載人航天器中的乘員座艙內(nèi)的壓力，是由氧氣和氮?dú)鉃橹鞯臍怏w構(gòu)成的，供氧和壓力調(diào)節(jié)是一致的。座艙"艙壓體制"或"艙壓制度"是艙內(nèi)采取多大的總壓和氧分壓的總稱。我們知道人在地球表面生活，大氣壓力為一個大氣壓，即101.3千帕(760毫米汞柱)，但人體在高山上或不到一個大氣壓的環(huán)境下也能生存。在一個大氣壓呼，氧氣含量為21%左右，在不到一個大氣壓環(huán)境中自然氧氣也相對減少，雖然人體還能生存，但易患缺氧癥。設(shè)計載人航天器內(nèi)的艙壓體制時，航天工程師、科學(xué)家與醫(yī)學(xué)專家提出了幾種設(shè)想。其中一種是把地面的一個大氣壓的環(huán)境全搬到載人航天器艙內(nèi)，這就是全壓式的艙內(nèi)壓力體制。
如何造成艙內(nèi)的大氣壓呢？因?yàn)榈孛鏆鈮簽橐粋�大氣壓，如果艙內(nèi)壓力體制采用全壓式時，航天器在沒起飛之前其艙壓在地面就形成了，但要對艙內(nèi)氣體進(jìn)行配制，使艙內(nèi)氣體成份達(dá)到設(shè)計中要求的氧氮比例。如果采用1/2或1/3大氣壓力制度，就必須對艙內(nèi)氣體進(jìn)行抽除，使氣壓到達(dá)所要設(shè)計的水平，并調(diào)好氧氣與氮?dú)獾谋壤�。由此看來，造成艙�?nèi)壓力不是太難，而一直保持艙壓在所設(shè)計的水平才是難事，即供氣、調(diào)壓是重點(diǎn)。
在由氧、氮?dú)庠礊橹黧w組成的艙內(nèi)供氣調(diào)壓系統(tǒng)中，包括有減壓組件、供氣開關(guān)組件和排氣調(diào)壓等組件、各組件中都有相應(yīng)的開關(guān)、閥門和配套的傳感器。座艙大氣控制與測量的主要信息源是氧分壓和艙壓傳感器。氧分壓代表艙內(nèi)氣體中氧氣的分壓值，其需求量由艙內(nèi)航天員多少和艙體的漏氣速率而定。由于氧氣是航天員生存的第一物質(zhì)要素，故測量和控制艙內(nèi)氧氣分壓或含量是供氣調(diào)壓的關(guān)鍵技術(shù)之一。多乘員的壓力艙氧氣消耗很快，缺氧時通過傳感器傳到供氧組件中，從而得到及時的供氧。當(dāng)艙體慢性漏氣和排出艙外的廢氣引起艙壓下降時，傳感器傳給主氣源以供氣增壓，使艙壓穩(wěn)定。及時供氣調(diào)壓是載人航天器環(huán)控與主保系統(tǒng)中的主要環(huán)節(jié)之一。由此可見，艙內(nèi)除需有主氣源來保障有足夠的氣體(含氧氣)外，其供氣調(diào)壓系統(tǒng)中的供氣和排氣組件的安全和可靠性也非常重要。在所有載人航天器中，供氣調(diào)壓的組件除有自動控制機(jī)構(gòu)外，都裝備有手控調(diào)壓組件，以備在自動調(diào)控失靈時航天員啟動手動調(diào)控機(jī)構(gòu)供氧、供氣，以保障安全。
載人航大器乘員座艙的微小空間容易被人體和艙內(nèi)其他物體排泄和揮發(fā)出來的廢氣和化學(xué)物質(zhì)以及塵埃等所污染。根據(jù)國外發(fā)射的載人航天器的檢測結(jié)果，艙內(nèi)有300多種污染物，它們涉及各類化合物，但絕大多數(shù)濃度非常低，不足以對人體造成損害。其中最大量的是二氧化碳?xì)怏w，這是人體呼吸的產(chǎn)物。據(jù)測定一個人每天要排出0.1～1.0千克二氧化碳?xì)怏w，如不及時去除，也會危害人體的健康。
航天服也稱宇宙服、宇航服，是在載人航天中航天員穿的一種服裝系統(tǒng)。它由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成。實(shí)際上它是航天員必備的個人防護(hù)救生裝備。從功能上看、航天服有艙內(nèi)航天服和艙外航天服兩種；從服裝內(nèi)壓上看，有低壓航天服和高壓航天服之分，從其結(jié)構(gòu)上看，可分為軟式、硬式和軟硬結(jié)臺航天服。目前，美國和俄羅斯使用的都是軟硬結(jié)合式的航天服。無論哪種航天服都由多層組成，它們互相連接形成一個整體服裝，但要求各層的質(zhì)量要高、要輕、不能過厚，以避免影響航天員的行動。以艙內(nèi)使用的低壓航天服為例，其基本結(jié)構(gòu)與功能是這樣的：由最貼身的里層往外數(shù)，第一層為內(nèi)衣褲(有人認(rèn)為這一層不屬于航天服)，選用純棉布或棉麻布制服。第二層是保曖層，它和內(nèi)衣褲結(jié)合，選用羊毛制品或合成纖維片(有人稱它為太空棉)制成，起保溫和隔熱的作用。第三層為通風(fēng)散熱層，其結(jié)構(gòu)比較獨(dú)特，是由很長的微細(xì)管道連接在衣服上而制成的，在人體與外界隔絕的情況下，它可以把人體產(chǎn)生的熱、水和氣味帶出去。第四層是氣密加壓限制層，它既要充氣加壓，使身體有足夠的壓力，不能漏氣，又不能使服裝過于膨脹，防止外界的磨損，還要使各關(guān)節(jié)活動自如。所以這一層結(jié)構(gòu)的選材和設(shè)計都比較難，是航天服裝的關(guān)鍵層。第五層為隔熱層，也叫真空隔熱層。艙內(nèi)航天服可以不加這一層。例如，美國阿波羅號飛船、航天飛機(jī)上用的航天服都沒有這層，而蘇聯(lián)的上升號飛船和俄羅斯的聯(lián)盟號飛船中使用的艙內(nèi)航天服就有這一層。它是由5～7層涂鋁的聚脂薄膜構(gòu)成，各膜之間用網(wǎng)絡(luò)物隔開，貼在一起形成屏蔽。它有良好的隔熱和防輻射作用，艙外航天服必須有這層。最外邊一層是外罩層。這個外套要求防磨損力強(qiáng)、耐高溫，除能防護(hù)內(nèi)部各層不受損壞外，還要注意到顏色，一般用白色或金黃色為好。
艙外用的航天服除有艙內(nèi)航天服的所有各層外，還有三層：一是真空隔熱層，用于保護(hù)航天員在艙外作業(yè)或在月球與其它星體表面活動時，不受艙外環(huán)境過熱、過冷的侵襲，又可防止服裝內(nèi)部的熱量散失。二是液冷服，它是將艙內(nèi)航天服的通風(fēng)散熱層管內(nèi)的氣體改為液體而成。航天員在艙外作業(yè)有時長達(dá)幾個小時，身體產(chǎn)生的熱量多，靠氣體散熱達(dá)不到散熱要求，而液態(tài)冷卻工質(zhì)就可很好把熱散掉。三是最外層，它除要有防高效、防磨損和保護(hù)內(nèi)部各層的功能外，還要有防太陽輻射的功能和連接其它裝具的接口。例如，與航天員艙外活動時的臍帶連接，與身背攜帶式生保環(huán)境裝備、太空機(jī)動飛行機(jī)構(gòu)的連接等。
航天服的頭盔由頭盔殼、面窗結(jié)構(gòu)和頸圈等組件構(gòu)成。目前在載人航天中使用的頭盔有軟式與硬式兩種，其中硬式頭盔又分為固定式和轉(zhuǎn)動式二種。軟式頭盔大多數(shù)作為艙內(nèi)航天服的組件。轉(zhuǎn)動式頭盔在其頸圈上有氣密活動軸承，但密封環(huán)節(jié)增多會降低氣密性與結(jié)構(gòu)可靠性，增加設(shè)計難度。
現(xiàn)以固定式全透明的鐘罩式頭盔為例，介紹其結(jié)構(gòu)組成。頭盔殼是頭盔的主體，其材料應(yīng)具有強(qiáng)度大、抗沖擊和足夠的耐熱性等優(yōu)點(diǎn)。在其面窗部位上有良好的光學(xué)性能。頭盔內(nèi)腔壁有硬襯墊和軟襯墊，襯墊上鑲有細(xì)管道，它兼有減震、隔熱、消聲、通風(fēng)和供氧等功能。其內(nèi)腔要適于戴通訊頭盔，允許頭在里面左右轉(zhuǎn)動，尺寸要與穿戴者的頭形相適應(yīng)。還要留有安裝生理測試部件、有利于排出人體呼出的二氧化碳和水汽的空間。
除上述各種要求外，面窗還應(yīng)有良好的光學(xué)性能和廣闊的視野。頭殼的面窗部分除應(yīng)有透光良好外，還要有防霧、去溫的措施，因?yàn)楹教靻T出艙活動時會遇上-150℃的低溫，面窗內(nèi)的溫度也會下降。當(dāng)降到空氣露點(diǎn)以下時面窗上就會結(jié)霧，防礙航天員的視線。目前已用的方法有通風(fēng)去濕法、雙層面窗法、電熱面窗法和化學(xué)防霧劑等，以保障面窗的透明度。否則，影響航天任務(wù)的執(zhí)行。例如，1966年美國雙子星座9號飛船的航天員，在太空用載人機(jī)動裝置進(jìn)行飛行時，因面窗起霧而看不清外邊的情景，未能完成太空行走中的特定航天任務(wù)。
頸圈是連接服裝與頭盔的關(guān)鍵部件，分上下兩圈，在穿戴服裝與頭盔時，先將上下圈連接上，再連接頭盔與服裝。它要求穿脫方便，具有良好的氣密性和連接強(qiáng)度。在緊急情況下，要有使穿戴者本人能快速斷、接、鎖緊操作的機(jī)構(gòu)，便于及時與頭盔或服裝斷開或連接。
航天服的另外兩個部件是可隨時連接的手套和靴子。手套與服裝通過腕圈接連，是服裝壓力層的延續(xù)。它要符合穿戴者的手型，能快速穿脫戴，在各手指關(guān)節(jié)部分有波紋結(jié)構(gòu)，便于操作。航天靴由壓力靴和艙外熱防護(hù)套靴組成，其中壓力靴是服裝氣密加壓限制層的延續(xù)。通常將踝部活動關(guān)節(jié)設(shè)計在壓力靴上，并與壓力服相連接。航天服內(nèi)部還設(shè)有廢物收集裝置，用于在緊急情況下收集、貯存和輸送大小便用。
