前段时间，我国首部硬科幻电影《流浪地球》引爆票房，成为了大众讨论的热门话题影片中的冰封城市、空间站、悬浮在空中的巨大木星给观众带来了前所未有的视觉盛宴而在宣传海报和那么今天我就带大家了解一下航天服中的防护材料影片里我们可以看到一种十分关键的装备--------带有透明头盔的现代化航天服，我来为大家科普一下关于世界上有几套舱外宇航服?下面希望有你要的答案，我们一起来看看吧!
世界上有几套舱外宇航服
前段时间，我国首部硬科幻电影《流浪地球》引爆票房，成为了大众讨论的热门话题。影片中的冰封城市、空间站、悬浮在空中的巨大木星给观众带来了前所未有的视觉盛宴。而在宣传海报和那么今天我就带大家了解一下航天服中的防护材料。影片里我们可以看到一种十分关键的装备--------带有透明头盔的现代化航天服。
众所周知，外太空的环境与适宜人类的环境有着巨大的差别，外太空不仅没有人赖以生存的氧气，而且湿度与大气压远低于地表，温度范围为-140—180°C，因此如果一个航天员不穿航空服，那么他在外太空必死无疑。人们在上个世纪50年代即开始构想把人送向太空的时候，为了解决由于环境差异带来的一系列问题，航天服就开始了它的研制过程。1961年4月12日由苏联航天员尤里加加林在航天飞行中首先使用航天服。随着载人航天事业的发展，航天服在技术上取得了长足的进步。
尤里加加林
航天服可分为舱内航天服 (IVA spacesuit) 、舱外航天服 (EVA spacesuit)和舱内舱外航天服 (IEVA spacesuit) 三大类。一身合格的航天服要解决以上所有的环境问题，这就使得航天服的首要条件是不能漏气，而且需要选择良好的隔热材料。航天服也要兼具一定的活动性与操作性，这就需要服装要具有一定的柔韧性，这样手指还有各个关节才可以活动，以便宇航员能够完成正常的太空任务。除此之外材料的密度要小强度大（即比强度大），这样才能做出比较薄的比较轻便的服装，而且可以在火箭上升、返回舱返回陆地时保护宇航员安全，也不会因为服装内外气压差异而导致服装损坏，最后航天服还要抵御外太空的各种辐射和微流陨尘。可以看出为了能满足以上所有要求，单用一种材料是不行的，而且传统的服装材料如棉、麻等等肯定是不符合要求的，这就需要科学家们研发一种能够完全满足以上标准的新型服装材料。
舱内航天服
舱外航天服
航天服常用的非金属材料有合成纤维、合成橡胶、薄膜、涂料和粘合剂等，均为聚合物材料。这类材料多具有高强度、高弹性、低比重、耐磨、化学性能稳定、柔软等特点。航天服常用的金属材料是铝。下面我就按舱内航天服与舱外航天服两个角度分别介绍一下所需要的具体材料。
舱内航天服主要有外套层、限制气密层。
外套层材料断裂强度为1.47~2.94kN，断裂伸长率不大于20%，撕裂强度为0.098—0.1471KN，单位面积质量0.2kg/m²，耐磨次数不小于5000次，并具有耐折、阻燃、防静电、热氧稳定性好等性能。在低压条件下不放出有毒气体。常用的外罩材料主要有聚间苯二甲酰间苯二胺，俗称为HT1的织物，涂聚四氟乙烯的纤维织物，聚酯纤维织物等。
限制气密层包括限制层与气密层。限制层材料断裂强度要求更高为1.76—2.94kN，断裂伸长率不大于15 %，其他要求与外套层相同，气密层在压差为55.IkPa时，材料的漏气量不大于5ml/(min·m²)，并具有柔软、耐磨、耐老化、防静电、阻燃等性能，材料不产生对人有害的气体和难闻的气味。由于二者多是结合在一起的整体结构，特别是硬胎结构（橡胶与织物模压成型），故合称为气密限制层。气密层应选用漏气量甚微的胶卡或胶布。采用缝纫成型的软胎结构时，由于胶布具有一定的漏气量难以维持在最低水平。为了减少由地面上携带到空间气体容量，必须尽量降低漏气量。近年来，由于采用了硬胎的模压成型，此问题得到了较好的解决。
舱内航天服结构
舱外航天服有外套层、限制气密层、隔热屏蔽层、液冷层和涂层。
舱外航天服外套层除具备舱内航天服外套层材料性能以外，对太阳辐射的反射率高，即对波长为 0.36～0.75 微米的可见光的吸收系数越低越好，颜色应选用白色或在织物的表面镀铝。在热真空、原子氧、电磁辐射、低能粒子辐射、微流陨尘等环境因素作用下，稳定性高、质量损失不得超过10%。复合材料应具备刚度大、变形小的性能，几何尺寸在高真空、高温交变、辐射等条件下应保持极高的稳定性，交接面不产生收缩变形和微裂纹。比如用氯丁橡胶尼龙布做一个防护层。
限制气密层除具备舱内航天服限制气密层材料性能以外，在热真空条件下，稳定性好，材料质量损失不应超过10 %。材料织物组织结构各向同性。
隔热屏蔽层该层的用途是保护航天员在舱外活动时，不受外界环境过热或过冷的侵袭。屏蔽材料在辐射热源为8.4J/(cm²·min)的辐射条件下，反射率大于90%，吸收率/辐射率的比值小，耐折叠、镀层不氧化、不脱落，能防低能质子、电子和X射线。隔热材料应比重轻，热导系数小，压缩弹性好，主要是纤维类材料，最近也在研究用气凝胶等新型材料制造。屏板或称屏蔽层是由10mm厚的铝箔，或用表面镀铝的塑料薄膜制成，后者的优点是强度大，重量轻，导热系数也低。通常采用的是有金属镀膜的聚酯薄膜（或聚酰胺薄膜）和卡普龙编制的网状衬垫制成的。
液冷层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，液冷层材料的热导系数大，漏水量要求不大于0.5ml/h, 耐水压大于261.7kPa/cm²水解稳定性好。
我国的舱外航天服
由于航天充气手套与航天靴的组成成分与航空服类似，我们不再单独介绍。下面我们就以神舟七号为例了解一下防护头盔。
“神七”宇航员太空漫步任务
防护头盔不仅要具有航天服的基本功能，而且要具有透光率高，还需要解决通信、宇航员行走及生命保障系统等方面的需求。舱外航天服头盔组件壳体为玻璃钢复合材料，壳体的成型方法最终采用热压罐真空辅助成型法。聚合物基复合材料的突出优点是比强度和比模量高。比强度是材料的强度与密度之比值，比模量是材料的模量与密度之比值，其量纲均为长度。在质量相等前提下，它是衡量材料承载能力和刚度特性的指标，对于在空中或太空中工作的航空航天结构材料来讲无疑是非常重要的力学性能。
热压罐真空辅助成型法
一身航天服折射出的是整个材料科学的进步，航空航天材料是材料学科发展的重点方向之一，如果没有材料学的进步，人们也实现不了飞天梦。材料的发展为航空航天事业提供了物质基础，相信几十亿年后随着技术的不断发展，人们可以将流浪地球中的情景一一实现，人类也不会因太阳的死亡而陷入绝境。
最后作者提醒您：
航天千万条，材料第一条。
服装不发展，登天两行泪。
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参考资料与文献：
中国腐蚀与防护网 《<流 浪 地 球 > 火 了 ，让 我 们 来 扒 一 扒 防 护 服 材 料 吧 ！》
中国知网 《航天服材料与发展动向》
中国知网 《航天服隔热材料技术研究进展》
中国知网 《“神舟七号”飞船舱外航天服防护头盔组件的研制》
中国知网 《航天服 ——飞行员和宇航员个体防护装备系列介绍》
