绕月任务在即,航天服成关键安全屏障
美国国家航空航天局(NASA)计划在Artemis II任务中,执行自1972年阿波罗17号以来首次载人绕月飞行。四名宇航员预计于4月1日从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,展开约10天的绕月之旅。
在这一任务中,NASA将一套新型航天服视为关键安全措施之一。该航天服被设计为在猎户座飞船发生灾难性故障、舱体失压等极端情况下,为机组成员提供最长六天的生命支持时间——这与中止绕月飞行、绕过月球背面并返回地球所需时间相当。
从阿波罗13号教训到“可穿戴救生艇”
1970年4月13日,阿波罗13号任务中,一只氧气罐在距离月球约56小时航程时发生爆炸,严重损坏飞船。指令舱飞行员Jack Swigert当时向地面报告“休斯顿,我们这里出了问题”。由于无法在约20万英里外的深空直接返航,三名宇航员被迫放弃受损飞船,转移至登月舱,将其作为临时“救生艇”艰难返回地球。
Artemis II任务并不携带登月舱,宇航员全程乘坐猎户座飞船。如果舱体破裂、空气泄漏至真空环境,机组成员将无法像阿波罗13号那样转移至其他舱段。NASA因此选择将“救生艇”概念直接整合进航天服本身,将其打造为一座可穿戴的微型避难所。
猎户座机组生存系统:一套“个人尺寸的飞船”
这套新航天服名为“猎户座机组生存系统”(Orion Crew Survival System,OCSS)。NASA机组系统部门介绍称,如果猎户座在飞行途中失去舱内压力,OCSS航天服可通过与飞船系统的接口提供空气供应并去除二氧化碳,使宇航员在真空环境中生存长达六天。
OCSS项目经理Dustin Gohmert曾参与航天飞机航天服设计。他在接受媒体采访时表示,这套装备可以被视为一艘“个人尺寸的太空船”,在极端情况下可持续运行六天。
NASA在实验室参观中将这一理念概括为:航天服本质上是一个人体形状的气囊,内部维持穿戴者的“个人大气层”,但仅限在飞船舱内使用。航天服通过一根粗大的“脐带”与猎户座飞船的环境控制与生命支持系统(ECLSS)相连。
这条“脐带”负责循环冷却水,通过内穿衣物带走体表热量,防止宇航员过热;飞船则充当“机械肺”,调节舱内湿度,清除二氧化碳,并向头盔输送可呼吸的氮氧混合气体。
进食、用药与长时间生存设计
考虑到在极端情况下可能需要连续封闭生存数日,OCSS在头盔刚性穹顶上设置了专用通道,宇航员可通过该通道进食和服药。液体食物和水袋可直接插入阀门输送;如有机组成员在六天返程中出现不适,飞船医疗包中配备的专用工具可通过同一通道递送药片,同时保持航天服内部压力不泄露。
每套航天服均按宇航员体型量身定制,并与定制模压减震座椅配套,用于发射和再入阶段。肩部采用隐藏褶皱织物结构,在充气时展开,保证手臂活动空间。手套使用耐用材料制成,可精确操作猎户座飞船的数字触摸屏。头盔内嵌麦克风和扬声器,便于机组成员之间以及与地面进行通信。
为减少在零重力狭小舱内线缆缠绕风险,通讯线沿右腿预设通道布置。设计团队还将非对称储物系统直接织入航天服面料,替代传统外置口袋,以避免松散物品挂住关键开关。

右大腿设有专用隔层,用于容纳温控旋钮和输送冰水的粗管路,紧贴腿部布置。其他隐藏通道则用于安全引导控制航天服电子系统的线缆以及人体废物排放管线。
生命支持系统冗余与“最后一瓶氧气”
OCSS航天服的前提条件是飞船环境控制与生命支持系统(ECLSS)正常工作。如果ECLSS发生全面故障,航天服本身无法独立维持长期生命支持。
为降低这一极端风险,猎户座飞船在设计中引入多重冗余。飞船制造商洛克希德·马丁介绍称,生命支持架构配备双重备用泵和备份阀门,在主设备故障时自动切换。数字系统方面,飞船搭载四台相同的飞行计算机并行运行,如因软件问题导致四台计算机全部失效,还有一台完全隔离、运行不同代码的第五计算机作为后备控制单元。
如果所有飞船系统均失效,导致“脐带”停止供气,宇航员将依赖集成在航天服内的紧急氧气瓶。这一应急氧气罐可提供短时间可呼吸空气,用于执行最后的操作,例如切换至另一条ECLSS供氧管线,或在海上溅落后脱离飞船舱体。
海上应急:从橙色配色到个人信标
在紧急海上溅落情形下,OCSS航天服将转变为重型海上生存装备。航天服采用醒目的南瓜橙色配色,延续自航天飞机时代的高级机组逃生服(ACES),便于救援直升机飞行员在开阔水域中快速识别。
与仅提供约10分钟紧急氧气、主要面向近地轨道应急的旧款ACES不同,OCSS内置自动充气的个人浮力装置。航天服上系挂的应急包内装有个人定位信标,用于发出求救信号;专用救援刀;以及包括镜子、频闪灯、手电筒、哨子和化学发光棒在内的多种信号设备。
测试与训练:为绕月飞行做准备
为验证系统性能,NASA已在肯尼迪航天中心开展一系列测试。2024年6月28日,Artemis II任务使用的猎户座飞船从最终组装与系统测试舱吊出,转移至操作与检验大楼西部高空舱,在模拟深空真空环境条件下进行测试。
2026年1月17日,Artemis II任务宇航员在尼尔·A·阿姆斯特朗操作与检验大楼的穿戴室内,穿着OCSS航天服进行测试飞行准备。此前,机组成员还在2025年7月参加了多日模块训练,穿着橙色OCSS航天服进行操作演练。
在回收环节,美国海军与NASA登陆与回收团队也进行了联合演练。2023年2月6日,双方在佛罗里达州卡纳维拉尔角,使用猎户座测试舱开展海上救援演练,模拟从溅落舱中转移宇航员的全过程。
在Artemis II任务中,从搭乘装载约575万磅推进剂的火箭升空,到最终穿越大气层溅落太平洋,猎户座飞船与OCSS航天服将共同构成机组成员的主要安全屏障。NASA通过在航天服中集成“救生艇”功能,为绕月飞行增加了一道面向最坏情况的防线。
