龐之浩
太空行走技術難點有三個:一是太空無路可走;二是航天員在失重狀態下沒法用腿行走,主要是靠手;三是艙外環境十分惡劣,如果出艙活動系統中某個重要部件出現故障,就有可能危及航天員的生命安全。
2021年7月4日8時11分,航天員劉伯明成功開啟天和核心艙節點艙出艙艙門。截至11時02分,劉伯明和湯洪波身著中國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服,先后從天和核心艙的節點艙成功出艙。14時57分,經過約7小時的出艙活動,神舟十二號航天員乘組密切協同,圓滿完成出艙活動期間全部既定任務。劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙,標志著我國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。
為何要進行太空行走
航天員為何要進行出艙活動?或者說,為什么要進行太空行走?
簡單地說,太空行走主要有六大用途:一是在太空組裝、擴建空間站,二是在太空維修、維護航天器,三是回收、維護與釋放衛星,四是完成一些科研任務,五是進行緊急太空救援,六是載人登月和載人登火星等。所以,太空行走很重要。
當前在軌運行的國際空間站都是由航天員通過多次太空行走才完成在軌組裝的。
隨著太空行走技術的發展,太空行走的方式越來越多。按出艙活動的目的和任務可分為四種:第一種是驗證類出艙活動,第二種是組裝類出艙活動,第三種是維修類出艙活動,第四種是有效載荷類出艙活動,即回收、修理和釋放衛星或在月面安裝實驗裝置、采集月巖標本等。
2008年航天員翟志剛進行的我國第一次太空行走屬于驗證類出艙活動。而這次神舟十二號航天員進行的太空行走屬于組裝類出艙活動或有效載荷類出艙活動。由于這次太空行走時間很長,而且要完成復雜的艙外安裝任務,所以難度比翟志剛首次太空行走大不少。
如何訓練太空行走
太空行走技術非常復雜,因此必須進行大量的訓練。其中最重要的訓練是在水槽中進行。因為這種方法可以給航天員提供模擬失重的訓練環境,是最為有效的訓練手段。
我國航天員中心的中性浮力水槽呈圓形,直徑23米,深10米,為亞洲最大。在水槽訓練時,需通過調整航天員水槽訓練服上的配重鉛塊,使航天員既不浮上來,也不沉底,從而模擬失重環境的操作效應。
通過中性浮力水槽訓練,可使航天員體驗和熟練掌握模擬失重狀態下身體的運動與姿態控制,以及出艙活動操作的特點、方法、技巧和技能等。
由于太空行走技術非常復雜,所以凡是要在艙外進行的操作,一般要在水槽內練習60次左右。神舟十二號航天員每次在水槽里訓練時,都要穿200多公斤的水槽訓練服,訓練幾個小時。往往訓練結束后累得連筷子都拿不住。
太空行走難在哪兒
太空行走技術難點有三個:一是太空無路可走;二是航天員在失重狀態下沒法用腿行走,主要是靠手;三是艙外環境十分惡劣,如果出艙活動系統中某個重要部件出現故障,就有可能危及航天員的生命安全。
其實,航天員進行太空行走時大部分時間是從一個工作位置移動到另一個工作位置。因此,在太空行走中如何有效地進行身體移動是一項非常重要的技術。在太空失重環境中移動身體,關鍵是要慢、要小心謹慎、要不慌不忙,同時要控制好身體,不要接觸到任何飛行中的物體,不要快速移動,否則會產生不必要的旋轉……
太空行走與在模擬失重水槽中的訓練還不完全相同。在水槽中訓練時,由于水的阻力較大,所以航天員做動作時比較緩慢。但是在太空行走中沒有阻力,航天員的動作靈活性增強,因而容易失控。比如,擰一個螺絲,如果用勁太大,人可能會跟著旋轉。
太空行走曾出現過哪些險情
至今,雖然在太空行走中沒有出現過人員傷亡的情況,但還是遇到了許多危險。其中最危險的一次就是1965年太空行走第一人列昂諾夫出艙后,因艙外服的限制層發生故障,使服裝鼓了起來,差點兒沒能返回艙內。
在太空特殊的環境下,航天員容易得空間運動病,對太空行走影響較大。1969年3月,阿波羅九號航天員施韋卡特在升空第二天準備出艙時突然嘔吐。他這是患上了空間運動病,為此,推遲了他出艙的時間。因為如果在太空行走過程中嘔吐,嘔吐物會飄在頭盔內沒法處理,并可能被航天員吸入肺中造成嚴重后果。為了減少空間運動病的影響,現在航天員一般是在上天后的第三天才進行太空行走。
最常見的問題大都與艙外航天服故障有關。2013年7月16日,意大利航天員帕爾米塔諾在太空行走時由于突遇頭盔漏水故障差點兒被淹死。后來他使用安全繩才把自己“拉”回了國際空間站艙門內。所以,擁有一套安全可靠又輕便靈巧的艙外航天服是非常重要的。