SpaceX 完成首次私人太空行走-太空衣成功驗收

15日，SpaceX 北極星黎明號成功在墨西哥灣濺落返回地球，標誌著「北極星黎明號任務」結束。商業太空行走的完成是載人航太史上的重要里程碑。

艾薩克曼漂浮在Crew Dragon 的艙口上方,  SpaceX

SpaceX EVA太空衣完成太空驗收測試

這次任務穿著的EVA太空衣，是SpaceX 歷經2年多時間開發的新款太空衣，相較NASA傳統太空衣更加輕便、合身。據報道，北極星黎明號中太空人所著的太空衣幾乎全是柔軟材質，採用了從太空船中回收的熱絕緣和防輻射紡織設計，更加易於製造，成本更低。

根據《華盛頓郵報》，龍飛船沒有專門的氣閘艙，因此採用「全艙減壓」的辦法，將整個飛船作為氣閘艙，整個飛船的返回艙全部放氣至真空狀態，直至與太空環境壓力平衡後打開飛船頂部艙門。 Jared和Sarah交替執行出艙活動，回到機艙後關閉艙口並開始用氧氣和氮氣重新加壓。

從影片畫面可以看出，在出艙時太空衣略微有膨脹，每位太空人帶著一條「臍帶」在太空行走時控製冷卻和氧氣。太空行走期間，四名成員太空人都穿著EVA太空服，做到艙內、艙外太空衣一體化。

SpaceX 工程師兼機組教練Sarah 透過一系列動作測試太空衣

艙外活動是十分危險的活動，太空中沒有空氣供應，太空人將暴露在太陽輻射和宇宙射線之中，並有極端冷或極端熱的溫度情況。並且，艙外太空衣還需具備關節靈活性和機動性，方便太空人執行各類操作和任務。

今年5月，SpaceX的首套艙外太空衣（EVA，extravehicular activity）首次亮相，是基於載人龍飛船的黑白艙內活動服（IVA，intravehicular activity）的演變，在關鍵區域進行了增強和改進，使其重量輕，同時能在嚴酷的外太空環境中保護太空人。

這次行走，SpaceX的艙外太空衣成為關注焦點，網友稱其中暗藏「黑科技」。 “它像一套用織物做成的盔甲”，首席宇航服工程師Erik Kraus說。

首先是視覺上的直覺感受，相較傳統的艙外太空服，SpaceX的艙外服相當簡潔、輕薄，就像穿了一套連體工裝。因需攜帶維生系統應對太空中的極端條件，以前的太空衣往往被設計為肥大、沉重的外形，一套太空衣類似一台小型太空船，穿脫方式有「背入式」、「腰入式」和「雙平面穿入式」等，需組裝完成。

圖：SpaceX IVA、SpaceX EVA

而SpaceX的艙外服將一套複雜的系統給做了整合化。根據科普，一套傳統的太空衣有十幾層結構，第一層內衣層直接與皮膚接觸監測太空人心率、體溫和呼吸，第二層利用多個細管液態調節，相當於一個貼身的空調，第三層加壓層填充氣體提供壓力，第四層約束層會將氣體約束為符合人體工學的形狀，第五層是由各類纖維組成的堅硬外殼，能抵禦碎片撞擊。

尤其是艙外太空衣更需滿足保溫、氣壓、防護和靈活性四大特色。而SpaceX宇航服從簡約、時尚的角度出發，要求工程師在逆向時盡可能簡化傳統的構造，把許多功能進行簡併設計。在EVA太空衣中，SpaceX透過「臍帶」將純氧替換內部的氮氧混合氣，既能維持壓力，也能維持呼吸，同時調節溫度。簡化設計，一服兩用。

SpaceX的艙外服與傳統的艙外服相比，重量極大減輕。根據資料，NASA近地軌道出艙活動的航太服基本型重約115KG（增強型重約145KG），我國第二代「飛天」航太服重量增加至130KG。儘管SpaceX的EVA艙外服重量還未可知，但有網友在reddit討論文中指出，SpaceX龍太空船內IVA艙內服重約10公斤。因其艙外服不含救生系統，重量很可能比太空梭ACES或NASA的EMU輕得多。

不像傳統艙外服有多層裝備，這身航太服穿起來很方便。 SpaceX的艙外服腰部設計有螺旋拉鍊，前臂上的拉鍊在太空人不戴手套的情況下可以打開並允許徒手操作，方便快速穿脫。且航太服設計可針對各種體型進行擴展，以適應不同太空人的身材，確保每位太空人能找到合適的尺寸，且各個零件可以相對容易地組裝和拆卸。

SpaceX的艙外服的主色係是白黑，頭戴特殊塗層頭盔，腳踏一雙長靴，更貼合人類身形。外層主體織物是SpaceX新開發的一類阻燃彈性材料，織物隔熱保暖，便於製造且提高了太空衣的柔韌性。

圖：北極星黎明官網

那條連接太空人與內部設備的「臍帶」上有一個刻度盤，用來控制太空衣內溫度，提供太空行走期間的額外氧氣。

據介紹，該艙外服具有靈活機動性。手腕、手肘、腰部和腿部的彎曲關節處可提供加壓的活動能力，創新的半剛性旋轉接頭在加壓前保持柔軟，同時允許手臂旋轉。如Sarah探出艙門時，可以旋轉手腕把住橫桿。

在艙外時，太空衣的密封性與太空人的生命緊密關聯。 SpaceX艙外服的冗餘頭盔密封、閉鎖機構的鎖定裝置及增加的內部閥門用於容錯的壓力控制，確保在5.1Psia下運行的堅固性和安全性，可以兼顧艙內和艙外活動。

北極星黎明計畫的機組人員回饋，太空衣的效果很好。當Sarah出艙時，她感覺自己還能在太空船外多待一會兒。

從成本上來說，因使用了輕質、阻燃材料，集成了生命維持系統，重複利用熱材料，可以合理推測，SpaceX的艙外航太服顯著低於過億美元造價NASA的EMU航太服。

私人太空旅行一躍進

此次用於艙外行走的EVA太空衣完全由SpaceX自研，2014年，在其與NASA簽訂商業航天計劃（Commercial Crew Program）合約後，開始為國際太空站的太空人提供運輸服務，在這一背景下，SpaceX開啟探索艙外太空衣。

太空行走是「北極星黎明」的任務關鍵，艙外太空服的研發進度隨這場計畫推進，歷經2年多的研發時間。今年7月，SpaceX為EVA開發的全新太空衣完成驗收測試。

“SpaceX的艙外太空衣可能比NASA正在造的太空衣還要好”，YouTube Tech Map評價。有觀點稱，在SpaceX推動人類首次商業太空行走後，其艙外太空衣可能會成為替代方案。

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