天壤之別的空間站內行走和太空行走

像壁虎一樣在空間站內行走？

在電視畫面中，我們看到中國空間站里的航天員行走跟地面很不一樣：需要穿著特質的鞋，并且要借助軟套環(huán)前進。這是怎么回事呢？

為此，來自中國科學院力學研究所研究員、微重力重點實驗室的科學家李凱叔叔為我們進行了揭秘：原來，空間站內行走的航天員確實需要把手和套環(huán)等部件輔助才能移動呢！

由于空間站并沒有完全脫離地球引力，因此在距離地球約400千米的軌道上，空間站受到的重力其實并沒有顯著小于地面。當中國空間站在軌時，引力主要用來提供空間站在軌運動時所需的向心力，航天員在空間站內是沒有支撐力的，是處在微重力環(huán)境的，需要輔助部件來控制移動。

既然航天員需要輔助才能行走，那能不能將鞋墊或鞋底換成帶磁力、類似壁虎吸盤的可吸附式裝置呢？

當然不能了。壁虎吸附本身并不是吸盤原理，而是靠表面的剛毛與墻壁之間的分子間作用力實現(xiàn)的。在工程上，按這個原理要用于人體吸附還比較困難。

空間站四周艙壁不是簡單的“壁”，表面和內部還裝有各種控制設備、實驗儀器，艙壁表面也多種多樣，有的光滑，有的粗糙，有硬質的、軟質的、金屬的，還有非金屬的。如果用吸盤或者粘貼的方法固定，只能在特定區(qū)域有效，不適用于全艙移動。為避免干擾各類精密設備和儀器工作，用電/磁的方式也不合適。

即使實現(xiàn)了用吸附或者磁等方法實現(xiàn)了鞋底固定，人員移動時要不斷重復固定/解除固定的操作，比較煩瑣，甚至需要配置專門的控制設備。相比之下，用把手和套環(huán)等方式簡單、靈活、高效、可靠，用起來非常方便，因此也就成了最常見的輔助移動方式。

危險的太空行走

跟艙內行走相比，在艙外的太空行走很危險。因為航天員要離開航天器的保護，只身進入茫茫太空，以近8千米/秒的速度漂浮在軌道上，同時面臨著真空、強輻射、失重和驟冷驟熱交替等嚴酷太空環(huán)境的考驗。

首先，在真空環(huán)境里，航天員如果失去有效防護，15秒內就會因缺氧而喪失意識，30秒內死亡。由于沒有大氣壓力，人體血液和體液會像煮開的水一樣“沸騰”，同時皮膚、組織和器官也會向外膨脹。

其次，太空沒有地球大氣和磁場的屏障，航天員將直接面對各種宇宙輻射，包括太陽耀斑爆發(fā)期間噴射出來的太陽射線、銀河系高能粒子，以及紫外線、紅外線、射頻輻射等非電離輻射。這些輻射會對人體造成不同程度的傷害，如果超過安全限值，會導致航天員患放射病，甚至危及生命。

再次，在太空失重環(huán)境中，航天員會發(fā)生前庭功能障礙，產生暈眩、惡心、嘔吐等“航天運動病”。長期失重會造成人體內鈣、磷、鎂等無機鹽的排泄增加，發(fā)生骨質疏松和肌肉萎縮。

另外，太空中沒有空氣，對流消失，溫度變化非常劇烈。空間站90分鐘繞地球一圈，一半時間受太陽照射，一半時間受地球阻隔，照射時溫度超過100攝氏度，阻隔時下降到零下100攝氏度。這種驟冷驟熱交替的極端環(huán)境下，航天員持續(xù)幾個小時的太空行走，是對身體和心理的極大考驗。

航天員太空行走需要直面太空環(huán)境這4道關卡，而艙外航天服就是迎接考驗的終極保障。