宇宙服

宇宙服（スペーススーツ）は、宇宙空間の過酷な環境から身を守るために使われる耐環境服です。主に高度に特殊化された圧力服としての真空から身を守るために使われますが、極端な温度、放射線、微小隕石からも身を守るためにも使われます。基本的な宇宙服は、宇宙船内での客室の圧力低下に備えて安全対策として着用されます。船外活動（EVA）では、携帯型生命維持システムを備えた、より複雑な宇宙服が着用されます。

圧力服は、一般的に、地球から約 19,000 メートル (62,000 フィート) のアームストロング限界を超える低圧環境で必要になります。宇宙服は、圧力服を複雑な機器システムと環境システムで補強し、着用者の快適性を維持し、手足を曲げるために必要な労力を最小限に抑え、真空に対して柔らかい圧力服が自然に硬くなるのを防ぎます。宇宙船から独立した完全な動きの自由を確保するために、自己完結型の酸素供給および環境制御システムがよく使用されます。

宇宙服には、目的に応じてIVA（船内活動）、EVA（船外活動）、IEVA（船内外活動）の3種類がある。IVAスーツは加圧された宇宙船内で着用することを目的としており、そのため軽量で快適である。IEVAスーツはジェミニG4Cスーツのように宇宙船の内外での使用を目的としている。微小隕石や極端な温度変化からの保護など、宇宙の過酷な環境からより保護されている。EMUなどのEVAスーツは惑星探査や船外活動のために宇宙船の外で使われる。宇宙のあらゆる環境から着用者を保護するだけでなく、機動性と機能性も提供する必要がある。^[1]

極度高度で使用するための最初の完全加圧スーツは、1930 年代にすでに個々の発明家によって設計されていました。宇宙で人間が着用した最初の宇宙服は、 1961 年にユーリイ・ガガーリンが着用したソビエトの SK-1スーツでした。それ以来、宇宙服は地球の軌道上、飛行中、そして月面でも着用されてきました。

宇宙服は、宇宙船の内外で乗員が安全かつ快適に作業できるようにするために、いくつかの機能を果たす必要があります。次のような機能が必要です。

• 安定した内部圧力。宇宙服は窒素（地球の大気の約 78% を占め、人体には使用されない）を運ぶ必要がないため、内部圧力は地球の大気より低くてもよい。圧力が低いほど機動性が高まるが、減圧症を避けるために、宇宙服の着用者は低圧状態に入る前に一定時間純酸素を呼吸する必要がある。
• 可動性。動きは通常、宇宙服の圧力によって妨げられます。可動性は、慎重なジョイント設計によって実現されます。「宇宙服設計の理論」セクションを参照してください。
• 呼吸可能な酸素の供給と二酸化炭素の除去。これらのガスは宇宙船またはポータブル生命維持システム（PLSS）と交換されます。
• 温度調節。地球では対流によって熱が大気に伝わりますが、宇宙では熱は熱放射または宇宙服の外側に物理的に接触している物体への伝導によってのみ失われます。宇宙服の外側の温度は日光と影によって大きく変化するため、宇宙服は断熱性が高く、空気の温度は快適なレベルに保たれます。
• 宇宙船またはPLSSへの外部電気接続を備えた通信システム

• 

  固形および液体の排泄物を収集および収容する手段（最大吸収性衣類など）

高度な宇宙服は、宇宙飛行士の皮膚に接触する液体冷却換気衣服(LCVG) によって宇宙飛行士の体温をより適切に調節し、その熱は PLSS の外部ラジエーターを通して宇宙空間に放出されます。

EVA の追加要件は次のとおりです。

• 紫外線からの保護
• 粒子放射線に対する限定的な遮蔽
• 宇宙船を操縦、ドッキング、解放、係留する手段
• 時速 27,000 キロメートルにも達することもある小さな微小隕石に対する保護は、スーツの最外層である耐穿孔性の耐熱微小隕石衣服によって提供されます。経験上、曝露の可能性が最も高くなるのは月または惑星の重力場付近であることがわかっているため、これらは最初にアポロ月面船外活動スーツに採用されました (下記の米国のスーツ モデルを参照)。

宇宙衛生管理（つまり、極端な温度や放射線などから宇宙飛行士を保護すること）の一環として、宇宙服は船外活動に不可欠です。アポロ/スカイラブ A7Lスーツには、内側のライナー、LCVG、圧力ブラダー、拘束層、別のライナー、および 5 つのアルミニウム断熱層と白いオーソファブリックの外側層からなるサーマル マイクロメテオロイド ガーメントの計 11 層が含まれていました。この宇宙服は、-156 °C (-249 °F) から 121 °C (250 °F) までの温度から宇宙飛行士を保護することができます。^{[引用が必要]}

月や火星の探査中、月や火星の塵が宇宙服に付着する可能性があります。宇宙船に戻る際に宇宙服を脱ぐと、塵が表面を汚染し、吸入や皮膚への曝露のリスクが増大する可能性があります。宇宙衛生士は、塵の付着時間を短縮し、惑星探査中の塵曝露リスクを制御できる可能性のある材料をテストしています。スーツポートなどの新しい出入り方法も研究されています。

NASA の宇宙服では、頭にかぶるキャップを介して通信が行われ、このキャップにはイヤホンとマイクが組み込まれています。アポロとスカイラブで使用されたバージョンのキャップは、漫画のキャラクターであるスヌーピーの色彩に似ていたため、「スヌーピーキャップ」として知られるようになりました。

一般に、呼吸に十分な酸素を供給するために、純酸素を使用する宇宙服の圧力は約 32.4 kPa (240 Torr; 4.7 psi) でなければなりません。これは、海面における地球の大気中の酸素分圧20.7 kPa (160 Torr; 3.0 psi) に等しいです。これに 5.3 kPa (40 Torr; 0.77 psi) の CO2 [ 出典が必要 ] と 6.3 kPa (47 Torr; 0.91 psi ) の水蒸気圧を加え_ます^{。肺胞ガス}方程式 により、  100 % 酸素雰囲気での肺胞酸素分圧を得るには、この両方を肺胞圧から差し引く必要があります。^[2]後者の2つの数値を足すと11.6 kPa（87 Torr; 1.7 psi）になるため、現代の宇宙服の多くは20.7 kPa（160 Torr; 3.0 psi）ではなく32.4 kPa（240 Torr; 4.7 psi）を使用しています（海面での肺胞分圧は前者よりもわずかに低いため、これは若干の過剰補正です）。20.7 kPaを使用する宇宙服では、宇宙飛行士は20.7 kPa − 11.6 kPa = 9.1 kPa（68 Torr; 1.3 psi）の酸素しか得られず、これは海抜1,860メートル（6,100フィート）の高度で達成される肺胞酸素分圧とほぼ同じです。これは海面での通常の酸素分圧の約 42% であり、民間のジェット旅客機内の圧力とほぼ同じであり、作業に適切な能力を可能にする安全な通常の宇宙服の加圧の現実的な下限値です。

通常の大気圧に加圧された宇宙船（スペースシャトルなど）で、特定の動作圧力以下の宇宙服を使用する場合、宇宙飛行士は宇宙服を着用してエアロック内で減圧する前に「事前呼吸」（一定時間、純酸素を事前呼吸する）を行う必要がある。この手順により体内の溶解窒素が除去され、窒素含有大気からの急速な減圧による減圧症を防ぐことができる。^[1]

米国のスペースシャトルでは、船外活動の24時間前に客室の圧力を通常の大気圧から70kPa（高度約3000mに相当）に下げ、宇宙服を着用した後、純酸素で45分間の予備呼吸を行った後、宇宙飛行士の作業圧力である30kPaまで減圧した。国際宇宙ステーションでは客室の圧力を下げることはなく、その代わりに通常の客室圧力で4時間の酸素予備呼吸を行い、窒素を許容レベルまで脱飽和させる。米国の研究では、101kPaから55kPaへの急速減圧には許容できるリスクがあると示されており、ロシアの研究では、船外活動前の宇宙服チェックに必要な時間とほぼ同じ時間である30分間の酸素予備呼吸の後、101kPaから40kPaに直接減圧することは許容されると示されている。^[1]

一部の人気SF小説では反対の描写があるにもかかわらず、人体は宇宙の硬い真空の中で無防備な状態でも短時間生き延びることができる^{[3] 。}酸素欠乏の影響が始まると、意識は最大15秒間保持される。熱はすべて熱放射または液体の蒸発によって失われるため急激な凍結効果は発生せず、血液は体内で加圧されたままであるため沸騰しないが、そのような状況では人肉は沸騰により体積が約2倍に膨張し、膨らんだ風船ではなくボディビルダーのような視覚効果をもたらす^{[4] 。}

宇宙には、重要な生物学的プロセスを妨害することで放射線障害を引き起こす可能性のある、高エネルギーの亜原子粒子が存在する。放射線への曝露は、2つの方法で問題を引き起こす可能性がある。粒子が人体の水分と反応してフリーラジカルを生成し、DNA分子を分解するか、DNA分子を直接破壊するかのいずれかである。^{[1] [5]}

宇宙の温度は、放射エネルギー源への露出によって大きく変化する可能性があります。太陽放射による温度は最高250°F（121°C）に達し、太陽放射がない場合には-387°F（-233°C）まで下がります。このため、宇宙服は、使用される条件に対して十分な断熱性と冷却性を備えていなければなりません。^[1]

宇宙の真空環境には圧力がないため、ガスは膨張し、露出した液体は蒸発する可能性があります。一部の固体は昇華する可能性があります。宇宙では十分な体内圧力を提供するスーツを着用する必要があります。^{[1] [6]最も差し迫った危険は、}爆発的な減圧中に息を止めようとすることです。ガスの膨張により、過膨張破裂により肺が損傷する可能性があるためです。これらの影響は、さまざまな事故（超高高度条件、宇宙空間、訓練用真空チャンバーを含む）を通じて確認されています。^{[3] [7]}人間の皮膚は真空から保護する必要はなく、それ自体が気密性があります。^{[4]通常のシェイプを維持するために機械的に拘束し、内部組織がボリュームを維持する必要があります。これは、}宇宙活動スーツ（SAS）と呼ばれる、ぴったりフィットする伸縮性のあるボディスーツと呼吸ガスを封じ込めるヘルメットで実現できます。^{[要説明] [要出典]}

宇宙服は、着用者が自然で邪魔されない動きをできるようにする必要があります。ほぼすべての設計は、着用者がどのような動きをしても一定の容積を維持するようにしています。これは、定圧システムの容積を変更するには機械的な作業が必要だからです。関節を曲げると宇宙服の容積が減る場合、宇宙飛行士はその関節を曲げるたびに余分な作業をしなければならず、関節を曲げたままにするための力を維持する必要があります。この力が非常に小さい場合でも、宇宙服と常に格闘するのは非常に疲れることがあります。また、繊細な動きが非常に難しくなります。関節を曲げるのに必要な作業は、次の式で決まります。

${\displaystyle W=\int _{V_{i}}^{V_{f}}\,P\,dV}$

ここで、V _iとV _fはそれぞれジョイントの初期および最終容積、Pはスーツ内の圧力、W は結果として生じる作業です。一般的に、すべてのスーツは圧力が低いほど動きやすくなります。ただし、最小内部圧力は生命維持要件によって決まるため、作業をさらに減らす唯一の方法は、容積の変化を最小限に抑えることです。

宇宙服の設計はすべて、この問題を最小限に抑えるか、または排除しようとします。最も一般的な解決策は、宇宙服を複数の層で形成することです。ブラダー層は、ゴムのような気密層で、風船によく似ています。拘束層はブラダーの外側にあり、宇宙服に特定の形状を提供します。ブラダー層は拘束層よりも大きいため、拘束層は宇宙服内の圧力によって生じるすべての応力を吸収します。ブラダーは圧力を受けていないため、穴が開いても風船のように「破裂」することはありません。拘束層は、関節を曲げると「ゴア」と呼ばれる布のポケットが関節の外側に開き、「コンボリュート」と呼ばれるひだは関節の内側に折りたたまれるような形状になっています。ゴアは関節の内側で失われた容積を補い、宇宙服の容積をほぼ一定に保ちます。ただし、ゴアが完全に開くと、かなりの作業を行わない限り、関節をそれ以上曲げることはできません。

ロシアの宇宙服の中には、宇宙空間で宇宙服が膨らまないように、宇宙服の外側にある宇宙飛行士の腕と脚に布の帯をきつく巻き付けるものもあった。 ^[要出典]

宇宙服の最外層であるサーマル・マイクロメテオロイド・ガーメントは、断熱性、マイクロメテオロイドからの保護、有害な太陽放射線からの遮蔽の役割を果たします。

スーツデザインには、主に 4 つの概念的アプローチがあります。

ソフトスーツは、通常、主に布で作られています。すべてのソフトスーツには硬い部分があり、中には硬い関節ベアリングを備えたものもあります。船内活動用スーツや初期の船外活動用スーツはソフトスーツでした。^[要出典]

ハードシェルスーツは通常、金属または複合材料で作られており、関節には布地を使用していません。ハードスーツの関節には、ストーブのパイプの調整可能なエルボに似たボールベアリングとウェッジリングセグメントが使用されており、腕と脚の幅広い動きが可能です。関節は内部の空気の量を一定に保ち、反力はありません。したがって、宇宙飛行士はスーツを任意の位置に保持するために力を入れる必要がありません。ハードスーツはより高い圧力でも動作できるため、101 kPa (14.6 psi) の宇宙船キャビンから船外活動する前に、宇宙飛行士が 34 kPa (4.9 psi) の宇宙服を使用するために事前に酸素を呼吸する必要がなくなります。関節が制限された位置またはロックされた位置になる可能性があり、宇宙飛行士が関節を操作またはプログラムする必要があります。^{[説明が必要]} NASAエイムズ研究センターの実験用AX-5ハードシェル宇宙服の柔軟性評価は95％でした。着用者は、宇宙服を着用していないときの95％の位置に動くことができました。^[要出典]

ハイブリッドスーツには、ハードシェルパーツと布製パーツがあります。NASA の船外活動ユニット (EMU) は、グラスファイバー製のハード上半身(HUT) と布製の手足を使用しています。^[要出典] ILC DoverのI-Suit は、重量を軽減するために HUT を布製のソフト上半身に置き換え、硬い部品の使用をジョイントベアリング、ヘルメット、ウエストシール、後部エントリーハッチに限定しています。^[要出典]実用的な宇宙服の設計のほとんどすべてに硬い部品が組み込まれており、特にウエストシール、ベアリング、後部エントリースーツの場合はバックハッチなどのインターフェイスでは、すべて柔らかい代替品は実現不可能です。

スキンタイトスーツは、メカニカルカウンタープレッシャースーツまたは宇宙活動スーツとも呼ばれ、重い伸縮性のあるボディストッキングを使用して体を圧迫する設計案です。頭部は加圧ヘルメットの中にありますが、体の残りの部分はスーツの弾性効果によってのみ加圧されます。これにより定容積問題が緩和され、^[要出典]宇宙服の減圧の可能性が減り、非常に軽量なスーツになります。着用していないときは、伸縮性のある衣服は小さな子供用の衣服のように見える場合があります。これらのスーツは着用が非常に難しく、均一な圧力を提供するのに問題があります。ほとんどの提案では、体の自然な発汗を利用して涼しさを保ちます。汗は真空中では容易に蒸発し、近くの物体（光学系、センサー、宇宙飛行士のバイザー、その他の表面）で昇華または堆積する可能性があります。氷の膜と汗の残留物は敏感な表面を汚染し、光学性能に影響を与える可能性があります。

関連する先行技術としては、成層宇宙服、第二次世界大戦で使用されたガスマスク、第二次世界大戦で高高度爆撃機のパイロットが使用した酸素マスク、ロッキード U-2およびSR-71 ブラックバードのパイロットに必要な高高度服または真空服、潜水服、リブリーザー、スキューバダイビング用具などがあります。

宇宙服のデザインの多くは、マーキュリーIVAスーツやジェミニG4C、先進型乗員脱出スーツなど、「高高度航空機の圧力」^{[1]で機能するように設計されたアメリカ空軍のスーツから採用されて}います。^[8]

米国初の宇宙服設計であるマーキュリー IVA には、視覚補助のため手袋の先端にライトが取り付けられていた。船外活動の必要性が高まるにつれ、アポロ A7L などの宇宙服には、穴があかないようにクロメル r と呼ばれる金属繊維で作られた手袋が採用された。宇宙飛行士の触覚を良くするため、手袋の指先はシリコン製になった。シャトル計画では、宇宙船のモジュールを操作できる必要が生じたため、ACES 宇宙服には手袋にグリップが付いていた。宇宙遊泳に使用される EMU 手袋は、宇宙飛行士の手を暖かく保つために加熱されている。マークIII 宇宙服で使用することを目的としたフェーズ VI 手袋は、「レーザー スキャン技術、3D コンピューター モデリング、ステレオ リソグラフィー、レーザー切断技術、CNC 加工」で設計された最初の手袋である。^{[NASA、ILC Dover Inc. 1]}これにより、より安価で正確な製造が可能になり、関節の可動性と柔軟性の細部も向上した。

アポロ計画以前は、宇宙服の生命維持装置はアンビリカルケーブルを介して宇宙カプセルに接続されていました。しかし、アポロ計画では、生命維持装置はポータブル生命維持システムと呼ばれる取り外し可能なカプセルに構成され、宇宙飛行士は宇宙船に接続することなく月を探索できるようになりました。船外活動に使用されるEMU宇宙服では、宇宙飛行士が手動でスーツの内部環境を制御できます。マークIIIスーツには、呼吸、加圧、熱交換用の約12ポンドの液体空気が入ったバックパックがあります。^{[説明が必要] [8]}

球状ドームヘルメットの開発は、視野、圧力補償、軽量化のニーズをバランスさせる鍵となりました。一部の宇宙服の不便さの 1 つは、頭が前を向いたまま固定され、横を見ることができないことです。宇宙飛行士はこの現象を「ワニの頭」と呼んでいます。^{[引用が必要]}

• エフゲニー・チェルトフスキーは、 1931 年に彼の全圧スーツまたは高高度用「スカファンドル」 ( скафандр )を作成しました。 ^[9] (скафандр は「潜水服」の意味もあります)。^[10]
• エミリオ・エレーラは1935年に全圧型の「成層圏宇宙服」を設計・製作した。これは1936年初頭に予定されていたオープンバスケット気球による成層圏飛行で使用される予定だった。^[11]
• ワイリー・ポストは記録破りの飛行のために数々の圧力服を試作した。^{[12] [13]}
• ラッセル・コリーは、マーキュリー計画の宇宙飛行士が着用する宇宙服を設計した。その中には、1961 年 5 月 5 日にアメリカ初の宇宙飛行士となったアラン・シェパードの宇宙服の製作も含まれている。 ^{[出典が必要]}

• SK シリーズ(CK) –ボストーク計画(1961 ～ 1963 年) で使用された宇宙服。ユーリイ・ガガーリンが最初の有人宇宙飛行で着用しました。
• ボスホート1号では与圧服は着用されませんでした。
• ベルクト( Беркут、意味は「イヌワシ」)  -この宇宙服は、1965 年の最初の宇宙遊泳でアレクセイ・レオーノフを含むボスホート 2 号の乗組員が使用した SK-1 の改良版です
• ソユーズ1号からソユーズ11号（1967年 - 1971年）までは、打ち上げ時および再突入時に加圧服は着用されなかった。^[要出典]
• ヤストレブ（ Ястреб、「タカ」の意）  –ソユーズ4号とソユーズ5号（1969年）間の乗組員交換時に使用された船外活動用宇宙服
• クレチェット 94 ( Кречет は「シロハヤブサ」の意)  –中止されたソ連の有人月面着陸のために設計された。
• ストリージ（Стрижは「アマツバメ（鳥）」の意） -ブラン級オービターのパイロット向けに開発された。
• ソコル( Сокол は「ハヤブサ」の意味)  –ソユーズ宇宙船の乗組員が打ち上げ時および再突入時に着用する宇宙服。ソユーズ 12 号で初めて着用されました。1973 年から現在まで使用されています。
• オルラン( Орлан、「海鷲」または「白頭鷲」の意味)  -船外活動用のスーツ。もともとはソ連の月面計画のために月軌道 EVA スーツとして開発された。ロシアの現在の EVA スーツ。1977 年から現在まで使用されている。

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  SK-1宇宙服
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  ベルクト宇宙服
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  ヤストレブ宇宙服
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  クレシェット宇宙服
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  ストリジ宇宙服
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  ソコルKV2宇宙服
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  オルランMK宇宙服

• 1950年代初頭、リットン・インダストリーズのジークフリート・ハンセンと同僚は、真空チャンバー内で使用され、NASAのミッションで使用される宇宙服の前身となった実用的なハードシェルスーツを設計・製作しました。^[14]
• 海軍マークIV高高度/真空スーツ -マーキュリー計画（1961～1963年）で使用。
• ジェミニ宇宙服 (1965～1966 年) - 開発された主なバリエーションは 3 つありました。宇宙船内での使用向けに設計された G3C、船外活動と宇宙船内での使用に特別に設計された G4C、そしてジェミニ 7 号の乗組員が宇宙船内で 14 日間着用した特別な G5C スーツです。
• 中止されたMOLプログラム用の有人軌道実験室MH-7宇宙服。
• アポロ ブロック I A1Cスーツ (1966 年 - 1967 年) - ジェミニ スーツの派生型で、初期の 2 回のアポロ計画の訓練で主力乗組員とバックアップ乗組員が着用しました。ナイロン製の加圧服は、アポロ 1 号のキャビン火災で溶けて燃え尽きました。このスーツは、火災後にブロック I アポロの有人飛行が中止されたため、時代遅れとなりました。
• アポロ/スカイラブ A7L船外活動および月面服 - ブロック II アポロ スーツは、11 回のアポロ飛行、3 回のスカイラブ飛行、および1968 年から 1975 年にかけてのアポロ-ソユーズ テスト プロジェクトの米国宇宙飛行士が着用した主な与圧服でした。与圧服のナイロン製外層は、アポロ 1 号の火災後に耐火性ベータ布に交換されました。このスーツは、液冷式の内服と外衣の微小流星体服を採用した最初のスーツでした。アポロ 13 号のミッション以降、宇宙飛行士のペアがカメラで同一に見えないように「コマンダーズ ストライプ」も導入されました。^[15]
• シャトル脱出スーツ - STS-1 (1981)からSTS-4 (1982) まで、当時設置されていた脱出座席と併用して2人乗りの乗組員によって使用された。USAFモデルから派生。^[16]シャトルが認証されると、これらは取り外された。
• STS-5 (1982)からSTS-51-L (1986)までは、打ち上げおよび再突入時に与圧服は着用されませんでした。乗組員は酸素ヘルメット付きの青いフライトスーツのみを着用しました。
• 打ち上げ突入スーツは、チャレンジャー号事故後の最初の飛行であるSTS-26 （1988年）で初めて使用された。これは、米空軍のモデルから派生した部分加圧スーツであった。^[17] 1988年から1998年まで使用された。
• 1994年からスペースシャトルで使用されている先進乗員脱出スーツ。^[18]先進乗員脱出スーツまたはACESスーツは、飛行の上昇と突入時にすべてのスペースシャトル乗組員が着用する完全加圧スーツです。このスーツは、SR-71ブラックバードとU-2スパイ機のパイロット、ノースアメリカンX-15とジェミニのパイロット宇宙飛行士が着用した米国空軍の高高度加圧スーツ、およびSTS-26飛行からNASAの宇宙飛行士が着用した打ち上げ突入スーツの直接の後継です。これはUSAFモデルから派生したものです。
• 船外活動ユニット（EMU） – スペースシャトルと国際宇宙ステーション（ISS）の両方で使用されています。EMUは、スペースシャトルまたはISSの乗組員が地球軌道上で船外活動を行うために、環境保護、移動、生命維持、通信を提供する独立した擬人化システムです。1982年から現在まで使用されていますが、2019年現在では限られたサイズでのみ利用可能です。^[19]
• 航空宇宙企業スペースXは、Demo-2ミッション以降、スペースXが運営する商業乗組員プログラムのミッションに参加する宇宙飛行士が着用するIVAスーツを開発した。このスーツの設計の継続として、スペースXは2024年にEVAスーツを開発した。スーツのEVAバージョンは、史上初の商業宇宙遊泳であるポラリス・ドーンの民間宇宙ミッションで使用された。^[20]
• オリオン乗組員生存システム（OCSS） –オリオンMPCVの打ち上げ時および再突入時に使用されます。これは先進乗組員脱出スーツから派生したものですが、より高い圧力で作動し、肩の可動性が向上しています。^[21]

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  マーキュリースーツ
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  ジェミニ G4C スーツ
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  有人軌道実験室 MH-7 宇宙服
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  アポロブロックI A1Cスーツ
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  アポロ/スカイラブ宇宙服
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  シャトル脱出スーツ
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  シャトルフライトスーツ
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  打ち上げエントリースーツ
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  アドバンスクルー脱出スーツ
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  船外活動ユニット
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  スペースXの宇宙服

2015年2月、スペースXはドラゴン2号宇宙カプセル内で宇宙飛行士が着用する宇宙服の開発を開始した。 ^{[22]その外観は、}スーパーヒーローやSF映画の衣装デザインで知られるハリウッドの衣装デザイナー、ホセ・フェルナンデスと、スペースXの創設者兼CEOのイーロン・マスクが共同でデザインした。^{[23] [24]}宇宙服の最初の画像は2017年9月に公開された。^{[25] 「スターマン」（}デヴィッド・ボウイの同名の曲にちなむ）と呼ばれるマネキンが、 2018年2月のファルコン・ヘビーの初打ち上げ時にスペースXの宇宙服を着用した。^{[26] [27]}この展示打ち上げでは、宇宙服は加圧されておらず、センサーも搭載されていなかった。^[28]

真空に適したこの宇宙服は、宇宙飛行士の太ももにある1本のテザーで空気と電子接続部を供給し、客室の減圧から保護します。3Dプリントされたヘルメットにはマイクとスピーカーが内蔵されています。宇宙服はテザー接続が必要であり、放射線に対する保護がないため、船外活動には使用されません。宇宙服は各宇宙飛行士に合わせてカスタムメイドされます。^[29]

2018年、NASAの商業乗組員宇宙飛行士ボブ・ベンケンとダグ・ハーリーは、宇宙服に慣れるためにドラゴン2号宇宙船内で宇宙服のテストを行った。^[30]彼らは2020年5月30日に打ち上げられたクルードラゴン・デモ2飛行でそれを着用した。 ^{[27]この宇宙服は、スペースXが関与する}商業乗組員プログラムのミッションに参加する宇宙飛行士が着用する。

2024年5月4日、スペースXはポラリス計画のポラリス・ドーンミッション用のIVAスーツをベースに船外活動用に設計された宇宙服を発表した。IVAスーツと同様に、ヘルメットは3Dプリントされているが、EVAヘルメットには情報を提供するヘッドアップディスプレイと、操作中のスーツの測定結果を表示するカメラが組み込まれている。機動性が高く、新しい断熱生地や、ファルコンの中間段とクルードラゴンの外部非加圧トランクに使用される材料が使用されている。^[31]

2022年6月1日、NASAは、次世代の宇宙服と船外活動システムを宇宙飛行士に開発・提供するために、競合するアクシオム・スペースとコリンズ・エアロスペースを選定したと発表した。これらのシステムは、まず国際宇宙ステーションの外でテストされ、その後、有人アルテミス計画の月面で使用され、火星への有人ミッションの準備が整う予定である。^{[32] [33] [34]}

• 曙光宇宙服：1967年に中止されたプロジェクト714有人宇宙計画のために中国が開発した第一世代の船外活動用宇宙服。重量は約10キログラム（20ポンド）、色はオレンジ色で、高耐性の多層ポリエステル生地でできている。宇宙飛行士はキャビン内でこれを使用し、船外活動も行うことができる。^{[35] [36] [37]}
• プロジェクト863宇宙服：中国の第2世代船外活動宇宙服の中止されたプロジェクト。^[38]
• 神舟IVA宇宙服：この宇宙服は、中国初の有人宇宙飛行である神舟5号で楊利偉が初めて着用したもので、ソコルKV2宇宙服によく似ているが、実際のロシア製ではなく中国製だと考えられている。^{[39] [40]写真を見ると、}神舟6号の宇宙服は以前の宇宙服とは細部が異なっており、より軽量化されたとも言われている。^[41]
• Haiying (海鹰号航天服) EVA 宇宙服: ロシアから輸入されたOrlan-M EVA スーツはHaiyingと呼ばれます。神舟7号で使用。
• 飛天号航天服：中国で独自に開発されたEVA宇宙服で、神舟7号ミッションにも使用された。^[42]この宇宙服は、最大7時間の船外活動ミッション用に設計された。^[43]中国の宇宙飛行士は2007年7月からカプセル外宇宙服を着用して訓練を行っており、質量が110キログラム（240ポンド）を超える宇宙服では動きが著しく制限されている。^[44]天宮宇宙ステーションの建設が始まった2021年から、新世代の飛天宇宙服が使用されている。

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  神舟船内活動宇宙服
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  フェイティアン宇宙服
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  フェイティアン宇宙服第2世代

いくつかの企業や大学では、現在の宇宙服を改良した技術や試作品を開発しています。

3Dプリンティング（付加製造）は、ハードシェル宇宙服の質量を減らしながら、高い機動性を維持するために使用できます。この製造方法は、スーツの現場での製造と修理の可能性も可能にします。この機能は現在利用できませんが、火星探査には必要になるでしょう。^[45]メリーランド大学は、 AX -5の運動学に基づいて、2016年に3Dプリントハードスーツのプロトタイプの開発を開始しました。プロトタイプのアームセグメントは、宇宙システム研究所のグローブボックスで評価され、従来のソフトスーツとの機動性を比較するように設計されています。初期の研究では、剛性スーツ要素、ベアリングレース、ボールベアリング、シール、シーリング面の印刷の実現可能性に焦点を当ててきました。^[46]

器用な宇宙服の手袋を設計するのは困難で、現在の設計には限界があります。このため、より優れた手袋を作るために、センテニアル宇宙飛行士手袋コンテストが創設されました。コンテストは 2007 年と 2009 年に開催され、さらに 2 回開催する予定です。2009 年のコンテストでは、手袋を微小隕石層で覆うことが求められました。

2009年以来、オーストリア宇宙フォーラム^[47]は、状況認識を向上させるための高度なヒューマンマシンインターフェースとオンボードコンピューティングネットワークに焦点を当てた実験的な火星アナログ宇宙服「Aouda.X」を開発してきました。この宇宙服は、惑星探査アナログ環境における汚染ベクトルを研究し、シミュレーションで選択された圧力レジームに応じて制限を作成するように設計されています。

2012年以来、オーストリア宇宙フォーラムによるモロッコのエルフードへのMars2013アナログミッション^[48]のために、Aouda.Xアナログ宇宙服には姉妹機であるAouda.S ^[49]が採用されています。これは、主にAouda.Xの運用を支援し、同様の宇宙服を着た2人の（アナログ）宇宙飛行士の相互作用を研究できるように設計された、やや洗練度の低い宇宙服です。

アウダ.Xとアウダ.Sの宇宙服は、ジュール・ヴェルヌの1873年の小説『八十日間世界一周』に登場する架空の王女にちなんで名付けられました。アウダ.Xの公開展示用模型（アウダ.Dと呼ばれる）は、2012年にオーストリアのオーバートラウンにあるダッハシュタイン氷洞で行われた実験の後、現在展示されています。 ^[50]

2024年、イタリアのミラノで開催された国際宇宙会議で、アクシオム・スペースとプラダは、NASAのアルテミスIIIミッション用の宇宙服を開発するための継続的な協力の成果を発表しました。^[34]

バイオスーツは、マサチューセッツ工科大学で開発中の宇宙活動用スーツで、2006 年時点では下肢用のプロトタイプがいくつかありました。バイオスーツは、レーザー ボディ スキャンを使用して、各着用者に合わせてカスタム フィットされます。^{[更新が必要][update]}

2006年8月2日、NASAはコンステレーション計画のニーズを満たすために、コンステレーション宇宙服の設計、開発、認証、生産、および持続エンジニアリングに関する提案依頼書（RFP）を発行する計画を示しました。^{[51] NASAは、打ち上げ、突入、中止中の生存、}無重力EVA、月面EVA、火星表面EVA をサポートできる単一の宇宙服を予見していました。

2008年6月11日、NASAは新しい宇宙服を開発するためにオーシャンアリング・インターナショナルに7億4500万ドルの契約を授与した。 ^[52]

ファイナル・フロンティア・デザイン（FFD）は、商業用の完全なIVA宇宙服を開発しており、最初の宇宙服は2010年に完成しました。 ^[53] FFDの宇宙服は、軽量で機動性が高く、安価な商業用宇宙服となることを目的としています。2011年以降、FFDはIVA宇宙服の設計、ハードウェア、プロセス、機能をアップグレードしてきました。FFDは設立以来、さまざまな機関や顧客向けに合計7つのIVA宇宙服（2016年）アセンブリを構築し、シミュレーター、航空機、微小重力、低圧チャンバーで高忠実度の人体テストを実施してきました。FFDは、NASAの商業宇宙能力オフィスと宇宙法協定を結んでおり、FFD IVAスーツの人間の評価計画を策定および実行しています。^[54] FFDは、IVAスーツをミッションに応じて分類しています。地球ベースのテストにはTerra、高高度飛行にはStratos、軌道宇宙飛行にはExosです。各スーツのカテゴリには、製造管理、検証、および材料に関する要件が異なりますが、アーキテクチャは似ています。

I -Suitは、ILC Dover によって構築された宇宙服のプロトタイプで、軽量化のための柔らかい上半身など、EMU にいくつかの設計改良が加えられています。Mark III と I-Suit はどちらも、NASA の毎年恒例の砂漠研究技術研究(D-RATS) 実地試験に参加しており、この試験では宇宙服の乗員が互いに、また探査機やその他の機器とやり取りします。

Mark III は、ILC Dover によって構築された NASA のプロトタイプで、硬い下半身部分と、軟質および硬質のコンポーネントの組み合わせが組み込まれています。Mark III は、高い作動圧力 (57 kPa または 8.3 psi) にもかかわらず、以前のスーツよりも大幅に機動性が高く、このため「事前呼吸不要」スーツとなっています。つまり、宇宙飛行士は、国際宇宙ステーションのような単一気圧の混合ガス宇宙ステーション環境からスーツに直接移行でき、窒素または他の不活性ガスを含む大気からの急速な減圧で発生する可能性のある減圧症のリスクを冒す必要はありません。

MX-2 は、メリーランド大学の宇宙システム研究所で構築された宇宙服の類似品です。MX-2 は、宇宙システム研究所の中性浮力研究施設で有人中性浮力テストに使用されます^{[いつ? ] 。飛行定格のスーツの要件を満たさずに実際の EVA スーツの作業範囲を近似することにより、MX-2 は、NASA の}中性浮力研究所などの施設で EMU スーツを使用するのに比べて、EVA 研究用の安価なプラットフォームを提供します。

MX-2 の動作圧力は 2.5～4 psi です。リアエントリースーツで、グラスファイバー製のHUT を備えています。空気、LCVG 冷却水、および電力はオープンループシステムで、アンビリカルケーブルを介して供給されます。スーツにはMac Mini ^[要出典]コンピューターが内蔵されており、スーツの圧力、入口と出口の空気温度、心拍数などのセンサーデータを取得します。^[55]サイズ変更可能なスーツ要素と調整可能なバラストにより、身長 68～75 インチ (170～190 cm)、体重 120 ポンド (54 kg) の対象者に対応できます。^{[要説明] [56]}

2006年5月から、ノースダコタ州の5つの大学が協力して、NASAからの10万ドルの助成金を受けて、惑星用宇宙服に組み込める技術を実証する新しい宇宙服のプロトタイプを開発した。宇宙服はノースダコタ州西部のセオドア・ルーズベルト国立公園の 荒野でテストされた。宇宙服は生命維持用のバックパックなしで47ポンド（21kg）の質量があり、飛行定格のNASA宇宙服の標準的なコスト1200万ドルのほんの一部しかかからない。^{[57]この宇宙服は}、ノースダコタ大学、ノースダコタ州立大学、ディキンソン州立大学、州立科学大学、タートルマウンテンコミュニティカレッジ の学生によって、わずか1年余りで開発された。^[58]ノースダコタ宇宙服の可動性は、その低い作動圧力によるものである。ノースダコタのスーツは 1 psi (6.9 kPa; 52 Torr) の差圧でフィールドテストされましたが、NASA の EMU スーツは 4.7 psi (32 kPa; 240 Torr) の圧力で作動します。この圧力は、呼吸のためにほぼ海面酸素分圧を供給するように設計されています(上記の説明を参照)。

NASAのプロトタイプ探査スーツ（PXS）は、Zシリーズと同様に、スーツポートと互換性のあるリアエントリースーツです。^[59]スーツには、さまざまな個人や変化する移動要件に合わせて、ミッション中にさまざまな仕様で3Dプリントできるコンポーネントがあります。^[60]

スーツポートはエアロックの理論上の代替手段であり、危険な環境や有人宇宙飛行、特に惑星表面探査で使用するために設計されている。スーツポートシステムでは、リアエントリー宇宙服が宇宙船の外側に取り付けられて密閉されるため、宇宙飛行士は宇宙服に入り密閉し、その後、エアロックや宇宙船のキャビンの減圧を必要とせずに船外活動を行うことが可能である。スーツポートはエアロックよりも質量と容積が少なく、ほこりを軽減し、内部と外部の環境の相互汚染を防ぐ。スーツポートの設計に関する特許は、1996年にNASAエイムズ研究センターのフィリップ・カルバートソン・ジュニアによって、2003年にヨルグ・ベッチャー、スティーブン・ランサム、フランク・シュタインシークによって出願された。^{[61] [62]}

2012年、NASAは惑星の船外活動のためにNASAが特別に設計したZシリーズの宇宙服プロトタイプの最初のZ-1宇宙服を発表しました。Z-1宇宙服は、宇宙ミッションのための機動性と保護に重点を置いています。以前のNASAの船外活動宇宙服に見られた硬い胴体ではなく、柔らかい胴体を備えており、質量が軽減されています。^[63]この宇宙服は、デザインに緑の縞模様があるため、「バズ・ライトイヤーのスーツ」と呼ばれています。

2014年、NASAはZシリーズの次期モデルであるZ-2プロトタイプのデザインを発表した。NASAは、Z-2宇宙服のデザインを一般から選ぶ投票を実施した。フィラデルフィア大学のファッション学生によって作成されたデザインは、「テクノロジー」、「社会の動向」、「バイオミミクリー」であった。^[64]「テクノロジー」デザインが優勝し、プロトタイプは3Dプリントなどの技術を使用して構築された。Z-2スーツは、NASAのEMUスーツに見られるように、胴体がハードシェルに戻るという点でもZ-1スーツと異なる。^{[65] [66]}

初期の宇宙小説では、真空中を旅することの問題は考慮されておらず、主人公たちは特別な保護なしに宇宙に打ち上げられました。しかし、19 世紀後半には、より現実的な宇宙小説が登場し、作家たちは登場人物が着用する宇宙服を描写しようとしました。これらの架空の宇宙服は、外観や技術がさまざまで、非常に本物らしいものからまったくあり得ないものまでさまざまです。

宇宙服に関する非常に初期のフィクションは、ギャレット・P・サービスによる小説『エジソンの火星征服』（1898 年）に見ることができます。その後の漫画シリーズ『バック・ロジャース』（1930 年代）や『ダン・デア』 （1950 年代）にも、宇宙服のデザインに関する独自の解釈が描かれました。ロバート・A・ハインラインなどの SF 作家は、架空の宇宙服のコンセプトの発展に貢献しました。

• 大気潜水服 – 水中ダイバーのための関節式耐圧擬人化ハウジング
• 呼吸装置 – 過酷な環境での呼吸を可能にする、または補助する装置
• 高所用呼吸装置 – 低酸素高度でも呼吸できるようにする装置
• 宇宙飛行が人体に与える影響 – 宇宙飛行に関連する医学的問題
• 船外活動 – 宇宙飛行士が宇宙船の外で行う活動
  • 時代別:
    • 1965年から1999年までの宇宙遊泳と月面遊泳のリスト
    • 2000年から2014年までの宇宙遊泳のリスト
    • 2015 年以降の宇宙遊泳のリスト、これまでに宇宙を歩いた宇宙飛行士
  • 駅別:
    • ミールの宇宙遊泳リスト
    • 国際宇宙ステーションの船外活動リスト – 軌道上の実験室外での船外活動
  • 宇宙遊泳の累計記録一覧
• 有人操縦ユニット – NASA 宇宙飛行士推進ユニット

• 「宇宙服」は、2018 年 4 月 27 日にWayback Machineでアーカイブされました。A Field Guide to American Spacecraft は、2018 年 3 月 25 日にWayback Machineでアーカイブされました。Lee Sledge と James H. Gerard がまとめた、アメリカの宇宙服とそれが展示されている博物館の場所の一覧です。
• Encyclopedia Astronautica の「宇宙服」。宇宙服の完全なリスト。
• ズヴェズダ原子力発電所のロシアの宇宙服
• 「宇宙服」（ロシア語）Wayback Machineに2018年3月29日にアーカイブ。英語：G. Ilyin、Vladimir Ivanov、Ivan Pavlov。1978年、 Nauka i Zhizn第6号に初版。
• ジョンソン宇宙センターの「米国の有人宇宙飛行の歴史」。ページ末尾の「オリンポスへのウォーキング: 船外活動年表」 (PDF) へのリンクを参照してください。
• 宇宙開発事業団（NASDA）のNASDAオンライン宇宙ノート（2001年）
• 「スペース シャトル船外活動ユニットの分析 – 1986 年」(PDF)
• 「NASA​​ スペース シャトル EVA ツールと機器のリファレンス ブック – 1993」(PDF)
• 「宇宙服の進化：オーダーメイドから既製品へ」2017年1月31日アーカイブ、Wayback Machine (PDF)
• アポロ月面ジャーナルの「アポロのエンジニアリングの側面」は、2020 年 12 月 31 日にWayback Machineにアーカイブされています。アポロ宇宙服とポータブル生命維持システムに関するセクション。
• ヒストリック・スペースクラフトの「宇宙服写真」
• 「宇宙服と宇宙遊泳の歴史画像ギャラリー」2012年10月25日アーカイブ、NASAのWayback Machineにて
• ズヴェズダの歴史（ロシア語）英語
• ILCドーバーの「宇宙服」
• Klesius, Michael (2009 年 6 月 10 日)。「宇宙服の過去と未来」。AirSpaceMag.com。ワシントン DC:スミソニアン協会。2013年6 月 20 日閲覧。
• 2011 年 4 月、ボイス オブ アメリカのVOAスペシャル英語サービスでは、宇宙服の進化に関する 15 分間の番組を放送しました。英語学習者向けのこの番組のトランスクリプトと MP3 は、「宇宙服の進化」でご覧いただけます。