太空行走体验一种危险的浪漫

　　来源：中国航天报
　　众所周知，截至目前，我国空间站阶段的航天员出舱活动已经进行了两次并取得了圆满成功。航天员出舱活动与载人天地往返、交会对接一起，被称为载人航天三大基本技术之一，对发展载人航天事业有着独特而重要的作用，尤其是在组建空间站、进行太空维护维修和太空救援等任务中作用巨大。下面就让我们一起走近这项危险又浪漫的任务。
　　我国空间站阶段航天员第一次出舱
　　· 太空环境闯四关·
　　航天员出舱活动也叫太空行走。出舱活动是航天员脱离载人航天器或建在其他天体上的基地，依靠自身携带的生命保障系统，在太空中或其他天体表面工作和活动，然后再返回载人航天器或基地的一系列过程的总称。这里的载人航天器包括飞船、航天飞机、空间站和登月舱等。
　　太空行走是航天活动中最危险的任务之一。航天员离开航天器的保护，只身进入茫茫太空，以近8千米/秒的速度漂浮在轨道上，同时面临着真空、强辐射、失重和骤冷骤热交替等严酷太空环境的考验。
　　首先在真空环境里，航天员如果失去有效防护，15秒内就会因缺氧而丧失意识，30秒内死亡。由于没有大气压力，人体血液和体液会像煮开的水一样＂沸腾＂，同时皮肤、组织和器官也会向外膨胀。
　　其次，太空没有地球大气和磁场的屏障，航天员将直接面对各种宇宙辐射，包括太阳耀斑爆发期间喷射出来的太阳射线、银河系高能粒子，以及紫外线、红外线、射频辐射等非电离辐射。这些辐射会对人体造成不同程度的伤害，如果超过安全限值，会导致航天员患放射病，甚至危及生命。
　　再次，在太空失重环境中，航天员会发生前庭功能障碍，产生晕眩、恶心、呕吐等＂航天运动病＂。长期失重会造成人体内钙、磷、镁等无机盐的排泄增加，发生骨质疏松和肌肉萎缩。
　　另外，太空中没有空气，对流消失，温度变化非常剧烈。空间站90分钟绕地球一圈，一半时间受太阳照射，一半时间受地球阻隔，照射时温度超过100摄氏度，阻隔时下降到零下100摄氏度。这种骤冷骤热交替的极端环境下，航天员持续几个小时的太空行走，是对身体和心理的极大考验。
　　航天员太空行走需要直面太空环境这4道关卡，而舱外航天服就是迎接考验的终极保障。
　　中国舱外航天服
　　舱外航天服由服装、头盔、手套和航天靴等组成，其中最复杂的是服装，从内到外有6层。最里层是衬里和尿收集装置；其次是散热的液冷通风层；三、四层分别是保持航天服内压力的加压气密层和限制加压气密层向外膨胀的限制层；第五层是隔热层，应对舱外极端温差变化；最外层是保护层，由多种纤维复合织物制成，具有良好的柔软性，耐穿透、耐磨损、耐高温、耐燃烧、耐腐蚀、防辐射，并有其他装具接口。
　　除此之外，舱外航天服还提供独立的背包式生命保障系统、气液电保障系统、测控和通信装置，可以说是一个最微型的宇宙飞船。
　　· 太空行走准备工作·
　　在太空行走之前，航天员的出舱准备工作也非常复杂。他们需要操作上百个设备，对专业知识、操作技能都提出了很高的要求。航天员要清楚任何一个设备的形状、位置、操作方法、操作要领和关联动作，出舱前要准备很多天，而且出舱当天还要提前准备数个小时。
　　中国航天员在检查舱外航天服
　　航天员首先穿着舱外服，要进行舱外服的系统检查和舱外服舱载对接系统检查，＂钻＂进服装，对服装进行尺寸调整、气密性检查和全性能测试，确保一切正常。＂穿衣＂过程中，两名航天员互相配合，一人操作，另一人读操作手册确认，确保所有步骤万无一失。
　　第二步是开展在轨训练。穿上舱外服后，航天员要进行移动和各种模拟操作，以体验失重状态下移动和操作的特点。虽然在地面上有中性浮力水槽提供失重训练，但与真正的太空环境相比还是有较大差距。
　　同时，航天员要找好开舱门的位置和手脚的着力点。在轨训练过程中，航天员要把整个在轨准备和舱外活动预演一遍，以进一步熟悉出舱程序，但运动量不能太大，以防患上空间运动病。这些工作结束后，航天员将进行一段时间的休息。
　　最后是过闸程序和开门。航天员通过气闸舱进出空间站。航天员进入气闸舱后，关闭内舱门，给舱外服加压，同时进行吸氧排氮，避免减压病。
　　出舱前的准备
　　气闸舱慢慢泄压，泄至3千帕时，舱外服与飞船的气液组合连接器断开，服装转入完全自主供氧和冷却。
　　当气压降至1千帕左右，就可以打开外舱门。开门时先解锁，等到舱内外压力平衡，再把门完全打开。出舱之前，航天员还要给舱门罩上一个保护罩，避免进出舱发生剐蹭。这个过程中，航天员始终要用一只手固定身体，只靠单手完成所有动作。
　　经历几个小时的准备，航天员才可以正式开展舱外活动。
　　· 天地配合太空行走·
　　航天员出舱进行太空行走，会被物理规律所支配，这是极端危险的工作，稍不注意就会被空间站弹飞到太空中，他们需要遵循一整套的行动和技术规范。
　　根据国内外专家计算和国际空间站的经验，航天员出舱后将与空间站保持数个不同的相对运动轨迹（和离舱点相关），而航天员的运动轨道通常是呈椭圆形。航天员离舱时所用力度、角度都将影响他在＂太空飞行＂时的轨道，力度和角度稍有偏差，就会掉入太空中，所以航天员必须拥有丰富的物理知识以及经过千百次的训练，才能进行太空行走。
　　中国航天员在进行舱外操作
　　舱外活动时，航天员要扎牢安全绳索。为了方便航天员移动，空间站舱外专门安装了扶手，航天员可以像攀岩一样移动身体，这就要求臂力和体力都很好。我国空间站阶段航天员在首次太空出舱行走时，一位通过传统方式，依靠空间站舱外扶手运动，另外一位通过机械臂辅助运动。与此同时，地面测控中心各分系统密切配合，通过天链系列卫星，建立通信连接，为地面实时观测航天员出舱状态、航天员与地面之间对话沟通提供了高速话音图像中继服务。
　　在天地协同、舱内外密切配合下，两位航天员完成了在机械臂上安装脚限位器和舱外工作台等工作，相互配合开展空间站舱外有关设备组装等作业，协同完成空间站舱外全景相机抬升操作。
　　空间站阶段第二次出舱活动，两位航天员先后完成了舱外扩展泵组安装、全景相机D抬升等任务，全过程顺利圆满，进一步检验了我国新一代舱外航天服的功能性能，检验了航天员与机械臂协同工作的能力及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性。
　　我国空间站阶段航天员第二次出舱
　　为了确保航天员太空行走安全，出舱活动也要选择最佳时间，这就是出舱窗口。
　　时间选择要考虑人的安全和设备安全，尽可能安排在阳照区。空间站在近地轨道运行时，多次穿越南大西洋异常区，这一区域的异常辐射对电子设备、仪器有影响，对人体也有较大危害，因此出舱活动安排必须避开该区域。
　　文/杨诗瑞