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中國航天員刷新出艙紀錄,門道不少

當前欄目:行業動態更新時間:2022-10-08 21:28:29發布者:編輯部來源:火王燃氣灶售后維修中心閱讀:
中國航天員刷新出艙紀錄,門道不少

9月17日,蔡旭哲、陳冬先后成功從問天實驗艙出艙,創造了中國航天員出艙活動間隔時間最短紀錄。

隨著中國空間站建造和運行穩步推進,航天員在太空中越來越繁忙,出艙頻率也越來越高。那么航天員頻繁出艙,有可能面臨著哪些挑戰?他們又需要做好怎樣的訓練與準備呢?

神舟十四號飛船航天員第二次出艙活動。

暗藏兇險 如履薄冰

航天員出艙應該是最能引發大眾關注的太空任務之一。出艙活動又被稱作太空行走,是指航天員離開載人航天器內部,進入太空。一般來講,航天員出艙可以完成航天器外部設施維護、輔助在軌組裝設備、開展艙外科學實驗和科研探索等任務。

由于缺乏艙壁保護,航天員在艙外面臨著復雜易變的溫度、壓力及輻射等挑戰。遺憾的是,機器人等自動化設備還不能完全取代航天員執行艙外任務,所以航天員出艙勢在必行。

很多人觀看航天員出艙視頻,期盼“動作再快點”。其實出艙活動的危險性極高,必須謹慎,在人類首次太空出艙活動中,就發生過極其驚險的一幕。1965年,蘇聯航天員、“太空行走第一人”阿列克謝·列昂諾夫在執行出艙任務時,艙外航天服因氣壓差問題出現膨脹,一時無法返回艙內。幸好他果斷地冒險調低了生命保障系統氣壓,頭朝前,拼命旋轉身體,安全返回。

據公開資料顯示,神舟十二號飛船航天員劉伯明出艙時,突然收到地面指令:“02,請現在進艙,請將腳限位器在艙門口暫時放置,請02現在進艙,完畢?!边@一指令顯示出太空行走任務的高風險性。

當時,地面監測到了航天員附近區域的異常輻射值。因為中國空間站艙體有多層防護結構,可以屏蔽掉大部分危險輻射,所以指揮人員要求航天員盡快回艙躲避。待異常輻射消散后,劉伯明再次出艙,將腳限位器安裝于節點艙外表面的設備接口,圓滿完成相關任務。

由那次插曲可知,航天員每次出艙活動都需要選擇合適的時機,躲避可怕的射線、高能粒子、高輻射、太陽風等 ,所以每次出艙機會都彌足珍貴。更麻煩的是,出艙活動需要由航天員與地面科研人員緊密協作配合,有些特殊任務還需要調整空間站姿態,并考慮太陽光照、天地通信技術等條件,因此頻繁出艙對航天員和科研人員都是重大考驗。

出艙活動對航天員體力消耗很大,頻繁出艙更是對航天員的身體素質有著極高的要求。因為失重環境下控制身體活動不便,航天員雙腳發力困難,主要靠雙手抓物,謹慎移動。

神舟十四號飛船航天員第二次出艙活動。

另外,艙外航天服質量較大,不會隨著失重條件變化,而質量越大的物體慣性越大,加劇了控制難度。所以航天員出艙活動很難像某些人想象中那么輕松自如,他們在每次出艙結束后都需要進行身體恢復與健康監測,否則,可能會不堪重負。

準備復雜 科技助力

中國空間站建造正在有條不紊地推進中,駐站航天員每天都要鍛煉身體,防止低重力條件下肌肉萎縮,影響正常生活和出艙工作。在執行出艙任務前,航天員首先需要按照任務手冊和地面訓練內容,提前模擬出艙程序和任務執行流程。之后,他們依據任務手冊準備好所需的相關工具,如安全繩、電動螺絲刀、固定器、限位器等,必須確保工具都能正常使用。接下來,航天員要穿戴艙外航天服。

艙外航天服堪稱“航天黑科技”的集中體現。為了將人體與惡劣的太空環境隔絕,其制作工藝要求高,兼顧保 溫隔熱、防撞擊、防輻射、濕度控制、壓力調節等多種功能??梢哉f,艙外航天服相當于“小型載人飛船系統”,價比黃金,哪怕是將它發射運送上天,也要花費大筆開支。

如此精密復雜的航天服,使用壽命卻相對有限,且每次使用后可靠性就會降低,無疑增大了航天員出艙的難度。今年8月,俄羅斯航天員從國際空間站出艙時,意外發現艙外航天服供電問題,被迫提前中止任務。

隨著問天實驗艙氣閘艙投入使用,中國航天員出艙設施更完備,活動空間更大,但在此之前航天員使用核心艙節點艙出艙,操縱較復雜,需要“三關一開”,即關閉飛船與核心艙相連的軌道艙艙門、核心艙小柱段與氣閘艙之間的雙向承壓艙門以及艙外航天服背包門,開啟出艙艙門。

關閉多道門之后,航天員身著艙外航天服進行大流量沖洗與吸氧排氮,簡單地說,就是將艙外航天服內部轉變為純氧環境。由于空間站艙內氣壓比標準氣壓略低,艙外航天服內部氣壓僅有地面標準大氣壓的一半,航天員必須吸純氧,盡量排除體內氮氣。否則,氮氣會在艙外異常溢出,航天員有可能患減壓病,甚至危及生命。

航天員要想在艙外及時避開輻射和太空碎片等潛在危害,少不了地面監測和指揮系統幫助,這就對天地通信技術提出了更高的要求。出艙任務期間,能源供應問題不能馬虎,太陽翼的位置要爭取協調好陽光入射角度,至少需要1名航天員在空間站內操作各種設備協助,背后是先進制造業的集體支持。

出艙半天 訓練整年

“我已出艙,感覺良好?!?008年9月27日,翟志剛出艙留言,第一次在太空留下了中國人的腳印。航天員艙外行動一般持續數小時,卻需要在地面上付出百倍努力。

航天員飛天之前會在科研訓練中心學習基礎理論知識,鍛煉操作技能,開展出艙程序及任務訓練。整個地面訓練過程異常艱辛,男女訓練標準一致。正是在日復一日的堅持中,他們不斷超越自我,挑戰極限,為出艙活動打下了堅實的身體素質基礎。

出艙模擬器能夠模擬太空環境和設備使用狀態,營造逼真的觸覺、視聽覺、艙外壓力密度等,還能給航天員制造各種各樣的難題,訓練他們應對突發狀況的處置能力。

如果還嫌失重環境不夠逼真,航天員就要體驗中性浮力水槽。水下有同比例布置的空間站艙段模型,航天員必須穿上特制的帶有鉛塊的訓練服,負重達200公斤,每次在水下訓練數小時,幾乎每天都要重復。訓練服的重量控制精準巧妙,讓人體懸浮在水下,提供了近乎失重的環境,便于航天員練習艙外活動和出艙步驟,另有多個復雜的單項訓練。

航天員在水下訓練。

總之,航天員在太空中的每個操作動作都要在地球上經過千錘百煉,“熟能生巧”,成長為身體素質、心理素質、應變能力、技術功底全能的“六邊形戰士”。

中國空間站正處于建造階段,航天員工作繁忙。經過辛勤訓練和周到細致的準備后,每個飛行乘組都承擔了不止一次出艙任務,頻繁出艙也面臨著一定的風險。

未來中國空間站建成并常態化運行后,隨著太空環境監測、指揮控制、 艙外設備、航天服等方面的技術進步,以及航天員任務流程更加優化,頻繁出艙的風險會更低,也有望減少。雖然觀眾可能遺憾,但這將是中國載人航天技術的重大進步,相信中國人漫步太空的腳步會更穩、更遠。

(中國航天報微信公號)

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