太空行走的三大法宝

　　太空的高真空、高洁净、强辐射等环境对人体来说它是一个的致命环境，人一旦暴露在太空中将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤4大危险。所以，人要离开航天器进入开放的太空，必须使用复杂的出舱活动系统硬件，它包括气闸舱、装有便携式生命保障系统的舱外航天服和载人机动装置，其中任何一个出现故障都会有危险。 <p>　　</p><p>　　1 出舱活动的门户 </p><p>　　有些人以为太空行走是航天员在太空散步，其实，太空行走与人们在地面行走完全不同，是一种不是行走的“行走”。因为太空一无人行道，二没有马路，所以无处可走；而且航天员在太空处于失重状态，飘来飘去也没法行走，他们移动身体是靠手、机械臂或载人机动装置，而不是通过脚。为了方便航天员的行动，设计人员在航天器的里外都安装了一些扶手，航天员用可手握住一个一个扶手来回移动身体。所以，太空行走只是一种俗称，严格地讲应该叫“出舱活动”。 </p><p>　　由于太空环境恶劣，，所以航天员出舱必须穿着特制的舱外活动航天服，携带生命保障系统等。然而，要进行太空行走首先要使用的一个重要设备是气闸舱，它是航天员出舱活动的门户，有两个作用：一是在打开舱门时防止舱内的气体泄露，二是在航天员出舱前对大气压力进行调节。 </p><p>　　载人航天器的气闸舱一般有2个闸门，一个与座舱连接叫内闸门，另一个是可通向太空的外闸门。航天员出舱时先走出内闸门，然后关闭内闸门，把气闸舱内的空气抽入座舱内，当气闸舱内和外空压力相等时就可打开外闸门进入太空了。航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作，这颇像船过水闸。内外闸门的气密性绝对可靠是气闸舱工作的基本条件，闸门的启闭须十分小心和熟练，避免漏气很重要，否则极危险。 </p><p>　　由于美俄舱外航天服存在差异，所以从俄罗斯舱段出舱必须穿俄制航天服，从美国航天飞机出舱要穿美制航天服。不过，从采用特殊设计的“国际空间站”探索号气闸舱出舱，穿美俄两种舱外航天服皆行。 </p><p>　　空间站内的大气压力为1个大气压，即101.4千帕，而美制舱外航天服内的压力是29.6千帕，如果航天员在舱内穿上航天服，从高压环境很快转为低压环境，就会患减压病。如果在气闸舱内，高低压环境之间有一个过度，再加上预吸氧，就可以预防减压病的发生。 </p><p>　　</p><p>　　2 航天员的护身服 </p><p>　　太空环境非常恶劣：没有气压，没有氧气，阳光下温度高达120℃，背阴处温度低于零下100℃，还有大量的宇宙辐射。因此，出舱活动中很重要装备是舱外航天服。一套装有便携式生命保障系统的舱外航天服就相当于一个微型载人航天器，它将航天员的身体与太空恶劣环境隔离开来，并向航天员提供一个相当于地面的工作环境，同时提供氧气、正常气压、排放二氧化碳、维持舒适的温度和抵御宇宙辐射等维持生命所需的各种条件。 </p><p>　　舱外航天服由服装头盔、手套和航天靴等组成，其中结构最复杂的是服装，由多层组成。最里层是液冷通风服的衬里；衬里外是液冷通风服，这种服装由尼龙弹性纤维和穿在上面的许多输送冷却液的塑料细管制成；液冷通风服外是加压气密层；然后是限制加压气密层向外膨胀的限制层；最外面的防护层除要有防高热、防磨损和保护内部各层的功能外，还要有防太阳辐射的功能和连接其它装具的接口。例如，与航天员舱外活动时的脐带连接，与身背携带式生保环境装备、载人机动装置的连接等。 </p><p>　　</p><p>　　3 美俄“外套”各有千秋 </p><p>　　美国航天飞机航天服是目前最先进的出舱活动航天服之一，重130多千克，由14层组成，现也用于“国际空间站”。该航天服是按上半身、下半身和手臂分开裁剪缝制的。其工作压力为29.647千帕。较低的工作压力不仅使手部活动比较灵活，而且由于关节部位保持恒定的容积，所以允许身体能在航天服内很容易地活动，从而给航天员提供了较大的活动自由度。另外，美国舱外航天服的航天手套的触觉敏感性极好(可以很容易地拾起1枚硬币)，因此美国航天员能够完成的任务种类比较多。一套美国航天服实际上可以适合任何人，但每半年就要送回地面维修。 </p><p>　　俄罗斯在“国际空间站”上使用的是奥兰M航天服。它重110多千克，与美国舱外航天服在外观上相似，但性能差异很大。例如，俄罗斯航天服的工作压力为39.989千帕。尽管奥兰M航天服具有较高的工作压力，但还是能容易或比较容易地完成一些操作的。较高的工作压力可以减少航天员出舱前用于吸氧排氮的时间。俄罗斯航天服适用的身材范围比美国的小，航天员需要选择适合自己的航天服，现有适应身高在165～190厘米的几种型号，且袖长和裤长可加以调整，但手套却要按人定制。奥兰M航天服设计简单，非常耐用，使用期为4年，并可在太空中维修和更换零部件。  </p><p>　　美制航天服由软材料制造而成，航天员需要在别人帮助下才能穿得上。俄制航天服呈半软半硬状态，除了胳膊和腿部为软材料制造外，其余部分全部为金属材料。它属于“自穿”式的，即航天员一个人就可穿上航天服。其铝制上衣的背后有1个门，航天员从后门钻进去，关上门后开始加压。穿衣的过程比较简单，在几分钟内就能完成。俄制航天服看似比较粗笨，但设计比较简单。 </p><p>　　对于航天员的“方便”问题，美国使用普通的尿不湿，俄罗斯使用特制的男式短裤，还专门设计了便器。由于手伸不到脸部，舱外航天服中还有搔痒工具。俄罗斯航天服的靴子底是软皮革的，而美国航天服的靴子底是硬橡胶的。 </p><p>　　</p><p>　　4 神奇的太空摩托艇 </p><p>　　太空行走看似简单、美妙，实际上非常复杂、危险，然而它又是现代载人航天活动中必不可少的重要项目。目前，许多航天任务都需要航天员出舱活动，例如，在太空修理“生病”的航天器；组装日益庞大的空间站；在舱外安装试验设备，等等。为此，航天专家们一直在研究航天员的出舱技术。 </p><p>　　现在，已有2种出舱方式可供选择：一种是身系安全带走出载人航天器到舱外。此带类似孕妇生小孩时的脐带，主要有两个作用：一是提供生命保障功能，航天员在舱外所需要的氧气、压力、冷却工质、电源和通讯等都是通过脐带由“母”载人航天器提供；二是起保险绳的作用，以免航天员飘走。此法简单，但存在明显的缺陷。例如，“脐带”不能过长，活动范围小，航天员只能在离“母”航天器几米范围内活动，如果走远了则容易使“脐带”缠绕，像婴儿那样“窒息”而死。在早期出舱活动中常采用这种方式。 </p><p>　　另一种是不系安全带，而采用载人机动装置，它又称太空摩托艇。简单的说就是航天员身背一个可以控制的小火箭在太空自由飞行。这是最先进的一种方式，航天员活动范围可达近百米，因此目前的太空行走大多采用这种方式等。 </p><p>　　美国航天员现在使用的载人机动装置叫“舱外活动轻便救援器”(SAFER)，造价700万美元。这是一种有推力的小型喷气装置，结构比较小巧简单，安放在生命保障系统背包的下方。它重38.25千克，装有1.36千克氮气，有24个喷气装置，每个推力为3.63牛顿，可作6个自由度的机动控制，工作时间为13分钟。“舱外活动轻便救援器”喷气时能产生15厘米/秒的移动速度，最大移动速度为3米/秒。航天员可通过绑在航天服前面的开关控制喷气，实现各个方向的移动。它现多次用于“国际空间站”的组装、维修和求援，不使用的时候可以折叠起来保存。 </p><p>　　</p><p>　　5 训练方法多多 </p><p>　　进行太空行走事前要进行大量训练，一般在地面的水池里模拟练习了至少60次。航天飞机航天员大都在美国航空航天局“中性浮力实验室”中进行航天飞机在轨维修的实际操作训练。这个“中性浮力实验室”是目前世界上最大的室内游泳池，能容纳整个“国际空间站”模型和一个航天飞机的货舱模型。在该实验室的水池中，身处其中的航天员有在太空中工作的感觉，因而可以熟悉在失重状态下身体如何运动和双手如何操作，让航天员学会运用粘合剂、维修材料及多种工具。除供航天员作失重训练外，该水池也是美国航空航天局设计、研制和试验“国际空间站”的主要设备之一。 </p><p>　　美国还有一种供航天员失重训练用的水池，叫“失重环境训练设备”。其附属设备包括净水系统、环境控制系统、电视监控系统和1台5吨的吊车。该设备主要用于评定航天员太空行走装备、航天员身体限制系统、发展太空行走程序和提高航天员的太空行走能力。 (庞之浩)  </p><p>　　来源：《国际太空》杂志 </p><p>　　</p><p>　　</p><p>　　</p><br />