要真正進入太空，就必須走出封閉的艙室，進入到太空之中。經過研究發現太空中存在著各種輻射，溫差大，而且沒有大氣壓力，會讓人體內氣體急劇膨脹，氧氣從肺、血液和組織中大量跑出來可能會導致人立即死亡。為保護航天員不被太空中惡劣的環境傷害，航天員必須要穿上航天服，也就是艙外航天服進入開放空間。艙外航天服就像是一個獨立的生命保障係統，也是一個小型的載人航天器。艙外航天服除了具備艙內航天服所有的功能之外，還具備防輻射、隔熱、防微隕石、防紫外線等功能，在服裝內還增加了液冷係統（液冷服），來保持人體的熱平衡，並配有背包式生命保障係統。艙外航天服主要是有氣密限製層、液冷通風服、外套、頭盔、手套、靴子和背包裝置等構成。艙外航天服采用了硬質的上軀幹，上麵裝有雙臂和生命保障係統組件，頭盔與上軀幹連為一體，不能跟隨航天員的頭部運動，不過可以通過氣密軸承和一個自由的關節連接來保證四肢各關節的活動性能。外套是由多層的防護材料構成的真空隔熱屏蔽層，具有防輻射、防火、防微隕石、隔熱的功能。氣密限製層具有保持服裝氣密、限製服裝膨脹、使各大關節具有一定的靈活度的功能。美國的航天服還配有一個背包，這個背包與航天服相連，構成了一個完整的生命維持係統。包括溫度、通風、循環、監測、過濾、供電、濕度、氣壓、供氧等各種手動或者自動裝置。除此之外，美國的航天服還安裝有飛行係統，24個噴氣嘴可以讓航天員隨時調整自己的飛行路線。同時還配有電子通信係統等。為了讓航天員能夠正常活動，航天服內的氣壓不宜過高，不然航天服就會變得硬邦邦，不便於航天員正常活動，因此，隻采用1/3氣壓。同時要注意，航天員在穿上宇航服之後要在艙內待一段時間，有一個吸氧排氮的過程，如果立刻到太空中去可能會因身體中的氣壓驟然降低，血液中的氮氣變成氣泡從血液中跑出來在血管裏亂躥，一旦堵塞了腦血管，航天員可能麵臨癱瘓或死亡的危險。
逸聞趣事
航天服的層次結構
航天服共可以分為5層。第一層就是內衣層，具有輕便、柔軟、有彈性、傳熱、透氣的功能。內衣層有一條神奇的腰帶，腰帶裏有一套複雜的微型監測係統，負責記錄生理上（心率、體溫、呼吸）的各類數據以及航天服內部的溫度、輻射劑量的數據，是對航天員身體的動態監控。第二層為調溫層，可以調節航天服的溫度，溫度有3個檔次可以選擇，由航天員按照自己的情況來調節。第三層為加壓層，是用特種橡膠製成的密封充氣層，裏麵充滿了一個大氣壓強的空氣，因為在太空真空狀態下必須要防止低氣壓。第四層為約束層，可以把第三層約束成衣服外形，同時可以協助最外層來抵禦微小隕石的襲擊。它還具備很好的隔熱功能，可以防止內外熱量交流。第五道是保護層，主要是利用特殊合成纖維製成的高強度“防彈衣”，可以抵禦微小隕石的襲擊，又能吸收太空射線的能量。