太空人身体所发出的热力带走，而水则由升华器（sublimator）所冷却。宇航服最后一个重要功用，是为太空人提供所需的气压（约等于半个标准大气压力52kpa）；如果气压过低，人体血液及身体组织内的气体会离开，令太空人患上类似潜水员常有的潜水病（在真空的情况下，太空人更会由于血液瞬间“沸腾”而死亡）。
[4]
6穿着编辑
航天员穿戴舱外航天服有一套严格的步骤和顺序，而且不同型号的航天服穿脱的顺序也不一样。我们这里以美国航天飞机舱外航天服为例进行介绍。整个穿衣过程共分10个步骤完成：
①穿强力吸尿裤。
②穿液冷通风服。
③带上生物电子联结装置。在这种装置上有测量航天员心率的传感器和与外界进行通话联络的电子设备。
④一些小的操作程序，包括在头盔面窗里面涂上防雾霜，在服装左侧袖子的手腕处装上一块小的反光镜，在服装上身前胸部位装上一个小食品袋和一个饮水袋，在头盔上装上照明灯和电视摄像头，最后是将通讯帽与生物电子联结装置联结在一起。上述四步都是穿服装前的准备工作。
⑤穿服装的下半身。下半身有不同尺寸，可供不同身材的航天员选用。下半身服装的腰部有一个大的带轴承的关节，为航天员弯腰和转身提供方便。
⑥穿服装的上半身。在穿上半身之前，应先将气闸舱的冷却脐带管插入服装胸前的显示控制盒的接口上，以便向服装内提供冷却水、氧气和电力。因为航天飞机气闸舱内仅有2.0米高，直径1.6米，两名航天员在里面穿航天服显得非常拥挤，因此航天服的上半身是挂在气闸舱壁的支架上。这样一来当航天员要穿服装上半身时，必须蹲下身体，手臂向上伸，采取一种跳水运动员跳水的姿势钻进服装内。
服装上下身穿好以后，将密封环联接在一起，然后将各种供应管线与服装相接。
⑦戴上通讯帽、头盔和手套。一旦戴上头盔和手套以后，航天
员就不能呼吸气闸舱内的空气，而是通过脐带呼吸从航天飞机轨道器提供的氧气。
⑧向服装加压，并由航天员对服装进行测试，目的是保证服装
不漏气，而且内部压力稳定。测试的重点是气体流量、冷却水和电池的功率。
⑨开始呼吸纯氧，进行吸氧排氮。即将体内的氮气排除，目的
是预防减压病。
⑩关闭气闸舱的内舱门，气闸舱进行减压。当气闸舱内的压力降低到零时，打开气闸舱的外舱门，同时航天员应将服装与气闸舱的所有联结断开，将安全带的挂钩勾在舱外的固定杆上，这时航天员即可出舱进行太空行走。
7实例编辑
组成用料软硬结合，从上到下依次是头盔、上肢、躯干、下肢、压力手套、靴子
适用四肢装有调节带，通过调节上臂、小臂和下肢的长度，身高
1.60米-1.80米的人都能穿上
耐力可支持4个小时舱外活动，并可重复使用5次
巧妙地利用仿生结构，使关节活动更加自如。
上肢
关节
腕镜
手腕处装有一面小镜子，航天员可以通过它随时察看自己身上的各种开关。
背包
高1.3米，是航天服穿脱(进出)口的密封门，在背包壳体内安装舱外航天服生保设备，背包壳体下端安装有挂包、备用氧瓶等。背包关闭通过拉紧钢索和操作关闭手柄完成。
头盔
经过科研攻关，“飞天”航天服头盔的视
航天服（spacesuit）是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备。可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压差悬殊而发生生命危险。航天服是在飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能服装。早期的航天服只能供航天员在飞船座舱内使用，后研制出舱外用的航天服。现代新型的舱外用航天服有液冷降温结构，可供航天员出舱活动或登月考察。 航天过程中保护宇航员生命安全的个人防护救生装备，又称宇宙服或航天服。宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候。它在结构上分为6层： ①内衣舒适层：宇航员在长期飞行过程中不能洗换衣服，大量的皮脂、汗液等会污染内衣，故选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品制作。 ②保暖层：在环境温度变化范围不大的情况下，保暖层用以保持舒适的温度环境。选用保暖性好、热阻大、柔软、重量轻的材料，如合成纤维絮片、羊毛和丝绵等。 ③通风服和水冷服（液冷服）：在宇航员体热过高的情况下，通风服和水冷服以不同的方式散发热量。若人体产热量超过350大卡/小时（如在舱外活动），通风服便不能满足散热要求，这时即由水冷服降温。通风服和水冷服多采用抗压、耐用、柔软的塑料管制成，如聚氯乙烯管或尼龙膜等。 ④气密限制层：在真空环境中，只有保持宇航员身体周围有一定压力时才能保证宇航员的生命安全。因此气密层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成。限制层选用强度高、伸长率低的织物，一般用涤纶织物制成。由于加压后活动困难，各关节部位采用各种结构形式：如网状织物形式、波纹管式、桔瓣式等，配合气密轴承转动结构以改善其活动性。 舱外航天服⑤隔热层：宇航员在舱外活动时，隔热层起过热或过冷保护作用。它用多层镀铝的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜并在各层之间夹以无纺织布制成。 ⑥外罩防护层：是宇航服最外的一层，要求防火、防热辐射和防宇宙空间各种因素（微流星、宇宙线等）对人体的危害。这一层大部分用镀铝织物制成。 与宇航服配套的还有头盔、手套、靴子等。
外太空环境模拟试验舱 设备建议书 公司名称：上海和晟仪器科技有限公司 品牌：HESON/和晟 联系人：蒋和義
公司简介 本公司属台资企业在大陆设有工厂总部位于上海，在国内设有6家分公司，服务更便捷。有独立的生产中心，研发中心，质检中心和售后中心全国统筹调度。已成功入选上海造币厂，上汽股份，日本三菱，韩国三星电子，美国颇尔，美国库柏，德国博士工具，富士康等知名企业优质供应商名单。 品牌：和晟【HESON】 型号：HS-2P-ZQ 品名：热真空试验箱
浩瀚无垠的太空对人类来说既熟悉又陌生。熟悉，是因为载人航天活动已经开展了几十年，人进入太空已有数百次了；陌生，是因为太空环境如此复杂，以至于每次载人航天活动，仍充满着无数变数和巨大风险。面对复杂多变的载人航天环境，航天员只有在地面作好充分试验和训练准备，才能圆满完成载人航天飞行任务。 地面试验和训练离不开模拟技术、模拟设备。要了解模拟技术和模拟设备，首先要认识载人航天环境。 （1）真空环境及模拟 在载人航天器所处的500千米轨道高度上，空间真空度为10-6帕左右；在1000千米的轨道高度上，空间真空度为10-8帕左右。 在进行航天器和舱外航天服空间环境热模拟试验（主要是热真空试验和热平衡试验）时，关注的问题主要是真空环境对试件热特性的影响。真空度达到10-2帕以上时，辐射传热已经成为主要的传热形式，对流和传导传热的效应已经可以忽略。因此，空间模拟设备模拟的真空度达到10-3帕数量级，已经能够较为真实地模拟航天器飞行轨道真空环境的热交换效应，不必追求更高的真空度。只有一些特殊的试验，如真空干摩擦和冷焊试验等，才需要提供更高真空度的试验设备。 （2）太阳辐照环境及模拟
中国航空航天事业的发展历程 1960年2月19日，中国自行设计制造的试验型液体燃料探空火箭首次发射成功。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造卫星计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过五年多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十四日，长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一号送入预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星送入近地轨道(LEO)、地球同步转移轨道(GTO)和太阳同步轨道(SSO)的长征系列火箭。在中国改革开放进程中，长征火箭于一九八五年十月开始走向国际市场，并在一九九零年四月成功地实施了第一次国际商业发射服务，把美国休斯公司制造的亚洲一号通信卫星送上太空。 1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造卫星计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过五年多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十四日，长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一号送入预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星送入近地轨道(LEO)、地球
宇航服生命保障系统（航天服） 宇航服又称航天服，它是宇航员在宇宙空间穿的有压力的服装。 根据宇航员的活动范围和航天任务，宇航服理应满足这样一些条件：（1）能使位于太空的人体处于加压状态；（2）能供给保障宇航员生命安全所必需的氧气，消除二氧化碳，并能够控制温度和湿度；（3）能使宇航员在宇宙空间具有各种活动水平，并能使宇航员的疲劳减轻到最低限度；（4）穿戴和脱下方便；（5）具有防护宇航射线辐射的水平；（6）能经得起微流星的冲击；（7）具有 应付太空意外事故的水平。 宇航服一般由密闭头盔和密闭服组成。密闭头盔由透明聚碳酸脂制成，为防止来自太阳的紫外线与红外线等强烈辐射，在头盔的透明层上涂有金属薄层。密闭头盔内能够供氧和加压。密闭服通常由几层具有耐高温的防火聚酰胺纤维织物等一些特殊材料制成，其中夹有数层铝箔，具有隔热、防护宇宙射线以及防止太空中流星雨的撞击等作用。为了适合宇航员在航天飞行中长时间穿用，宇航服都具有良好的气密性。另外，宇航服还配备有自动控制空气再生和调节的自给系统、无线电通信系统、宇航员的摄食与排泄等设施。下面是宇航服系统的各部分组成。 宇航服按其用途主要有两种：一种是宇宙飞船内部穿用的宇航服，这种宇航服是在宇宙飞船座舱内使用的应急装置。当飞船发生故障时，它能够保护宇航员安全地返回地面。这种宇航服制作的一般比较轻便，在不加压时穿着比较舒适、灵活，所以有处于宇航员在不加压状态下较长时间地穿着。另一种是宇航员在飞船外部工作时穿用的宇航服，用以保证宇航员进入外层空间或者降落到其他天体表面完成一定的工作任务。这种宇航服具有更高的可靠性，它还装配有携带式生命保障系统，并携带有供宇航员在外层空间运动的小型火箭。
中国航空航天事业的发展历程1960年2月19日，中国自行设计制造的试 验型液体燃料探空火箭首次发射成功。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造 卫星计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过 五年多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十 四日，长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一 号送入预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕 1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中 国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会 以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全 力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星送入 近地轨道(LEO)、地球同步转移轨道(GTO)和太阳同步轨道(SSO)的长征系列火箭。在中国改革开放进程中，长征火箭于一九八五年十月开始走向国际市场，并在一 九九零年四月成功地实施了第一次国际商业发射服务，把美国休斯公司制造的亚 洲一号通信卫星送上太空。 1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒 泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆。 中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。一九六五年，中国第一颗人造卫星 计划开始实施，尽管在特殊的时期经历了比平时更多的艰辛和困难，但经过五年 多的努力拼搏，终于研制完成，星箭齐备，整装待发。一九七零年四月二十四日， 长征一号运载火箭首次发射，成功地把中国第一颗人造地球卫星东方红一号送入 预定轨道，揭开了中国航天活动的序幕 1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中 国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。一九七八年底，十一届三中全会 以后，航天科技工业实行了以经济建设为中心的战略转移。航天科技工业战线全 力以赴，在远程运载火箭技术、固体火箭技术等一系列关键技术上取得重大突破。中国已完全依靠自己的力量研制出包含多种型号、能把各种不同用途的卫星 的长征系列(SSO)、地球同步转移轨道(GTO)和太阳同步轨道送入近地轨道(LEO) 在中国改革开放进程中，长征火箭于一九八五年十月开始走向国际市场，火箭。把美国休斯公司制，并在一九九零年四月成功地实施了第一次国际商业发射服务 造的亚洲一号通信卫星送上太空。年，中国载人飞船正式列入国家计划进行研制，这项工程后来被定名 1992世20为“神舟”号飞船载人航天工程。“神舟”号飞船载人航天工程是中国在，2011月日世纪初期规模最庞大、技术最复杂的 航天工程。1999年纪末期至21小时后在内蒙中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒泉起飞，21日，中国自行设计制造的试验型液体燃2月19古 中部回收场成功着陆。1960年第一颗人造地球卫星“东方红”124日，料探空火 箭首次发射成功。1970年4月日，11月26号在酒泉发射成功，中国成为世界上 第五个发射卫星的国。1975年天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫中 国首颗返回式卫星发射成功，3 。星返回技术的。1985年10月长征火箭开始 走向国际市场日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒月20
真空、辐射、冷黑——航天空间环境模拟 浩瀚无垠的太空对人类来说既熟悉又陌生。熟悉，是因为载人航天活动已经开展了几十年，人进入太空已有数百次了；陌生，是因为太空环境如此复杂，以至于每次载人航天活动，仍充满着无数变数和巨大风险。面对复杂多变的载人航天环境，航天员只有在地面作好充分试验和训练准备，才能圆满完成载人航天飞行任务。 地面试验和训练离不开模拟技术、模拟设备。要了解模拟技术和模拟设备，首先要认识载人航天环境。 （1）真空环境及模拟 在载人航天器所处的500千米轨道高度上，空间真空度为10-6帕左右；在1000千米的轨道高度上，空间真空度为10-8帕左右。 在进行航天器和舱外航天服空间环境热模拟试验（主要是热真空试验和热平衡试验）时，关注的问题主要是真空环境对试件热特性的影响。真空度达到10-2帕以上时，辐射传热已经成为主要的传热形式，对流和传导传热的效应已经可以忽略。因此，空间模拟设备模拟的真空度达到10-3帕数量级，已经能够较为真实地模拟航天器飞行轨道真空环境的热交换效应，不必追求更高的真空度。只有一些特殊的试验，如真空干摩擦和冷焊试验等，才需要提供更高真空度的试验设备。
（2）太阳辐照环境及模拟
太阳每时每刻都在向宇宙空间辐射巨大的能量，太阳光的波长覆盖从10-14米（γ射线）到104米（无线电波）的宽阔区域，不同波长的太阳光，辐射的能量也不同。可见光辐射的能量最大，可见光和红外光的辐射能量占太阳总辐射能量的90%以上。 在轨道飞行中，航天器和舱外航天服主要接受三部分辐射能量：来自太阳可见光和红外辐射的能量、地球反射太阳辐射的能量和地球大气的热辐射能量。航天器和舱外航天服吸收的这些能量影响其温度及分布，吸收能量的大小取决于其结构外形、表面材料特性和飞行轨道。波长小于300纳米的紫外线，辐射能量虽然只占太阳总辐射能量的极小部分，但会使材料表面的光学性能发生很大的变化。紫外辐射效应主要表现为光化学效应和光量子作用。 太阳辐射模拟试验可以模拟太阳辐射环境对航天器和舱外航天服产生的太阳光谱热效应和太阳光谱光化学效应。如果仅模拟热效应，则称为空间外热流模拟。模拟空间外热流有两种方法，一类是入射流模拟法,也称为太阳模拟法；另一类是吸收热流模拟法，又称红外模拟法。一般外形和表面材料形状复杂的试件，宜采用太阳模拟法；外形规则，表面材料形状单一的试件，则可采用红外模拟法。如果需要模拟紫外辐照环境的光化学效应，可利用紫外辐照模拟器进行。
GUI（graphical user interface/图形用户界面）的发展史从来就是与操作系统的历史分不开的，他们就像是两个两小无猜的孩子，相互依偎着成长，不断散发出迷人的光芒，在不知不觉中影响着人们的工作生活。细细数来，从1973年第一代图形用户界面（GUI）的呱呱落地到今天Windows 7的整装待发，图形用户界面已经走过了30几年的发展历程，快要步入不惑之年的他更加的成熟稳健，也带给了我们更丰富的体验，为我们提供了更加人性化的服务。今天，就让我们以时间为线索，一起聆听图形用户界面这位朋友所谱写的光阴的故事。 1973 1973年4月，Xerox PARC (施乐公司帕洛阿尔托研究中心)研发出了第一台使用Alto操作系统的个人电脑，Alto首次将所有的元素都集中到现代图形用户界面中，它相当小，但却有着强大的处理图像信息和分享信息的能力，拥有“所见即所得”的文档编辑器，内置了大量的字体和文字格式。另外，Xerox PARC还开发了一种名为Smalltalk的程序语言和环境，它拥有自己的GUI环境（包括了弹出菜单、视窗、图标）。 1981 1981年6月，Xerox推出了Star，Star于1977年开始研发，它延续了Alto 的概念，在硬件上做了一些升级，384KB内存（可扩展到1.5M），1024*768的黑白分辨率，两个按键的鼠标（原来是3个按键），最重要的是拥有桌面软件，支持多语言，能够连接文件服务器、邮件服务器和打印服务器。可惜的是，Xerox Star
是一个完全封闭的系统，不允许人们应用系统之外的其它程序语言和开发环境，这也意味着它不支持第三方软件。 1983 1983年1月，苹果公司发布了Lisa办公系统，结合Lisa硬件、操作系统、办公软件，苹果公司设计出了一款强大的文件处理工作站。它最大的亮点是支持3.5英寸的软盘，能够最小化、关闭窗口，复制文件等。这其中有个有趣的故事，当年史蒂夫乔布斯在参观PARC时看到了运行于Alto的Smalltalk，他是个有心人，回去之后就抓紧开发出了更健全的系统，不仅拥有Smalltalk的GUI环境，还增加了下拉菜单、桌面拖曳、工具条、苹果系统菜单和非常先进的复制粘贴功能。 1984 1984年苹果公司乘胜追击，发布了Macintosh，它已经有了现代操作系统的一些特点，当插入磁盘时可以直接在桌面上看到，方便存取文件。双击磁盘图标，
一、“星座计划”航天服是美国未来航天服的发展方向 美国航空航天局（NASA）为了完成布什总统提出的“空间探索新构想”（VSE）建立了“星座计划”。“星座计划”要求2012年实现乘员探索飞行器（CEV）抵达国际空间站的载人飞行。完成空间飞行后，CEV将返回地面（只有应急时才进行水上溅落），在任务意外中止的情况下乘组将停留在CEV内。“星座计划”的第一阶段称为“阶段1”。到2018年，CEV将与登月舱（LSAM）组合一体。这是第一次月球着陆的最早日期；目的是在2020年之前实现载人登月。4批乘组将往返月球。月球着陆位置不受航天器返回能力的限制，极地可能会成为月球出舱地点。每年至少两次任务会有助于在2022年建立月球前哨站。“星座”任务的第二阶段成为“阶段2”。月球前哨站任务将帮助发展抵达火星所需的技术。火星任务的则预计为2032年，见图1。 图1 “星座计划”航天服需求时间表 （注：ISS-国际空间站；ACES-先进乘组逃生航天服；LSAM-登月舱；EVA-舱外活动；IVA-舱内活动；CEV-乘员探索飞行器；EMU-美国舱外活动航天服） “星座计划”将需要新航天服来完成“空间探索新构想”的目标。“阶段1”航天服在2012年使用，必须在发射、入轨和任务中止情况下防护乘组。航天服将在非增压情况下穿着，必须穿着舒适。但是在舱内减压的情况下，航天服必须可以增压穿着至少96小时。在应急EVA情况下，航天服必须具有增压灵活性，乘组可以穿着航天服完成从CEV出舱进行的零重力修理、组装或运输车转移工作。 “阶段2”航天服在2018年使用，必须提供月球表面EVA能力，以进行月球探索并最终进行月球居住地维修和组装。航天服必须具有长时间使用而不返回月球基地进行维护和修理作业的功能。最重要的环境挑战是月尘和寒冷的温度。 现有的航天服系统如图2，包括飞行级别系统，可以满足一些阶段1航天服的要求。图3显示了过去和现在的航天服系统，可以为阶段2航天服提供思路。
航天服 姓名：郑泳瑜学号：11011053 航天服也称宇宙服、宇航服，是在载人航天中航天员穿的一种服装系统。实际上它是航天员必备的个人防护救生装备。可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压差悬殊而发生生命危险。航天服是在飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能服装。从功能上看，航天服有舱内航天服和舱外航天服两种；从服装内压上看，有低压航天服和高压航天服之分；从其结构上看，可分为软式、硬式和软硬结合航天服。 航天服是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备，可防止真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在太空的真空环境中，人体血液中含有的氮会变成气体，使得血管体积膨胀。航天员如果不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压力差悬殊过大而发生生命危险。早期的航天服只能供航天员在飞船座舱内使用，现代新型的舱外用航天服由外罩、真空隔热层、气密限制层、通风结构和液冷服组成，可供航天员出舱活动使用。航天服按功能分为舱内用应急航天服和舱外用航天服。舱内航天服用于飞船座舱发生泄漏，压力突然降低时，航天员及时穿上它，接通舱内与之配套的供氧、供气系统，服装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，让航天员在飞船发生故障时能安全返回。飞船轨道飞行时，航天员一般不穿航天服。 宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候。它在结构上分为6层： ①内衣舒适层：宇航员在长期飞行过程中不能洗换衣服，大量的皮脂、汗液等会污染内衣，故选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品制做。 ②保暖层：在环境温度变化范围不大的情况下，保暖层用以保持舒适的温度环境。选用保暖性好、热阻大、柔软、重量轻的材料，如合成纤维絮片、羊毛和丝绵等。 ③通风服和水冷服（液冷服）：在宇航员体热过高的情况下，通风服和水冷服以不同的方式散发热量。若人体产热量超过350大卡/小时（如在舱外活动），通风服便不能满足散热要求，这时即由水冷服降温。通风服和水冷服多采用抗压、耐用、柔软的塑料管制成，如聚氯乙烯管或尼龙膜等。 ④气密限制层：在真空环境中，只有保持宇航员身体周围有一定压力时才能保证宇航员的生命安全。因此气密层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成。限制层选用强度高、伸长率低的织物，一般用涤纶织物制成。由于加压后活动困难，各关节部位采用各种结构形式：如网状织物形式、波纹管式、桔瓣式等，配合气密轴承转动结构以改善其活动性。 现代的与过去的航天服相比，外观上有明显的不同，全身是金属铠甲那样的刚性结构，仅关节部分是可折皱的软结构。这种航天服的内压可提高到0．54个大气压，所以航天员穿这种新航天服进入太空之前不需要准备过程，也不用再为沉箱病担心。但是，内压提高使这种新航天服变得笨拙，运动性差。已试制成的这种航天服重达90千克，穿在身上根本无法在地面上行走。所幸的是，在太空中，重力变小了，宇航员不用费很大的力气。不过，重力变小了，质量还是没变具有和原来一样的惯性，所以宇航员不能快速移动。 航天服的制造和发展时间还相当短，未来的航天服将更适合人类航天和在太空生活的需要!
1发展 世界上第一个使用航天服装备的人是美国冒险家威利·波斯特。二十世纪30年代初，他驾驶“温尼妹号”单座机在向横越北美大陆飞行的挑战中，将飞机上升到同温层。当时波斯特身穿的高空飞行压力服，是用发动机的供压装置送出的空气压吹起来的气囊。 第一代 近代的航天服是1961年在美国问世的。当年5月阿仑·谢泼德第一个成功地进行了美国最早的载人航天飞船计划——水星计划的亚轨道飞行。飞行所用的航天服，是由当时美海军的高性能战斗机飞行员穿着的MK-4型压力服加以改进的。这种航天服由氯丁橡胶涂在布上的防护层和经过氧化铝处理的强化尼龙的内绝热层叠合而成，肘和膝关节部分缝入了金属链，容易弯曲。但是，当内压提高时，航天员难以活动身体。 第二代 60年代中期在实施双子星座计划时，美国又开发了第二代航天服。这种航天服在封入空气压的压力囊外蒙上了一层用特氟纶混纺材料织成的网，即使空气压使航天服整体膨胀也容易弯曲。由于双子星座计划要求航天员进入太空在轨道上作会合或入坞的活动，所以这种航天服具有极佳的运动性。 第三代
第三代航天服是实施阿波罗计划时使用的航天服。月面活动与浮游在太空活 海鹰型舱外航天服 动的情形不同，必须一边步行在遍地皆是岩石的月球表面，一边弯下身体采取岩石标本。再者，要求保护航天员能经受强烈的太阳光辐射，以及使从天而降的微小陨石砸在身上也不致破损。 这种航天服在关节周围制成伸缩自如的褶皱，大大提高了运动性能。但是，必须穿着特殊的“内衣”。这种几乎盖住全身的网状内衣缝入了长达100米犹如意大利空心面条那么粗的盘成网状的管子，管内流过冷水，吸走航天员身上散发的热量，并排到宇宙空间，所以航天员穿上后感到十分舒适。穿在内衣外的航天服由内绝热层、压力层、限制层(抑制压力层的膨胀)几层重叠，最外面还蒙上聚四氟乙烯与玻璃纤维制成的保护层。再戴上强化树脂制成的盔帽、与航天服几乎一样多层的手套，穿上金属网眼的长统靴，就是完整的阿波罗航天服了。
航天服（spacesuit）是保障宇航员生命活动和工作能力的个人密闭装备，可防护在太 空环境下的真空、高低温、太阳辐射和微流星等因素对人体的危害。例如，在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压力差悬殊而发生生命危险。 随着科技的进步，航天服也不断向前发展。航天服最早是从飞行员抗压服的基础上发展起来的。自那以后，航天服的技术含量越来越高，甚至可以成为一个小型的飞船进行独立的飞行活动。 俄罗斯“海鹰”航天服 这是俄罗斯“海鹰”航天服的一个模型。2006年2月3日，由于该模型已经失去了存在的 价值，俄罗斯决定将其毁掉，随后该航天服内被塞满了电池、内部传感器和无线电发射机并被送入太空。几周后，由于和大气层发生碰撞并产生了剧烈的摩擦，“海鹰”航天服被烧毁。 早期抗压服
人们很早就认识到，在飞行的过程中，如果爬升的高度越高，上层的氧气就越稀薄，因此人类迫切需要一种可以提供氧气的设备，所以热气球驾驶员和随后的飞行员是最早发明抗压服的。第一个抗压服出现在1894年，是由一个澳大利亚人用铁丝框和防水布做成的。 美国人弗雷德·桑坡（Fred Sample）于1918年7月16日首次为抗压服申请专利，并将 其定义为“为飞行员飞越高海拔地区或者登山者爬过高山时提供氧气的设备”。早期的抗压服是由具有弹性的材料制成的，而且和现代航天服有许多共同之处，比如都是气密性服装，头盔可自由穿戴以及拥有可以提供压缩空气的管道。 改进后的抗压服
美国人威利·波斯特（Wiley Post）是第一个独自飞越全世界的飞行员。他也是抗压服的主要发明者。1934年4月，他前往位于洛杉矶的BF古特里奇轮胎厂，询问该厂可否制造“一种橡胶服装，可以让我在大约5500英尺的高度仍然能正常的操作飞行”。在穿上这种抗压服后，波斯特成功的飞越了40000英尺的高度，从而创下了新的记录并发现了“喷射气流” 现象。波斯特随后对抗压服进行了改进。他在面料中加入了棉花，并引入了带有玻璃面罩的金属头盔。整个抗压服也由好几层组成，看起来和现代宇航员非常相似。 在1940年到1943年期间，美国几家公司被邀请参与研发或制造新一代抗压服。很多公 司研发的产品和当时的科幻片中所描述的非常相似，都是由透明的、圆圆的塑料头盔以及密闭的、由橡胶和棉花面料制成的紧身服，这严重限制了飞行员的活动空间，只有科利公司推出的XH-5号模型（右图）在创新上取得了突破。XH-5号将抗压服的膝部、臀部和肘部分成可独立穿戴的几部分，这种设计可以让飞行员更自如的行动。 第一代航天服
宇航服（航天服） 宇航服又称航天服，它是宇航员在宇宙空间穿的有压力的服装。 根据宇航员的活动范围和航天任务，宇航服应当满足这样一些条件：(1)能使位于太空的人体处于加压状态;(2)能供给 保障宇航员生命安全所必需的氧气，消除二氧化碳，并能够控制温度和湿度;(3)能使宇航员在宇宙空间具有各种活动 能力，并能使宇航员的疲劳减轻到最低限度;(4)穿戴和脱下方便;(5)具有防护宇航射线辐射的能力;(6)能经得起微流 星的冲击;(7)具有应付太空意外事故的能力。 宇航服一般由密闭头盔和密闭服组成。密闭头盔由透明聚碳酸脂制成，为防止来自太阳的紫外线与红外线等强烈辐射，在头盔的透明层上涂有金属薄层。密闭头盔内可以供氧和加压。密闭服通常由几层具有耐高温的防火聚酰胺纤维织物等一些特殊材料制成，其中夹有数层铝箔，具有隔热、防护宇宙射线以及防止太空中流星雨的撞击等作用。为了适应宇航员在航天飞行中长时间穿用，宇航服都具有良好的气密性。另外，宇航服还配备有自动控制空气再生和调节的自给系统、无线电通信系统、宇航员的摄食与排泄等设施。下面是宇航服系统的各部分组成。 宇航服按其用途主要有两种：一种是宇宙飞船内部穿用的宇航服，这种宇航服是在宇宙飞船座舱内使用的应急装置。当
飞船发生故障时，它可以保护宇航员安全地返回地面。这种宇航服制作的一般比较轻便，在不加压时穿着比较舒适、灵活，因此有处于宇航员在不加压状态下较长时间地穿着。另一种是宇航员在飞船外部工作时穿用的宇航服，用以保证宇航员进入外层空间或者降落到其他天体表面完成一定的工作任务。这种宇航服具有更高的可靠性，它还装配有携带式生命保障系统，并携带有供宇航员在外层空间运动的小型火箭。
航天员舱外行走试验是在人航天工程任务、空间实验室以及空间站建设的必要阶段。空间站由各舱段逐步对接建设而成，但飞船的质量、尺寸、转动惯量御笔空间站的质量、尺寸、转动惯量远比空间站的质量、尺寸和转动惯量小，因此航天员在飞船舱外的行走活动对飞船的姿态有较大的干扰，其扰动力矩远比重力梯度力矩、太阳辐射光压力矩，轨道气动力矩、帆板弯曲振动等引起的姿态干扰大。在轨道上，飞船与航天员组成的系统在没有控制力矩的情况下，所受的外力矩可能近似为零，遵守动量矩守恒原理，然而航天员的行走运动会使飞船随之扰动，并随着时间积累姿态的开环扰动误差会不断增大。航天员如果太用力，会不会影响控制的稳定性以致造成“翻船”，或者虽然稳定，会不会过多地喷气，造成了不必要的宝贵燃料，航天员扰动情况下控制系统的合理参数是什么，扰动强度控制在什么范围，什么样的舱外行走扰动大，而另外的扰动相对较小，这些问题是进行航天员舱外行走试验任务迫切需要回答的。 研究航天员的舱外行走动力学与飞船姿态控制的稳定性，可为飞船总体参数提供设计上的分析，可为航天员舱外行走活动提供指导，消除不必要的心理恐慌，对开展行提拿员舱外行走的工程试验任务等具有重要的意义。 有关航天员舱外行走动力学与控制稳定性方面所发表的研究文献较为少见，虽然美国密歇根大学简要报道了航天员在空间站舱内活动的扰动研究，但所建立的动力学模型仅是针对固定支点的单连杆或双摆模型，还不能更好地描述航天员舱外行走全过程行走的动力学特性。 本文开展了航天员舱外行走全过程的多体动力学建模、并计算分析了一下航天员全过程行走的动力学特性、扰动力矩以及飞船的相关总体参数对喷漆次数、喷漆冲量的影响、飞船受扰的姿态稳定性以及航天员身体受飞船姿控发动机喷气作用时的受扰特性。 分析航天员舱外行走的特点，对扰动动力学建模较为重要。航天员在太空是不能象地面一样靠脚施力走路的，因为没有重力，航天员相对飞船处于漂浮状态，所以航天员在太空舱外是靠双手行走，通过一只手抓牢飞船飞船舱外的扶手施力，然后移动另外一只手，同时摆动大腿和身体，是身体质心向前移动。航天员手、腿和身体的转动和摆动，通过手腕对飞船施加了作用力，这个力不通过飞船的质心，因此形成飞船的干扰力矩。据此，航天员舱外行走活动的扰动力矩可以概括为如下特性： （1）多体运动的复杂性：人本身是由多个关节连接而成的，航天员的舱外行走是一个复杂的多体动力学行为，航天员在舱外的行走运动与飞船的三轴欧拉姿态运动构成的系统，是一个复杂的多体运动动力学问题。 (2)随机不确定性：航天员的舱外行车试验路线若是预先设计好的，当然是确定的。但 行走时的力度、步数、停留时间、扰动位置、扰动方向是随机不确定的。一旦这些随机变量给定后，扰动量又是确定的，将遵循牛顿-欧拉力学方程。 航天员舱外行走的动力学建模 根据航天员舱外行走的特点，将航天员划分成10个转动的多刚体，加上飞船共11个刚体，将航天员穿上航天服时总的质量按人各肢体的质量百分数分配，各关节设定为但自由度，转轴方向根据航天员行走动作设置。行走时与飞船扶梯的接触方式暗淡手和双手分为1个支点和2个质点模型，如图2所示