摘要：从大体上来说，太空服是一个小型但完整的航天器。它为航天员提供航天器几乎所有的功能和基本的防护，但相比航天器，其使用时间要短得多。从1950年代末开始，航天服的设计就被一些或主要或次要的功能需求所驱动。美国和苏联-俄罗斯航天服的发展，是通过调整和沿袭1930年代以来开发的高海拔压力服的基线而设计的。从1960年到2020年的60年里，航天服的设计有许多演变和革命。然而，显而易见的是，从美学特征上考虑，造型设计上最时尚的是SpaceX的Demo-2太空服和波音的Starliner太空服。本文系统地回顾和讨论了这些演变和革命，重点是Demo-2号机组成员和未来Straliner航班的航天服的造型和设计美学。无论是SpaceX公司还是波音公司的新航天服，都被评论为是时尚的、时髦的、有型的、高贵的、优雅的、美丽的和具有高技术特征的。

1. 引言

20世纪60年代，苏联-俄罗斯的太空计划在冷战时期的美苏太空竞赛中成功地创造了许多个"第一"，包括：将第一个人送入太空（Y. Gagarin，1961年4月12日），进行第一次舱外活动（EVA，A. Leonov，1965年3月18日），在两个太空飞船：联盟4和联盟5之间交换航天员（A. Yeliseyev和Y. Khrunov，1969年1月16日）等等。为了实现这些第一，以及所有的太空飞行任务，航天员（astronaut，在美国和中国使用）或航天员（cosmonaut，在以前的苏联和现在的俄罗斯使用）必须穿上太空服。在苏联-俄罗斯，用于太空的防护服的发展始于东方号航天服SK-1，随后也被用于后续所有的东方号飞船飞行任务。在另一边阵营，水星太空服是1957年至1963年期间美国开发的第一批太空服。这些航天服设计从技术背景上可以追溯到20世纪30年代到50年代，当时为军队飞行员和平流层飞行制造的全压防护服。这些大事件是过去60年来，从1960年到2020年，甚至可能到遥远的未来，用于空间飞行任务和舱外活动任务的一长串航天服发展的起点。航天服远不止是航天员去太空时穿的衣服：它实际上是一个小型航天器，用于保护航天员在大气层外和太空中免受各种危险环境的影响。它有许多的功能和性能上的要求，例如热和压力控制、氧气和水供应、辐射和陨石屏蔽、移动和运动、生物医学监测、小型推进器喷射推进、强光屏蔽等。所有的这些都需要进行彻底和严格的测试和论证。早期用于高空飞行的压力服是航天服发展的重要参考。

(相关资料图)

航天服的主要开发国家有美国、俄罗斯（包括苏联时期）和中国。在美国，航天服的发展演变可以用以下顺序来描述。水星号航天服，双子座航天服，阿波罗航天服，阿波罗-联盟号试验项目航天服，天空实验室航天服，航天飞机航天服，空间站航天服，SpaceX航天服和波音航天服。在苏联-俄罗斯，航天服的发展序列位东方号SK-1/SK-2航天服，第一套EVA航天服“金雕”Berkut和“鹰”Yastreb，空间站时代的“海鹰”Orlan和“猎鹰”Sokol航天服，以及与欧洲连接时代的航天服。在中国，神舟七号任务中用于舱外活动（EVA）的航天服被称为 "飞天航天服"，意思是 "太空飞行服"。在设计飞天航天服时，参考了“海鹰”Orlan-M航天服。图1为1960年代（例子是SK-1和水星服）和2020年代（例子是SpaceX和波音服）的航天服的对比。

由于有许多主要和次要的功能和性能上的要求需要满足，从60年代初开始，航天服的设计考虑通常由这些要求主导。美国和苏联的航天服都是根据高空压力服的基本特性设计的。尽管从1960年到2020年的60年间，航天服的设计有许多演变和改进，但对时尚风格和美学的考虑却很少。然而，显而易见的是，最具时尚风格和设计美学特征的是Demo-2和Starliner的太空服。本文的目的是系统地研究、回顾和讨论那些历史上的演变和改进，重点是Demo-2和Starliner机组成员的航天服设计中的造型和美学考虑。在该引言部分后，第二节研究了航天服的功能和性能要求，第三节研究了美国、苏俄和中国航天服设计的演变和改进回顾，第四节讨论了Demo-2和Starliner机组成员航天服设计中的造型和美学考虑，第五节介绍了亚轨道太空旅游（SST）乘客的航天服设计，最后第六节给出结论。

2. 航天服的功能和性能要求 

在参考文献中，在技术上有3个不同的航天服 "类别"；在参考文献第三章中，当下已经生产了3种 "类型 "的航天服。他们的组合又产生了以下4种类型的航天服，用于不同的任务活动：类型（1）用于保护/救援和舱内活动（IVA），类型（2）用于舱外活动（EVA），类型（3）用于舱内/舱外活动（IEVA），以及类型（4）用于月球活动。IVA服在加压航天器内穿，EVA服（如舱外活动装置，EMU）在航天器外使用，IEVA服在航天器内或外都能使用，月球活动服在另一个天体上工作（迄今为止在月球上，可能在2020年代或2030年代内也会在火星上）。颜色只是航天服需要具备的各种功能之一。对于舱外活动或所谓的太空行走，美国航天员穿着白色的航天服，俄罗斯联邦（RF）航天员穿着浅棕色的航天服，目的是防止航天员受热，同时在太空的黑色背景下容易被看到。

1988年后，在航天飞机时代，航天员穿上了发射进入服（LES），1994年以后在发射、航天器内和返回任务的部分又穿上了高级乘员逃生服（ACES，如图2所示），目的是为了在海上着陆时更容易被发现。这两种衣服由于其橙色的颜色，也被称为南瓜。出于同样的原因，最初的苏联东方号航天服的颜色也是橙色的，但后来的舱内活动服（Sokol）是白色的，因为其只进行陆地着陆。

2.1. 生命支持功能

为了向航天员提供足够的生命支持，航天服必须具备以下功能。

- 氧气供应和增压。这个功能是为航天员的呼吸系统提供足够的氧气，并保持航天服内稳定的压力。在美国航天飞机时代，使用时压力为每平方英寸4.3磅（psi）或296 hPa的纯氧。在国际空间站（ISS），美国增强型EMU也使用这种压力。在俄罗斯联邦（RF），礼炮号空间站（Salyut）、和平号空间站（MIR）和国际空间站（ISS）的EVA服使用压力为400 hPa（5.8 psi）的纯氧。在进行EVA时，航天员穿着EVA服，主要的生命支持系统（PLSS）包括一个背包单元和一个安装在衣服上的控制和显示单元。背包单元为呼吸、航天服增压和通风提供氧气。在PLSS的底部有一个二级氧气包。航天员从控制和显示单元控制和监测PLSS。

- 水和食物供应。EVA服配备了一个装有21盎司（0.56升）饮用水的服内饮料袋。它还提供食物。

- 清除二氧化碳和收集废物。EVA服的PLSS可以吸收二氧化碳并去除可能的服内气味。航天员身体产生的固体和液体废物，可以通过使用最大吸收力的服装来收集。

2.2. 保护功能

航天服提供许多功能，以保护航天员在太空中的航天器外工作时不受恶劣环境和致命危险的影响。

- 加压。在非常高的海拔和真空环境中，需要在航天员周围保持一定的压力，以保持体液的液体状态。如上所述，纯氧被用于呼吸和加压目的。

- 温度控制。由于在太空中没有地球的大气层来过滤阳光，太空服面向太阳的一面，或是暴露在深空黑暗中的另一面，可以分别加热或冷却到+151◦C（250◦F）或-157◦C（-250◦F）。EVA服有一个水冷温度控制系统，通过管道穿过其中。

- 屏蔽辐射和微陨石。没有地球大气层的过滤，辐射和微陨石对在航天器外工作的航天员来说是致命的危险。他们依靠着EVA防护服，提供必要和首要的保护措施。

- 眼睛保护。航天员的头盔面罩有一层薄薄的金涂层，以提供眼睛保护，使其免受太空中强烈太阳辐射的危险影响。

- 其他保护措施。例如，阿波罗计划的航天服有专门的靴子，用于在岩石的月球表面行走。而在手套的其中一层中，每个指尖都有一个小加热器。

2.3. 生物医学监测功能

在进行舱外活动时，航天员的生物医学状况由通过安装在坚硬的上躯干上的仪器，由地面进行监测。心电图（EKG）和相关信息通过舱外通讯器远程传输到轨道器和地面，飞行外科医生在那里待命。

2.4. 机动性功能

机动功能由一个载人机动装置（MMU）提供。MMU是一个安装在PLSS上的单人、氮气推进的背包。使用具有旋转和平移功能的手控器，航天员可以精确地飞来飞去，完成指定的工作。MMU使用无污染的高压气态氮作为推进剂。它的可靠性通过使用双平行系统得到保证。在任何情况下，航天员都可以返回航天器。今天，所有国际空间站的航天服都在使用一个简化的MMU，称为EVA救援简化辅助装置（SAFER）。

2.5. 航天员的身体部位运动功能

航天员的四肢和身体部位的运动自由是非常重要的。因此，肩部、手臂、手腕和腰部关节的轴承设计必须提供这些功能。另外，航天服的设计必须使航天员能够相对容易地进行躯干的弯曲、倾斜和扭转运动。

3.1. 苏联-俄罗斯航天服设计的回顾

从1958年到欧俄联合系统EVA SUIT 2000项目，苏俄航天服的主要7个型号和家谱见图3。1993年，欧洲和俄罗斯联合开发航天服系统的合作变成了具有新任务要求的EVA SUIT 2000项目。它的目的是为俄罗斯和平号空间站上的航天员使用所开发的航天服。然后在1993年12月，俄罗斯作为正式伙伴加入了国际空间站（ISS）计划，并放弃了和平号空间站。EVA SUIT 2000的工作在1994年底停止，“海鹰”Orlan系列EVA服从1977年至今一直在使用。

3.1. 苏联-俄罗斯航天服设计的回顾

从1958年到欧俄联合系统EVA SUIT 2000项目，苏俄航天服的主要7个型号和家谱见图3。1993年，欧洲和俄罗斯联合开发航天服系统的合作变成了具有新任务要求的EVA SUIT 2000项目。它的目的是为俄罗斯和平号空间站上的航天员使用所开发的航天服。然后在1993年12月，俄罗斯作为正式伙伴加入了国际空间站（ISS）计划，并放弃了和平号空间站。EVA SUIT 2000的工作在1994年底停止，“海鹰”Orlan系列EVA服从1977年至今一直在使用。

3.1.1. 苏联-俄罗斯的IVA型防护服

如表1所示，苏联-俄罗斯有三种IVA型航天服：SK-1、Strizh和Sokol。有史以来第一件制造和使用的航天服是专门为加加林开发的SK-1。SK是 "Skafandr Kosmicheskiy "的缩写，意思是 "太空服 "或 "太空潜水服"。SK系列曾被其他航天员在沃斯托克飞船上使用，在紧急情况下，航天员可以从舱内弹出并单独降落。“鸟”Strizh也是一种救援航天服，可以从（Buran贝加尔湖号航天飞机）弹射座椅上弹出，但从未在太空中使用过。两者都在1988-1990年期间的进步38号至42号任务中进行了测试。尽管Buran项目已经终止，但“鸟”Strizh压力服仍然被用于非加压的俄罗斯高空飞机。被制造者描述为救援服的“猎鹰”Sokol 舱内活动服类似于美国的高级乘员逃生服，在发射和降落时使用。它不提供作为舱外活动服使用的能力。

3.1.2. 苏联-俄罗斯EVA型航天服 

苏联-俄罗斯的EVA航天服有两种类型：“鹰”Yastreb和“海鹰”Orlan。Yastreb是根据列昂诺夫的意见专门开发的，以使航天员能够从联盟号轨道器上进行太空行走。它使用了一个滑轮和线的系统，以取代“金雕”Berkut的气球式关节来调节运动，从而使尺寸更加稳定。装有生命支持系统的背包可以挂在胸前或腿上，以方便通过联盟号的小舱门进入。但它只能在联盟号轨道舱内穿戴，而且需要两个人才能进行穿戴。在发射或重返大气层时不会穿戴它。此外，Yastreb防护服的移动性能是有限的，两名航天员在任务中都遇到了防护服的问题。因此，它只在1969年1月16日联盟4号和联盟5号的对接和乘员交换中使用过一次。

Orlan模型系列航天服的开发始于1967年。第一个型号是月球轨道服，但是根本没有使用。然后变成了D（1969年至1977年开发，1977年至1984年使用，主要生命支持5小时）、DM（1985-1988年，主要生命支持6小时）、DMA（1988-1997年，主要生命支持7小时）、M（1997-2009年，主要生命支持7小时）和MK（2009-2017年，主要生命支持7小时）型号。目前，从2017年至今，在国际空间站工作的航天员穿着Orlan-MKS型号进行舱外活动。在穿戴时，有一个后部的舱口，这样可以通过后背进入。这种设计使得它可以相对快速地在短短5分钟内完成穿戴。早期的Orlan型号有一个连接到航天器上的脐带，用于供电和通信联系，而Orlan-DM和后来的型号则被设计成独立的自给自足的模块。在实践中，Orlan系列航天服已被许多国家的航天员使用，包括俄罗斯、美国、加拿大、中国和欧洲国家。

3.1.3. 苏联-俄罗斯IEVA型太空服

为了成为IEVA太空服，“金雕”Berkut是由SK-1衍生和改进的。1965年3月18日，航天员列昂诺夫在上升2号任务中使用它，这也是它唯一的用途，用于人类的第一次太空行走。

3.1.4. 苏联-俄罗斯月球活动型太空服

“隼”Krechet-94是前苏联载人登月计划中，为航天员在月球活动期间开发的航天服型号。其设计是由月球表面的移动性需求驱动的。它可以在满载燃料的情况下每次自主运行10小时。其主要特点是在躯干后部使用一个大的舱门，以便于在无人协助的情况下穿脱。对“隼”Krechet-94的改进设计考虑包括：具有改进的热绝缘的靴子，增加软部件的安全性，头盔的双面罩和两个滤光器，双模式压力控制，以及所有关键部件的冗余设计。“隼”Krechet（用于月球行走航天员）和“海鹰”Orlan（用于月球轨道器上的任务指挥官）都完全合格，并在1969年准备飞行，但由于苏联的月球L-3项目在1973年终止，因此从未使用。

3.2. 美国航天服设计的回顾

美国开发的航天服大约有12个主要型号：其中9个型号已经使用或正在使用，2个型号已经终止或过时，还有一个型号（波音航天服）即将使用。被终止或过时的两个型号是载人轨道实验室（MOL）的MH-7太空服，用于被取消的MOL计划，以及阿波罗Block I A1C太空服，源自双子座太空服，用于1966和1967年期间因火灾灾难而终止的两次早期阿波罗Block I任务。在表2和图4中，显示了已使用或仍在使用的9个模型与将要使用的一个模型。

3.2.1. 美国IVA型防护服 

- 水星服（海军Mark-IV），如图4（a）所示。在Mark-IV型防护服之前，美国海军开发了一系列的Mark全压防护服，但它们都存在移动性和重量方面的问题。MarkⅣ号服使用了弹性绳索来代替衣服的 "气球"，解决了移动性问题，并将重量减少到10公斤。在海军的Mark IV上又做了一些改变，成为水星服。(i) 使用闭环呼吸系统取代开环系统；(ii) 出于热控制的目的，使用镀铝尼龙取代深灰色尼龙外壳；(iii) 出于热控制的目的，安全靴使用镀铝尼龙皮革；(iv) 使用带子和拉链以达到贴身的效果。(v) 一种新的手套设计，中指保持伸直，用于按动按钮，而其他四个手指可以弯曲，用于抓取控制装置；以及 (vi) 通过使用右大腿上的生物医学瓣，将航天员的生物医学信息传递给航天器遥测系统。图5显示的是航天员约翰-格伦穿着带头盔的水星服，以及NASA水星计划的7名航天员。

- 如图4(d)所示，航天飞机弹射逃生服。在1981年至1982年的STS-1至STS-4的四次试验飞行中，该防护服与弹射座椅一起由两人组成的机组使用。在所有的四次试飞完全成功后，航天飞机获得了认证，因此弹射服和弹射座椅都被取消。

- 如图4(e)所示的航天飞机飞行服。从1982年的STS-5飞行到1986年的STS-51-L飞行，由于航天飞机已经通过了认证，所以在发射和重返大气层时都没有穿压力服。航天员只穿了一件蓝色的飞行服，称为 "航天飞机飞行服"，并配有氧气头盔。

- 如图4(f)所示，发射进入服（LES）。在STS-51-L飞行中发生挑战者号灾难后，NASA迫切需要一个逃生系统，并再次要求航天员在飞行的发射和着陆阶段穿上压力服。最初的8套压力服是海军蓝的，但从未使用过，其余的都是鲜艳的橙色，被戏称为 "南瓜服"。STS-26飞行是挑战者号灾难后的第一次 "返航"，五名航天员首次穿上了新的发射进入服。新的发射进入服是一种部分加压服，从1988年到1998年，航天飞机乘员在飞行的上升和进入部分使用。然后在1998年底的STS-88航天飞行中，它被全压式ACES服所取代。主要的修改包括与降落伞背带的连接，以及在航天员腿部采用充气囊以防止在再入大气层时昏迷。

- 高级乘员逃生服（ACES），如图4（g）所示。由于发射进入服只能提供有限的保护，NASA在20世纪90年代初启动了高级乘员逃生服的开发，并在1994年开始使用它。在1998年至2011年期间，它是航天飞机任务中唯一使用的防护服。高级乘员逃生服以发射进入服为基础，但却是全压式的，在手套、靴子、液体冷却和通风、额外的绝缘层、使用最大吸收力的服装、带有透明面罩和黑色遮阳板的全压式宽视野头盔、增加光棒，并在生存背包中提供个人救生筏。高级乘员逃生服也被戏称为 "南瓜服"。

- 阿波罗-联盟试验项目（ASTP）太空服。由于任务期间没有计划进行舱外活动，为了节省成本和重量，NASA使用了A7LB指挥舱飞行员（CMP）压力服组件，并做了一些改变，成为ASTP服。

- SpaceX套装，如图4(i)所示。SpaceX防护服是最近开发的IVA防护服，并在2020年5月30日乘员Behnken和Hurley的乘龙飞船Demo-2发射飞行中成功使用。SpaceX公司的首席执行官埃隆-马斯克说，他想设计一套航天服来激励孩子们成为航天员，并做一个让大家兴奋的东西，"这是一个由人类制造、为人类服务的东西"。每件航天服都是为船员量身定做的，并被设计成带有专门部件的单件。头盔是三维打印和定制的，其中包括结构内的麦克风，集成的阀门，以及面罩缩回和锁定的机制。由于乘员舱有一个只有触摸屏的控制面板，所以手套是与触摸屏兼容的，以使航天员能够驾驶龙飞船。在航天服的大腿上，有一个连接点连接到生命支持系统的空气和电源。它就像座位上的一根 "脐带 "电缆，插在航天服上，用于提供通信连接和呼吸空气和电源的供应。在图6中，乘员Behnken和Hurley穿上了SpaceX的防护服进行训练。

3.2.2. 美国的EVA型防护服

- 舱外活动装置（EMU），基线/增强型，如图4（h）所示。EMU和俄罗斯的Orlan航天服，是目前国际空间站上乘员使用的两种EVA航天服。它为航天员在地球轨道上进行EVA时提供所有必要的功能，包括环境保护、移动性、生命支持和通信。它的首次亮相是在1981年，是两件式的半刚性防护服，由7个主要元素中的每个元素的大约5种尺寸组成，在飞行中被组装成两件，以适合每个被分配的航天员。有两个子类型，基线EMU和增强型EMU。基线EMU主要用于1983年至2002年的航天飞机时代。随着国际空间站的建立，制造商将基线EMU模块化，成为增强型EMU，以便在轨道上调整大小，适应不同的乘员。因此，它可以被留在国际空间站上长达两年。国际空间站EMU的其他改进包括增加电池容量、SAFER、改进的摄像机和无线电以及新的警戒和警告系统。加强版从1998年到现在一直在使用[70]。图7显示了EMU的显示和控制模块。

3.2.3. 美国IEVA型防护服

- 双子座。双子座航天服包括降落伞和漂浮系统，由美国航天员在发射、舱内活动、舱外活动和着陆时穿戴。它还提供弹射能力，包括降落伞和浮动系统。G3C子型号用于双子座3号任务，G5C子型号用于双子座7号任务，G4C子型号用于所有其他8次载人的双子座任务（双子座1号和2号是不载人的）。

- 阿波罗/天空实验室Skylab A7L EMU: 阿波罗和天空实验室的航天服都是EMU。阿波罗号的EMU包括一套航天服和一个通常称为背包的PLSS。A7L是阿波罗7号到14号的8次任务中使用的太空服型号。然后在接下来的阿波罗15-17号登月任务、天空实验室任务和阿波罗-联盟试验项目任务中，都使用了A7LB型号的太空服。有一些小的变化是由项目的使用情况决定的。图8显示了A7L太空服的部件。

3.2.4. 美国月球活动型太空服

- A7L太空服用于阿波罗7-14号任务。美国航天局在1962年开始开发用于IVA、EVA和地面EVA（登月）目的的航天服。1968年10月，A7L压力服首次用于阿波罗7号，随后完整的阿波罗EMU于1969年3月3日在阿波罗9号飞行中被发射到太空。在这次飞行中，航天员进行了实验并成功地验证了航天服和背包的EVA功能。1969年7月20日，当人类首次成功着陆并在月球表面行走时，A7L成为阿波罗11号任务中最具代表性的太空服。A7L太空服的基本设计是一件五层的太空服，有6小时的主要生命支持和30分钟的备用生命支持。

- 阿波罗15-17号任务的A7LB EMU。由于计划在阿波罗计划的最后三次月球飞行（阿波罗15至17）中使用月球漫游车（LRV），航天服进行了大幅度的修改，成为了A7LB型，将三次舱外活动的主要生命支持时间延长到7小时。A7LB有两个版本。它的舱外(EV)版本是一种中期进入服，允许更大的流动性和更容易操作LRV。增加了腰部关节，使航天员可以坐在LRV上，颈部关节用于在驾驶LRV时提供更好的视野。此外，EVA的背包也进行了修改，以携带更多的氧气、更多的电力、更多的水和氢氧化锂。为了带回尽可能多的月球样本，所有阿波罗登月飞行的背包的主要模块都留在了月球上。

3.3. 中国航天服设计回顾 

如表3和图9所示，中国的航天服是在中国载人航天计划下开发的。以下三种航天服已被开发并用于中国神舟载人航天飞行任务中。

- 神舟IVA（Shenzhou IVA）航天服。这是中国自主研发的第一套IVA航天服，在神舟五号载人航天飞行中使用。在神舟六号飞行中使用的航天服与早期的航天服不同，更轻。

- 海鹰号航天服（Haiying）EVA航天服。这是第一件开发出来的EVA服，已经在神舟载人航天飞行中使用。

- 飞天号航天服。这是中国自主研发的新一代EVA航天服，由中国制造。它也被用于神舟载人航天飞行任务。该设计适用于长达7小时的EVA任务。

4. SpaceX和Starliner太空服的时尚造型和美学设计考虑

4.1. 水星和沃斯托克太空服

事实上，在20世纪60年代，俄罗斯联邦和美国的第一批航天服的发展，对于公众留下了一定程度的美学印象。在美国，公众了解到水星的银色航天服是因为第一个航天员小组，即水星七号，如图5（b）所示，也被称为 "太空先锋"。在俄罗斯联邦，东方号SK-1/SK-2橙色套装的设计有一些修饰性的外观，与 "太空第一人 "有关。然而，在那个时候，无论是时尚还是美学都是一个非常非常次要的考虑因素。主要的主题和考虑是大胆的高性能飞行员和航天员，这些衣服是当时公众的识别器。

4.2. SpaceX和Starliner航天服

尖端的高科技，也可以是时尚的、有风格的和时髦的。在2020年5月30日Demo-2的成功发射中，除了发射本身的巨大意义外，另一个吸引太空界和时尚界关注的焦点是船员Behnken和Hurley所穿的太空服。

美学也被同化为设计的考虑因素。新型号的宇宙飞船需要也应该有新型号的航天服，这一点是正确的。从1960年到2020年的60年里，各种类型的航天服的出现都是高科技的产物，但对普通大众来说却很遥远，遥不可及。这些航天服属于被称为航天员的一群人，他们不是普通大众。在普通大众的印象中，南瓜服、EMU和Orlan等航天服都是超大型的，充满压力，到处都实施了传感器和控制，有一个又大又圆的头盔，有闪亮的防护罩，而且只用于非常特殊和特定的太空应用。对于普通民众来说，航天员和航天员是受人尊敬和钦佩的。然而，尽管新的航天服仍然只是一小部分新航天员在每座飞行成本为5千万至1亿美元的任务中所需要的着装，但时尚的造型和审美可能将成为新一代航天员的 "标识"。

回顾2017年8月23日SpaceX公司推出航天服的那一天，首席执行官埃隆-马斯克指出："挑战在于平衡美学和功能"。在2011年航天飞机时代完成后，美国航天局迫切需要运载工具，将航天员从美国本土送往国际空间站。因此，2014年9月16日，NASA与SpaceX和波音公司签署了一份 "商业载人发展（CCDev）"合同，波音公司的潜在合同总额为42亿美元，SpaceX为26亿美元。航天器的发射将在肯尼迪航天中心的卡纳维拉尔角综合体进行。根据商业载人发展计划合同，SpaceX公司为NASA航天员开发了其龙型货物的乘员版舱，而波音公司则开发了CST-100 Starliner舱，以使美国航天员从本土再次飞行。虽然SpaceX的套装是白色的，但2017年1月25日披露的波音公司为其Starliner太空舱机组人员设计的套装是蓝色的。除了满足第2节中提出的许多功能要求外，这两套衣服的共同特点是时髦、现代时尚、时尚、高贵、优雅和美学设计。与它们的前辈相比，它们是完全革命性的新设计。来自《时尚》杂志的评论是："SpaceX的太空服无疑是很酷的，但马斯克和费尔南德斯对女性的太空服有什么看法？"，"这不是科幻服，但费尔南德斯......，他肯定能为女性航天员梦想出一套坏蛋的太空服——一个真正适合的太空服。"

由好莱坞传奇服装设计师何塞-费尔南德斯（Jose Fernandez）设计的SpaceX航天服（或称马斯克服）是很酷、很苗条的白色单件设计，比笨重的ACES要圆滑得多。深色的板块被用来在视觉上缩小和塑造躯干，方正的肩部线条，手掌和指尖，从锁骨到膝盖的空气动力学接缝，然后配合过膝的超级英雄靴。靴子的颜色比面板的颜色要浅一些。头盔周围的一条很窄的带子是用更浅的暗色来着色。西装的整体形状看起来很和谐，高贵、优雅、漂亮，并具有高科技含量。没有传统战衣所具有的悬挂式软管、旋钮和电线。2016年，费尔南德斯说，马斯克想要的是，"当人们穿上这套航天服时，他希望他们比不穿时看起来更好，就像一件燕尾服。你穿着它看起来很有英雄气概"。马斯克详细阐述了这一想法，并说他想设计一件航天服来激励孩子们成为航天员，并亲自穿上这身制服，"让他们热血沸腾"。很明显，马斯克达到了他的目标。

根据美国航天局的说法，定制的SpaceX航天服与ACES服类似，设计成功能性强、重量轻，并能防止潜在的减压现象。它有一个紧急呼吸系统，在太空舱内突然失去氧气的情况下可以完全加压。一个连接点连接着空气和电力供应的生命支持系统。该头盔是使用3D打印技术定制的。但对于太空行走，美国航天局目前还是继续使用EMU。

Dragon Demo-2的机组成员Robert Behnken和Douglas Hurley是航天飞机时代的资深宇航员。赫尔利评论说，虽然SpaceX的这套衣服比较新，与我们在航天飞机上穿的衣服有明显的不同，但它将经过与南瓜服和索科尔服一样的飞行前检查。另外，Behnken评论说，在SpaceX方面，它正在创造他们自己独特的那种任务符号。贝恩肯说，南瓜服是航天飞机时代的一个标志性部分，他预计同样的情况将很快发生在SpaceX的航天服上。贝恩肯说，在训练中见证经验，为太空飞行的各种挑战做准备是很重要的。SpaceX太空服是一个巨大的胜利，团队挺身而出，我们真的很感激。

对于波音星际客机，未来CST-100飞船上的乘客将穿着新的波音蓝色航天服，其设计具有功能性、舒适性和保护性。目前正在为穿着蓝色航天服执行人类飞行任务做准备，该航天服配有触屏感应手套和更先进的材料。与以前的航天服相比，"星际客机 "航天服提供了更大的加压流动性，并配有透气和防滑的靴子，重量约为40%。它的头罩式软头盔有一个宽大的聚碳酸酯面罩，使乘客的视野更加开阔。波音公司Starliner乘员和任务系统总监、前NASA航天员C.Ferguson评论说，航天服有不同的尺寸、形状和设计，以适应波音模型和波音车辆。

文化和艺术是航空航天技术和发展的非常重要的元素。进入21世纪，文化、艺术和航空航天之间的交流和联系越来越成熟。空间发展的机会可以扩展到艺术、时尚造型和设计等方面，而航天服只是其中的一个范例。参考文献中的作者试图提出 "宇宙的作用是连接不同学科之间和不同学科的专家"，以及为欧洲核子研究组织（Conseil Europ´een pour la Recherche Nucl´eaire）IdeaSquare的一个空间而设计的不确定花园的想法。图10显示了由中国苏州的一位女士绣的两幅中国苏州刺绣。

5. 为亚轨道空间旅游乘客设计的航天服

虽然为亚轨道空间旅游（SST）乘客设计的航天服可能不符合 "航天服 "的标准（维珍银河公司将其命名为航天服），但在此也值得介绍，供读者参考。维珍银河公司的SST服和蓝色起源公司的SST服分别如图11（a）和图11（b）所示。根据定义，太空旅游是指乘客为娱乐目的到太空旅行。在政府部门的大力支持下，经过六十年的空间技术发展，到地球轨道和更远的地方旅行仍然只能是少数的百万富翁。对于普通大众来说，亚轨道太空旅游（SST）也许是可能的，而且对于那些足够富有、对其高度感兴趣并愿意付费的人来说，可以负担得起。SST是乘坐太空飞机，如维珍银河公司的SpaceShipTwo或火箭，如蓝色起源公司的New Shepard系统，到80公里高度的太空边缘或100公里高度的冯-卡曼线，从太空观看地球，体验高重力加速度（超过+3g）、失重（0g）和高重力减速（超过-4.5g）的飞行阶段。这项研究的重点是航天服，对于航天服没有包括救援或安全功能。

6. 结论

时尚造型和设计是艺术中非常重要的元素，而艺术是人类生活中非常重要的部分。文化和艺术是航空航天技术和发展的非常重要的元素。国际航天科学院（IAA）有一个专门的社会科学部门，Acta Astronautica（IAA的官方杂志）出版了与空间和社会、文化和教育有关的论文。因此，艺术和社会科学从一开始就得到了IAA和Acta Astronautica的高度重视。在本文的研究中，研究了航天服的功能要求，并回顾了苏俄、美国和中国航天服的发展历史。特别是讨论了SpaceX和Starliner航天服的时尚造型和美学设计考虑。此外，还介绍了SST乘客的太空服。尽管从1960年代开始使用的航天服是漂亮的，而且其中许多仍在使用，但主要的设计考虑是由功能要求主导的。

美学的因素很少被考虑。目前，SpaceX和波音公司的航天服中最现代化的设计是时尚、优雅和美丽的外观。以这些航天服典范、中国刺绣大师的作品和其他艺术品为例，时尚造型和美学设计考虑的因素将在未来的太空开发和探索范围内变得越来越受到关注和重视。

作者：Eva Yi-Wei Chang

Department of Fashion Styling and Design, Minghsin University of Science and Technology, No.1, Xinxing Rd., Xinfeng Village, Hsinchu, 30401, Taiwan, ROC