新浪科技訊 北京時間8月31日消息，據國外媒體報道，為了重返月球，并讓人類實現在月球上永久定居，美國國家航空航天局（NASA）正在開發名為“xEMU”的新型宇航服，據稱其配備了最先進的生命維持系統。

　　1969年7月20日，作為阿波羅11號任務的一部分，尼爾·阿姆斯特朗踏上了月球表面，（巴茲·奧爾德林是第二個踏上月球的人），并說出了那句著名的話：“這是我的一小步，卻是人類的一大步。”從那時起，陸續有12個人在月球表面行走過。

　　登月任務大部分是由軌道飛行器和著陸器完成的，并沒有在月球上建立任何永久性的人類基地。不過，NASA已經公布了其雄心勃勃的阿耳特彌斯（Artemis）計劃，試圖在月球表面建立一個用于科學調查的永久基地，并為未來的火星任務提供中繼點。

　　在月球表面的永久存在與在月球上進行數天的行走然后返回地球是完全不同的。這需要開發新的火箭、宇航服和模塊化基礎設施，為人類在月球上的長期活動提供保障。接下來，就讓我們更深入地了解在月球表面生活所面臨的挑戰。

　　月球的生存挑戰

　　人類的身體就像一臺機器，在地球上，我們能以最佳的狀態運轉。但在月球上，如果我們想長期生活甚至永久定居，就需要克服以下挑戰：

　　（1）月球的引力大約是地球的六分之一。這樣的低重力環境使氣體分子無法存在于在月球表面附近。因此，月球缺乏與地球相當的大氣層，大氣壓力極低（只有3.0×10^-15 bar，與地球相比幾乎就是真空）。

　　（2）在真空中，液體的沸點急劇下降，這意味著液體會自發地形成氣體。此時，人體肺部的空氣會膨脹，體液也會膨脹，擠壓器官組織和血管，導致腹脹。長期暴露（>90s）在真空中是致命的（參見1971年的聯盟11號飛船減壓事故）。

　　（3）缺少大氣也就意味著缺少氧氣。由于缺少大氣壓，肺部原先存在的氧氣會迅速擴散出肺部。此外，氧氣缺乏還意味著人體不能通過呼吸向肺部輸送更多的氧氣。器官停止接收含氧血液，人體也會因為大腦停止工作而昏厥。持續缺氧無疑是致命的。

　　（4）此外，缺乏強磁場和臭氧層意味著人體將暴露在外太空的有害電離輻射當中，這可能會導致一系列問題。

　　（5）在地球上，人類的肌肉骨骼系統已經適應了一定的重力。失重狀態會加速肌肉萎縮和骨骼系統衰弱，有點類似于長期臥床的病人。

　　（6）月球的溫度變化很大，從白天的120攝氏度到晚上的零下130攝氏度。

　　（7）每年數以百萬計的隕石撞擊，高晝夜溫差和缺少空氣，都使月球表面聚集了非常細的、類似于玻璃碎片的顆粒。這些碎片會損壞儀器和宇航服。

　　火箭和太空服技術的新進展

　　在月球上建立人類的永久基地需要將大量的有效載荷（食物、水、備件、氧氣和其他維持基地運行所需的必要物品）定期被運送到月球。這促使NASA開發了一些新的技術，其中最突出的是以下兩項：

　　（1）由獵戶座飛船（Orion Spacecraft）、空間發射系統（SLS）和地面勘探系統（Exploration Ground System）組成的深空運輸系統。

　　（2）xEMU航天服。

　　讓我們來深入了解一下xEMU宇航服。

　　太空服必須滿足的要求

　　1）基本的生存要求

　　·提供一個穩定的模擬大氣壓，與地球上的大氣壓相當；

　　·提供可呼吸的氧氣并去除二氧化碳（二氧化碳滌氣）；

　　·保持舒適的溫度，進行溫度調節；

　　·提供輻射防護；

　　·提供宇宙塵埃和太空碎片的防護。

　　2）二級要求

　　滿足這些要求的宇航服可以使宇航員在太空中保持生產力。

　　·使四肢活動自如；

　　·清除并回收身體排泄物；

　　·提供通信系統；

　　· 提供完成特定任務所需的配件，例如在太空行走期間，修理和安裝模塊所需要的專門工具，其中一些必須嵌入到太空服內部或放置在太空服上；

　　·放置必要食物和飲料的袋子。

　　美國新一代宇航服：艙外探索活動單元（xEMU）

　　自1982年以來，NASA宇航員進行艙外活動時一直穿著的宇航服被稱為“艙外活動單元”（EMU）。最新的阿耳特彌斯任務激勵了新一代宇航服，即艙外探索活動單元（xEMU）的開發。據估計，這款新型宇航服將于本世紀20年代中期交付使用。

　　xEMU的組件

　　（1）探索便攜式生命支持系統（xPLSS）

　　xPLSS是負責維持太空服內生存條件的系統。簡而言之，這是一個配備了生存必要系統的背包，該系統包括一個主氧氣供應裝置（主氧回路）和一個備用氧氣供應裝置（次級氧回路）。氣體主要儲存在氣瓶中（約20700 kPa），安裝在xPLSS背包上。

　　主氧回路執行以下功能：為頭盔提供呼吸用的氧氣，并為整個宇航服提供氧氣以保持對身體的壓力并保持通風（將呼出的二氧化碳從頭盔中去除）。

　　（2）呼吸氧氣供應裝置

　　頭盔中具有泡沫裝置，對頭部均勻施加20.7 kPa的壓力。氣瓶中的氧氣通過管道系統進入宇航服的上半身部分，最終進入頭盔的后部。氧氣的流速為每分鐘0.17立方米。當氧氣流到頭盔前部時，可以將人體呼出的二氧化碳置換到收集管中（二氧化碳滌氣）。

　　（3）恒定壓力裝置

　　這套宇航服具有一個氣囊層，由xPLSS提供的氧氣充氣。該氣囊可以對人體軀干均勻施加20.7 kPa的壓力。

　　（4）溫度調節裝置

　　溫度調節的設計包括兩個部分。第一個部分是可以適應不同體型的液體冷卻服，它可以從xPLSS接收冷水，并讓冷水圍繞整個衣服循環，保持約20攝氏度的溫度。當水吸收熱量后，會回到xPLSS中的太空服水膜蒸發器（SWME），這是該系統的第二個部分。

　　SWME由微孔組成（約10^-6 m），外部保持低壓狀態。當溫水接觸到這些微孔時，由于另一側的壓力較低，水就蒸發并失去熱量。剩余的水通過SWME后冷卻下來，可以再次注入太空服。

　　（5）食物和飲用水供應裝置

　　宇航服的上半身部分包含了用于攜帶食物棒和飲用水的袋子。這些補給品的主要來源將是“母艦”，即月球基地。宇航員在進行艙外活動之前需要做好膳食計劃。

　　建立月球永久基地的第一步大致會在本世紀20年代中期實現，因為相關技術仍處于不同的發展階段。考慮到NASA以往的登月記錄，以及該項目的合作性質，我們可以相當有把握地說，在月球上永久基地確實是可能的。國際空間站曾經被認為是不可能的，但現在仍在運行，成為人類最偉大的成就之一。下一個這樣的成就可能就是月球基地。（任天）