第五章
艙外活動服
宇航員在太空飛行，絕大多數活動是在飛船和空間站進行的。但有時也需要進入太空開展艙外活動，長期載人航天還有物質的補給，也是艙外活動的內容之一。
步出飛船或空間站在太空條件下行走，既非靠腳去步行，亦毫無保護地去自由活動，而是在嚴格的保護措施下有限度的飄遊。
這種嚴格的保護措施就是艙外活動係統，亦稱為艙外活動航天服。曾經兩次重大改革。
世界上第十個實現空間行走的是前蘇聯宇航員阿曆克賽列昂諾夫。1965年3月他穿著一套十分笨重臃腫的航天服在空間停留了十分鍾，三個月後，美國宇航員愛德華·懷特也實現了空間行走，他把在空間停留的時間延長到21分鍾，美國宇航員穿的航天服從那時以來已經進行了兩次重大改革。開始的時候，航天服除了笨重臃腫，行動不便外，還有一條“臍帶”同密封艙連接在一起，宇航員需用的空氣和水等都通過這條“臍帶”供給。美國宇航員登月時，航天服經過了第一次重大改革，它已經沒有限製活動範圍的“臍帶”而能獨立自成體係，宇航員需用的一切供應都由航天服攜帶。1983年4月4日，美國“挑戰者”號航天飛機兩名宇航員在太空呆了3小時40分，也是沿襲這種“臍帶式”太空行走，終未脫離母體。這次太空行走，是“挑戰者”號在離地麵280千米的圓形軌道上繞地球運行第50圈時實現的。當時，它正在太平洋上空以時速28萬千米運行。密封艙與貨艙之間的氣閘室的圓門緩緩打開。為了防止高空病，已在氣閘室裏呼吸了3個半小時純氧的兩名宇航員——47歲的馬斯格雷夫和49歲的彼得森，穿著雪白蠶繭一樣的新型航天服，一先一後稍帶困難地進入已向空間敞開的貨艙。艙中裝載的一顆2噸半重的通信衛星已於前一天彈射出艙，空蕩蕩的貨艙裏，一根繩索從一端通向另一端，另外還放置著試驗用特別工具箱、絞車和滑輪等。進入貨艙後，兩人首先把各自航天服上的一根15米長的帶子一端夾在貨艙裏的纜繩上，以防“飄”出艙外。他們原定空間行走的時間是3個半小時，後因情況良好，地麵指揮中心決定再延長半小時左右。他們在失重、真空等條件下在貨艙中來回走動，伸臂屈手，彎腰曲腿，翻騰打滾，飄遊蹦跳，以試驗第一次使用的航天服的可靠性和靈活性，並試用工具箱中的各種專門為空間使用而設計製造的工具，並試驗搬運20多千克重的物體。以便為將來的宇航員在空間使用這些工具修理衛星或建造大型空間站等取得經驗。當空間行走的任務完成時，馬斯格雷夫和彼得森已經在空間繞地球運行了兩圈。於是便先後返回氣閘室，在氣閘室內呼吸了3個半小時的純氧後脫掉航天服，重新進入密封艙。
人類首次脫離“母體”的太空行走，則始於1984年2月3日，美國“挑戰者”號航天飛機第四次飛行。兩名宇航員首次不係安全帶在太空分別自由行走了20分鍾和6分鍾，第一次實現了真正的太空自由行走，引起了世界的轟動。緊接著1984年2月8日至10月2日，前蘇聯“禮炮7”號飛船上的宇航員在連續237天的太空飛行中，先後6次進行太空行走，時間共達23小時。女宇航員特蘭娜·薩維茨卡婭1984年7月在太空行走了3小時35分，成為太空行走的第一個巾幗英雄。受到舉世矚目的關注。
出艙用的全壓服必須給有關人員提供為完成下列任務所需的必要生活條件：
安裝和拆卸航天飛行器表麵上的各種設備和儀器；
維護各種生產新材料的裝置和焊接設備以及進行各種技術性工作；
把由地麵送來的艙段拚裝成軌道站；
營救遇險的飛船乘員。
艙外活動服尚需根據其用途保證：
預防航天空間有害因素的影響(低氣壓、離子輻射等)；
預防對著太陽時過熱和背著太陽時過冷；
預防撞上直徑為300～400微米之隕石物質時被聲壞；
防止視覺器官受到太陽輻射的有害作用；
完成規定工作範圍內所必需的活動性。
製造全壓服的材料必須具備對航天空間因素長時間作用的穩定性，且在太陽輻射及真空的作用下不改變其物理、機械及光學特性。
航天服的結構應可靠而不發生故障，應具有應急時能自動切換的複式係統。
出艙全壓服應配備輻射劑量表，借以發出受到危險劑量穿透輻射的信號。為了對宇航員狀況隨時進行監測，應預先考慮到向航天飛船(或地麵)傳送不斷變化的遙測信息之可能性。
艙外活動服可以是完全獨立的(自足的)，也可借纜索之軟套管及導線與航天飛行器連在一起，並通過這些東西輸送氧氣、電氣和實現通訊聯絡。
在獨立式係統中，生保係統及氧源和電源放在背包裏。
艙外活動中進行的測量表明，艙外工作消耗大量能量。結果表明，設計獨立生保係統時必須以3升／分的供氧量為基點。平均耗氧量為80升/小時，可保證達4扔瓦(105千焦／時)的能耗。
出艙全壓服的構造
對出艙服(艙外活動服)提出的種種要求為其結構帶來新的要素：
1具有必要的反射及吸收性能之外衣；
2真空屏蔽隔熱性能；
3隕星體防護；
4能保護眼睛，使用不受航天因素有害作用的頭盔麵罩玻璃；
5活動範圍更大的活動關節；
6熱容量更大的冷卻係統。
出艙全壓服的外衣
外衣係表麵防護層，防止全壓服出艙時可能受到的機械損傷。
服裝的表層應具備必要的光學性能並能盡量維持合理的熱平衡。
防火性能對衣料選擇意義也不小。應選用點燃溫度高的自熄材料。
外衣做成連身工作服的形式，以繩帶或搭扣與全壓服連接。通常采用很牢固的弗尼綸織物以及抗撕牲能良好的敷有聚四氟乙烯的玻璃纖維織物製造之。其抗撕阻力不低於50～100牛。
為了使服裝不限製活動，通常在關節部位打褶或插入桔瓣式活動關節。
外衣上還縫有存放個人隨身用品的衣兜。
宇航員所承擔任務的性質也提出了一係列的特殊要求。例如，焊接工作要求服裝防備熔化金屬的濺射，且遇到高溫金屬時不致破壞。
出艙服衣體
在可靠性、氣密性、活動性及對航天環境因素的穩定性方麵，對出艙服衣體的要求比對應急全壓服衣體的要求要高。
為了提高可靠性，有些出艙全壓服有兩個氣密層。第二氣密層係備份，隻有當主氣密層(外層)損壞時，才啟用第二層。辦法是在第二層上裝一個備份壓力調節器，令其在主氣密層壓力降至給定值以下時開始工作。
裝在主氣密層上的壓力調節器使全壓服內餘壓維持在27千帕(約027千克力／厘米2)。壓力調節器裝在備份受力層上，當衣內壓力降至25千帕(約025千克力／厘米2)時開始工作。壓力調節器保護全壓服內餘壓維持在40千帕(約04千克力／厘米2)，同時又在衣內壓力達45千帕(約045千克力／厘米2)時起安全活門作用。
穿衣時間、出艙準備時間以及是否可供不同的機組人員穿用，對出艙服意義重大。穿軟式服的宇航員要花費大約1小時進行出艙準備工作，而穿硬式服的宇航員則隻需10分鍾左右。軟式服係按量體裁衣方式為各個成員單件製做，半硬式服則隻有一個尺碼，可供任一機組成員穿用。
宇航員的生產活動要求全壓服使用更多的輔助軸承，以保護完成規定的工作內容。典型的例子就是腰部斷開並裝上軸承的全壓服，宇航員穿著這種服裝可以大彎腰和轉身。
登月全壓服的用途及要求
對登月服必須提出以下基本要求：
獨立無援地在凹凸不平的月麵行走；
完成規定的工作和科學研究項目；
在月球表麵固有的溫度變化下，保持全壓服內的正常溫度條件；
防備受到隕星物質(一次和二次物質)的傷害。
登月全壓服結構特點
登月服的研製有兩條路可走：改造軟式全壓服；研製新型硬式(剛性)或半硬式(半剛性)全壓服。
研製軟式登月服就意味著要改進軟衣體的全壓服，尤其是：
加強衣麵的防護性能和提高真空屏蔽隔熱層的熱阻；
加強防隕星體的性能；
提高頭盔的光學性能；
研製登月鞋；提高全壓服的活動性。之所以要加強衣麵的防護性能，是因為必須防備衣麵及裏邊的層次在直接接觸月麵時受到機械損傷。美國登月服的衣麵係用敷有聚四氟乙烯之堅固的玻璃纖維織物製成。織造這種織物用的是3～5微米粗的玻璃纖維。
提高真空屏蔽隔熱層熱阻的理由是月球上存在著月麵被加熱而造成的強大熱流，再者全壓服吸收的熱量也因衣麵落上月塵致改變光學性能而增加。真空屏蔽隔熱層至少應提供15～100克裸的熱防護。提高隕星體防護的要求則與存在二次隕星體(碎片)有關，這種碎片速度要小些(1～15千米／秒)，但致損力卻相當大。
宇航員要在不同的照度下(月亮日和月亮夜)工作，所以必須改善頭盔的光學性能。
頭盔的半球形透明部分采用聚碳酸酯製成。頭盔前側裝有攝食及飲水用的活門。登月之前再把一個可取下的部件戴在頭盔上，此部件上有兩個濾光鏡和遮光罩。濾光鏡在開放的航天空間及月麵上才用。外鏡可透過16％的可見光並反射掉相當一部分紫外線和紅外線。內鏡可阻止可見光、紫外線火紅外線之總能量的30％。遮光罩可防止有礙工作的眩光。
登月鞋應具備良好的隔熱性能，防止因在灼熱的月麵行走而致腳掌過熱。此外，登月鞋還應堅固而輕便，且在+150℃左右溫度下具有熱穩定性。用耐熱纖維製造的可穿脫皮鞋形式的登月鞋可滿足上述要求，其鞋底係由矽酮橡膠製成。
提高全壓服的靈活性乃是最大的難題。為此，在全劇服結構裏增設了肘部及腕部氣密軸承、盆腿間及腿足間軸承和臂部及腿部的折疊式關節。
有關硬式全壓服的優缺點，目前尚缺乏足以進行全麵評價的資料，隻有經過實際的應用才能作出正確的結論。
可作為硬式全壓服優點的有如下幾個方麵：衣內可建立較大的壓力；利用可燃材料時無起火之虞；沒有被隕星體擊傷的危險；關節部位彎曲應力較小。
其缺點是：質量大；無餘壓時活動受限；包裝狀態體積大。美製半硬式全壓服是一種軟硬式之間的過渡形態。衣體分兩部分，由腰部斷接。此外，尚有一通過右肩的穿脫口。
它有6個氣密軸承(肩、肘、腕各二個)。肩部舉臂、肘部彎曲及膝部彎曲借軸承（關節)實現。所謂軸承乃是幾個用塗膠布連在一起的金屬環。彎曲時，環間的塗膠布折疊起來。縱向應力則由繩索承受。
腿足間軸承保證足部在兩個平麵上的運動。腕部轉動也借助類似的軸承實現。腿盆間軸承係統，由氣密塗膠布製成。縱向應力由裝在導向件上的繩索承受。全壓服配套頭盔係半圓形，麵罩不能自由收放。