发布时间：2025/9/2 10:18:56 文章来源：互联网 浏览次数：
8月15日，神舟二十号飞船乘组圆满完成第三次空间站出舱任务。至此，航天员陈冬穿戴的空间站舱外航天服B累计保障20次出舱任务，成为首套实现“4年20次”延寿目标的舱外服。我国空间站舱外服原设计寿命为“3年15次”，科研人员通过制定多种方案与检测方法，完成了对舱外服评估和延寿工作。
舱外服的主要功能是为出舱活动的航天员提供生命保障、安全防护、通信支持等服务。从本质来看，舱外服相当于“小型载人飞船”，只不过仅能“搭载”1名航天员，提供了空间有限的密闭承压环境。仔细观察舱外服的结构，主要由舒适层、气密层、限制层、热防护层等构成，既要保障人身健康安全，又不能过度妨碍航天员的灵活性，堪称支持航天员完成舱外工作的“飞天宝甲”。
结合舱外服的用途、结构和工作环境来分析，影响其使用寿命的因素主要有3个。
一是出舱使用频次。航天员出舱活动期间，需要依靠上下肢协调配合，完成多种操作任务，因此舱外服上下肢部位的软结构和气密部件在使用一定的频次后，有可能因磨损、变形而面临失效风险，至少会消耗使用寿命。
而且，舱外服普遍配备封闭式循环再生系统，具有供氧、温控、二氧化碳吸收等多种生命保障功能。其中，各种复杂仪器设备均有各自的设计寿命，高频使用必然会影响到舱外服的整体寿命。
二是舱外工作环境。以常见的空间站出舱任务为例，航天员的主要工作之一是进行外部设备安装、维修和养护，舱外服不得不“直面”微重力、宇宙辐射、微流星体来袭、阳光直射等环境因素，还要尽量避免触及某些尖锐棱角和边沿，引发划伤，手套和关节部分更是“重灾区”。国际空间站航天员出舱工作期间，手套曾出现裂痕，引发紧急处置程序，舱外活动被迅速叫停。事后调查发现，舱外服外部保护层受损，所幸内加压层完好，未造成人员伤亡。
随着载人航天事业发展，未来空间站形态和构造将会更加复杂，航天员出舱任务内容也会日益多样化，那么舱外服被形状不规则的突出物意外划伤的概率将持续增大，即便是很小的撕裂，也有可能酿成重大风险。
三是存储条件和时间效应。空间站舱外服设定使用次数指标时，往往会与时间年限联系起来。一方面，由于载人航天器设计复杂，密封空间宝贵，收纳存储舱外服的条件可能不会非常理想。另一方面，舱外服设计时会综合考虑近地轨道工作环境和在轨存储条件，在材料和结构上留足冗余和延寿潜力。如果超出延寿评估的时间范围，舱外服的使用风险就会增大。
毫无疑问，舱外服延寿工作有助于在轨任务效能最大化，显著节约航天工程成本。据公开资料显示，我国科研团队主要通过3个步骤实施空间站舱外服延寿工作。
第一步，制定科学合理的寿命评估体系，提出健康监测方案和在轨检测方法，对舱外服的状态及其剩余的使用寿命进行准确评估。
第二步，科研团队通过深入研究在轨和地面试验数据，直观展现舱外服的“健康情况”。
第三步，通过大量材料级和产品级的验证试验，比如对舱外服易磨损部位的气密性进行检测，掌握关键设备状态，开展充分评估，分析舱外服的状态，逐步达成延寿目的。
事实上，构建起这套评估体系后，还能系统性识别出舱外服乃至其他航天设备在某些方面的寿命“短板”，为后续升级迭代提供更有针对性的帮助。
未来，面对新任务需求，舱外服需要怎样进化，支持航天员更出色地完成任务?
外界认为，舱外服很可能在使用寿命、安全可靠性、活动工效、测试维修性等4个方面进行技术升级。比如，随着航天员单次出舱时间不断延长，精细操作任务越来越多，舱外服活动关节部位的设计寿命也需要延长。为此，科研人员要根据航天员反馈，投入大量设计创新和材料测试工作。
目前，多国正在积极推进载人登月任务，在不远的将来，航天员会在月面长期驻留活动。放眼长远，航天员有可能登上小行星、火星等更多外星球。纵观国际载人航天装备发展趋势，新一代外星球活动服与新一代空间站舱外服的技术、设计在很大程度上是通用的，变相提高了对舱外服的性能要求，包括更耐用、肢体更灵活、维护更简易、生命保障能力更强等。
考虑到外星球环境比空间站外部区域更复杂、更陌生，新一代舱外服需要考虑应对更多意外情况，保障航天员健康安全。比如，舱外服材料必须升级，以便缓解航天员在外星球表面行走、跌倒、碰撞、搬运重物所产生的磨损，关键部位应强化防切割、阻燃、抗撕裂性能，还要更有力地抗衡尘埃、辐射引发的加速老化效应。
总之，在更新换代的舱外服辅助下，航天员将投身于意义更深远的重大任务中，飞向更遥远的目的地，获取更加前景远大的新成就。
文章转载于：中国航天报·飞天科普周刊
