在过去的几十年中，我们目睹了人类太空探索科学技术的进步，这是一种从非凡成就到习以为常的进步，逐渐的，人类登上太空出舱工作都不是什么新鲜事了。在这之后，人类甚至可以在空间站中居住，而航天飞机或飞船成为了人类与太空沟通的桥梁。回顾过去，人类的探索历史是伟大的，曲折的，渺小的人类也想看看宇宙，在轨道看看地球。我们总会记住航天英雄的事迹，世界上的火箭和飞船，却忽略了太空探索过程中不可缺少的系统，这是一个可以贴身保护宇航员生命的系统。
太空环境对人类极其不友好，可以说如果没有宇航服的保护，人类根本无法进行太空行走任务，载人航天也会有诸多不便。在过去的50年中，宇航服在几个太空探索的重要时刻中发挥了重要作用。宇航员登上月球，修复太空望远镜，空间站的修缮任务，再到现在宇航员布置各种微型卫星，宇航服陪伴着航天英雄们取得了令人难以置信的成就。乍一看，宇航服构造很简单，但是在宇航服的内部是复杂的，它最重要的就是保护宇航员免受恶劣太空环境的影响。
在1960年代初期，测试员正在测试阿波罗的原型宇航服。宇航员想休息时，宇航服内部带有三脚架，所以宇航员有足够的空间在宇航服里面吃饭
这么多年过去了，宇航服在人类太空探索历史上的迭代速度不快，但是科学家们从未停止过设计，开发与制造宇航服的工作。在过去，苏联是早期宇航服研发的主导力量，当时他们还专为1961年Yuri Gagarin的太空行走任务开发了宇航服，还为1965年的Alexy Leonov任务设计制造了宇航服，她是第一个在太空行走的女性。Zvezda负责苏联太空服的早期开发，并生产了所有舱内服，这包括现在在国空间站中宇航员们太空行走任务中使用的宇航服。
右边是尤里·加加林在1961年的飞行训练中穿着的橙色加压服，左边是约翰·格伦在1962年的水星任务中穿着的银色宇航服
与苏联一样，美国宇航局的团队也设计制造并测试了多种宇航服。不过现在在太空中使用最多的两种宇航服还是俄罗斯的Sokol加压服和Orlan宇航服，Sokol于1973年推出，可在发射和着陆的时候穿着，现在宇航员们在往返国际空间站的时候还穿着Sokol加压服。Orlan于1977年制造完毕，刚开始用于Salyut空间站的太空行走任务，随后被用于国际空间站。
Orlan宇航服，这是现在宇航员使用次数最多的宇航服之一
俄罗斯宇航服的设计思路与美国宇航服的设计思路略有不同。相比而言俄罗斯宇航服很坚固，但是舒适性有所欠缺，而美国宇航服则会使用最新的材料和技术来提供舒适度和性能。前几年俄罗斯与中国合作开发并生产了宇航服，它们是Sokol加压服和Orlan宇航服的衍生产品，可以在发射和着陆期间使用，也可以执行太空行走任务，印度目前也有载人计划，他们也在开发自己的宇航服。
看到这里我们会发现一个规律，那就是在一些太空行走任务之前，宇航服一定会成为焦点，比如Gagarin和Leonov的第一次太空行走，和平号空间站和国际空间站的建造与修复任务，还有登月任务和航天飞机任务等等。宇航服的迭代确实很少，几十年前的设计与工艺一直用到了现在，但是未来呢？未来的宇航服还是这样的吗？
我们可以看这套Sokol KV-2宇航服，最外层白色尼龙帆布，蓝色镶边，附加压罩头盔，铰链塑料遮阳板固定到了蓝色阳极氧化铝锁上。上臂带有可调节铰接电缆的袖子，还有系带。左臂管拥有压力表，后视镜用弹性带固定在右臂管上，手套可拆卸。V形双拉链前被封闭，裆部覆盖有三角帆贴襟。躯干上有阳极氧化铝脐接口，用于电气、空气和冷却液的供应，阳极氧化铝压力平衡阀在胸部中心。双膝打褶，大腿和小腿各有一个口袋，口袋橡胶布衬里
目前，人类太空探索正在进入下一阶段，在这期间，会有一些国家进行商业太空探索活动或者重新执行登月任务，随着太空旅游业的发展和越来越多的人将前往太空，未来需要新的宇航服来满足这类旅行者的需求。我们不只会重新登上月球，还会以月球为跳板登上火星，很明显，我们需要更先进的宇航服来适配越来越复杂的太空任务。月球或者火星宇航服与地球轨道宇航服的构造是截然不同的，因为地球轨道宇航服主要用于发射和着陆期间的紧急防护，而月球或者火星上所用的宇航服必须满足更严格的防护标准和性能要求。
上图大家可以看到宇航员哈里森·施密特在月球上捡东西时绊倒了，下图xEMU设计提供了更大的机动性，虽然地点不一样，但是xEMU的机动性有了很大提升
人类在五十年前也有月球宇航服，虽然这些宇航服保护了月球宇航员的生命，但是毫无疑问，这些宇航服的细节还是不够，比如其机动性，严密性和表面材料等等都容易让月球尘埃渗透进去。而现在的xEMU宇航服虽然看起来依然笨拙，但是还是可以做到。过去，让穿着阿波罗宇航服的宇航员弯腰捡石头是不行的，这是因为过去的阿波罗宇航服机动性不够。宇航服是一定会有刚度的，这意味着他们不能弯曲手指或膝盖，当然也不能举起双臂。有了更多的机动性，宇航员们就可以完成更多的科学任务。
宇航服必须要严密，安全，拥有更高的机动性和舒适性，这才是未来的宇航服，更好的宇航服也有助于宇航员工作效率的提高。一般来说，由于不同的任务需要不同的设计，因此宇航服用了近半个世纪没有新意的原因就是缺乏正式的计划和未来任务的特定目的地。此外，还有其他预算任务也会减少宇航服开发的资金，以支持其他优先事项。
斜长岩颗粒尘埃是月球上最长看到的尘埃类型，数十亿年通过流星撞击与太阳粒子轰击造成了这种极其锋利，细腻且吸附力很强的尘埃
未来人类将重返月球，而美国宇航局将会在2023年在空间站上测试该宇航服。美国宇航局的新宇航服名为xEMU套装，设计制造xEMU的科学家们吸取了阿波罗任务中的大量经验。在月球表面工作的最大问题不是宇宙辐射和极端温差，而是月球表面微小的尘埃，这些尘埃就好像玻璃碴子，它们比玻璃碴更坚硬更锋利。更重要的是这些尘埃很微小，而且吸附力很强，几乎无孔不入，它们可能会进入到宇航服中，污染生命维持系统并穿透宇航员的肺部。
未来的xEMU宇航服不仅关节和生命支持系统设计得更加防尘，背包形的便携式生命支持系统也比阿波罗和航天飞机时代系统更小。生命支持系统小了有什么作用呢？这意味着系统可以内置更多的冗余，从而在发生故障时提供更高的安全性。新的宇航服是一种模块化设计，包括上身，头盔，下身和内部的贴身服，所有这些都可以互换，不仅可以为宇航员提供更好，更舒适的任务体验，还可以通过升级宇航服模块适应不同的任务，例如在零重力或在火星上工作。
xEMU宇航服多角度渲染图
xEMU采用了更先进的材料和关节轴承以提高宇航服的机动性，宇航服的鞋子类似于带有弹性鞋底的远足靴，穿起来会更舒适。躯干部分采用了新的肩部设计，因为男性与女性的肩宽平均值是不一样的。由于xEMU采用了新织物与滑轮电缆系统，所以在加压时手臂可以更大范围的运动，获得更好的机械优势。躯干还具有后入式窗口，可以更加轻松的穿上，同时使肩膀贴合的更加紧密和安全。
值得说的是该宇航服头盔是3D打印的，手套是支持触屏敏感的，这是为了适应未来的飞船，未来的飞船很可能是触摸的，脱了手套触摸对任务来说是不行的。另外，这套宇航服可以承受零下与零上121摄氏度的温度，现在科学家们正在研究在宇航服中添加更多的加热元件，因为未来的月球宇航员很可能会在月球两极陨石坑中的极端温度下工作，月球两极的陨石坑是永远不见阳光的，所以月球两极也是太阳系中最寒冷的地方之一。
宇航服分为加压服和外出服两种，美国宇航局工程师Dustin Gohmert身着猎户座加压服（右），戴维斯身着月球宇航服（左），加压服不能在太空活动，外出宇航服则可以
不同的任务会有不同的宇航服，比如空间站宇航服服是专为在零重力下工作而设计的，宇航员在太空站周围工作时腿关节几乎不需要活动，所以空间站宇航服拿到月球上就不合适了。但是他们的主要目的仍然是相同的，那就是保护宇航服免受太空环境影响，保证有足够的氧气并调节温度。可以这么说，宇航服比较难制造与价格昂贵的原因就在这里，宇航员可以在宇航服中生活6天以上，这其实是一艘小型飞船，未来加上MMU的助推装置，宇航员都可以在太空中飞来飞去了。
工程师们曾经还给宇航服安装了一种推进式背包的原型，这是一种装有过氧化氢推进器的名为MMU的飞行模型，宇航员穿着这个可以在几百米范围内活动
其实宇航服设计与制造方面的细节远不止这些，比如我们经常会看到宇航服背后的背包，这种背包最主要的功用就是去除二氧化碳气体并调节温度，也就是生命支持系统。头盔中的耳机还具有声控麦克风功能，当宇航员讲话时，它们会自动拾取宇航员的声音。宇航服手套中要带有加热器，可在保持手指灵活性的同时维持手指温度。
这是宇航服的液体冷却通风层，它可以帮助宇航员排除身体热量，液体冷却通风服具有阻压通风管道，可以把宇航员的热量或者说潮湿空气从腿下抽出，保持内部干爽，不过宇航员在之后呼入的空气会越来越潮湿。此技术最初只有宇航服使用，后来该技术也被消防领域，在钢厂工作的工作人员或者外科医生使用
安全始终是人类太空探索任务的重中之重，多亏了宇航员频繁而又复杂的任务，我们比以往任何时候都更了解太空甚至是月球的环境。宇航服虽然是人类太空探索中容易被忽略的顶尖科学，但是在未来随着太空任务的增加，宇航服的种类会多起来。这是保护宇航员生命的系统结构，未来在执行多星球殖民任务时我们更需要宇航服。超低温环境的太空，无孔不入吸附力极强的月球尘埃，具有辐射环境的轨道，这一切似乎是宇宙给我们的挑战。不过我们知道，任何探索的背后，总是会有很多默默无闻的技术或系统，支持着人类“缺陷”的身躯并支持人类前进。
阿波罗14号Alan Shepard宇航员的宇航服在X光下是这个样子的
