精彩纷呈的太空行走（下）

航天 · 2016-11-1 01:34:31

5、门户大同小异 　　　　　　虽然根据设计水平、任务要求的不同，各载人航天器上的气闸舱不尽相同，但它们在设计要求、基本结构和基本功能上大致一样。例如，气闸舱要能容纳两名穿舱外航天服的航天员，进出口直径一般在1米以上，以便穿着舱外航天服的航天员进出：因为航天员是躺着以飘浮方式进出，所以气闸舱进出口的设计是以穿着航天服的航天员的身体横剖面为准：在气闸舱内外，要有一些扶手和限制装置，以便航天员在出舱活动期间移动身体和固定身体。 　　　　气闸舱内的主要支持系统功能有：气闸舱泄压和复压、舱外活动设备再充电、液冷服的水冷却、舱外活动装置检查、穿舱外航天服和通信。舱外航天服检查用仪表和再充电接口装在气闸舱内壁上。气闸舱的内舱门向座舱内开启，外舱门向气闸舱内开启。气闸舱泄压通过排气口来实现。另外，其舱门上都有用于观察的小窗口。 　　　　由于美俄舱外航天服存在差异，所以国际空间站刚建造的时候，从俄罗斯舱段出舱必须穿俄制舱外航天服，从美国航天飞机出舱要穿美制舱外航天服。不过，从安装了采用特殊设计的美国探索号联合气闸舱之后，从这个舱出去穿美俄两种舱外航天服皆行。探索号联合气闸舱长6米，直径3，9米，重6500千克，由两部分组成：人员气闸舱和装备气闸舱。人员气闸舱供美、俄航天员出舱活动用：装备气闸舱除用来存放航天员出舱活动用的各种装备外，还供航天员在里面预吸氧。人员气闸舱内有照明和脐带式接口装置。这种脐带式接口装置固定在气闸舱的舱壁上，通过脐带可以同时给两套航天服供水、回收废水、供氧、供电和提供通信联络。在气闸舱的舱门打开之前，舱内压力先下降到20.7千帕，然后再降到零。这时服装内的压力为29.6千帕。装备气闸舱还可供航天员对服装进行定期保养维修，因此舱内有各种维修保养用的工具和设备。 　　　　气闸舱的发展趋势一是进一步提高舱门开关的灵活性和密封性，降低航天员出舱期间的操作难度和体能消耗，使他们的出舱活动更加安全：二是让气闸舱具有多种功能，不仅能用于出舱，还可用于完成其他任务：三是采用通用化设计，适用于穿各种舱外航天服的航天员出舱。 　　　　6、最昂贵的“天衣” 　　　　人如果直接暴露在茫茫太空中。会面临失压、缺氧、大温差和强辐射四种危险以及微重力、空间垃圾等诸多影响，因此，航天员进行出舱活动时必须穿舱外航天服。它相当于一个微型载人航天器，能把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。 　　　　与舱内航天服相比，舱外航天服主要不同之处就是它的活动性能和耐太空环境性能更优异。除有舱内航天服的所有各层外，舱外航天服还增加了一些层，比如增加了液冷通风层。它是将舱内航天服的通风散热层管内的气体改为液体而成，这是因为航天员在舱外作业有时长达几个小时。身体产生的热量多，靠气体散热达不到散热要求。而液态冷却工质就可很好地把热散掉：增加了真空隔热层，它用于保护航天员在舱外作业或在月球与其它星体表面活动时，不受舱外环境过热、过冷的侵袭，又可防止服装内部的热量散失：增加了最外面的防护层，它由多种纤维复合织物制成(包括使用防弹背心材料)，具有良好的柔软性、耐穿透、耐磨损、耐高温、耐燃烧、耐腐蚀性能，且表面摩擦系数小，还要有防辐射的功能和连接其它装具的接口，从而保护内部各层，并与航天员舱外活动时的“脐带”或携带式生保系统、机动装置连接。 　　　　舱外航天服一般由服装、头盔、手套和航天靴等组成。其中结构最复杂的服装由多层组成。最里层是衬里和尿收集装置：衬里外是用于散热的液冷通风层：液冷通风层外是用于产生一定压力的加压气密层：然后是限制加压气密层向外膨胀的限制层：限制层外是对付舱外大温差变化的隔热层：最外面是具有良好的耐穿透、耐磨损、耐高温、耐燃烧、耐腐蚀、防辐射性能的保护层。其中每一层又含有多层。 　　　　舱外航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成，其中的头盔壳所用材料具有强度大、抗冲击和足够的耐热性等优点。航天员在出舱前，头盔面窗的内部要喷上防雾剂。 　　　　航天员的手套与服装通过腕圈接连。航天靴由压力靴和舱外热防护套靴组成，通常将踝部活动关节设计在压力靴上，并与压力服相连接。 　　　　由于太空行走时间一般较长，所以舱外航天服内装有用聚胺脂橡胶制成的饮水袋，由进水阀、饮水阀和饮水管组成，用尼龙搭链贴附在服装上身的里面，其中饮水管穿过服装颈部进入头盔，直到航天员嘴巴的右下角。饮水管顶端是饮水阀，航天员只要用嘴一吸阀门，水就流进嘴中。在饮水管的旁边还有一个放置食物棒的长孔，航天员需要进食时，只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒状食品。由于手伸不到脸部，舱外航天服中还有搔痒工具。舱外航天服内有“尿不湿”和专门设计的便器，因此在太空行走期间可以小便，但一般不大便。 　　　　7、技术难点在哪? 　　　　太空行走的技术难点有三：一是太空无路可走：二是航天员在失重状态也没法用腿行走，而是主要是靠手：三是舱外环境十分恶劣，必须使用复杂而可靠的出舱活动系统来克服空间环境的影响。如果出舱活动系统中某个重要部件出现故障，就有可能危及航天员的生命安全。 　　　　另外，由于航天员的太空行走是在太空失重环境中进行，这时人体运动和作业规律完全不同于地面，也有别于舱内，所以要掌握航天员舱外航天服在太空中的运动与控制技术，最重要的是让航天员在微重力状态下将身体保持在一定的位置。在太空失重环境中，航天员要将身体保持在一定的位置，不是靠脚而是靠手，靠手把扶住周围的某些物体。因此航天员手、手腕和手臂的肌力和耐力十分重要，这就要求航天员在飞行前要加强手、手腕和手臂肌力的锻炼。为了方便航天员的行动，在航天器的里外都安装了一些扶手，航天员可用手握住一个一个扶手来回移动身体。 　　　　其实，航天员进行太空行走时大部分时间是从一个工作位置移动到另一个工作位置，因此在太空行走中如何有效地进行身体移动是一项非常重要的技术。在太空失重环境中移动身体，关键是要慢、要小心谨慎、要不慌不忙，同时要控制好自己的身体，不要接触到任何飞行中的物体，不要快速移动，否则会产生不必要的旋转。 　　　　需要注意的是，实际的太空行走与在模拟失重水槽中的训练还不完全相同。在水槽中训练时，由于水的阻力比较大，所以航天员做动作时比较缓慢。但是在实际的太空行走中没有阻力，使航天员做动作灵活性增强而容易失控。比如，你拧一个螺丝，如果用劲太大，就可能跟着旋转。所以在移动身体和操作时要慢一些。在太空中如何控制身体和移动身体，跟在地球上还是不一样的，需要航天员去体验，真正的情况只有在太空实际操作中才能体会。 　　　　8、防范各种风险 　　　　到目前为止，航天员在太空行走中虽然没有发生过大的事故。也没有出现过人员伤亡的情况，但太空行走还是有许多风险。例如，在太空行走中航天员的安全带松脱，再加上没有其它限制措施，会使航天员成为太空中的一个自由飘浮体，这时航天员可能自由漂浮而远离载人航天器，或者跟其它设备碰撞而损坏舱外航天服。 　　　　太空环境因素方面的风险有宇宙辐射、太空碎片、太阳热辐射、高层大气中的高真空和原子氧。另外，在太空特殊环境下，人的生理和心理都会发生变化，比如容易得空间运动病，它对太空行走就曾产生过较大影响。1969年3月，阿波罗9号航天员患严重的航天运动病。在飞行的第二天，航天员施韦卡特吃完早餐后突然呕吐，当时他正准备穿舱外航天服，以便进行出舱活动。一小时后他又吐了一次。于是，地面控制中心专家召开了紧急会议。考虑到出舱活动的安全，特别是怕航天员在舱外穿着航天服和戴着头盔时再呕吐(如果发生这种情况，呕吐物将留在头盔内没法处理，航天员还可能将它吸入肺中，造成严重后果)，因此原计划两个小时的出舱活动不仅被推迟，而且时间也大大缩短。 　　　　对于太空行走来说，最常见的问题大都与舱外航天服有关。它是太空行走的薄弱环节。其中有的问题是因设计上有缺陷造成的，有的是质量不好出现故障引起的。 　　　　2003>2004年国际空间站第八和第九长期考察组在太空行走时都曾因温控系统失灵或氧气瓶气压急剧下降等故障而紧急提前返回舱内。 　　　　最令人头疼的是人为失误对太空行走所造成的影响。1977年12月20日，联盟26号航天员格里奇科在气闸舱内辅助罗曼连科进行太空行走。当罗曼连科把头伸出舱门外，身体即将离开空间站时，格里奇科发现他没有系安全带，并手疾眼快地一把拽住了他。实际上罗曼连科还是系了安全带，只不过后来松开了。 　　　　为了减少空间运动病的影响，目前航天员一般是在上天后的第三天才进行首次太空行走，目的是让航天员适应太空微重力环境。同时也是为了避开航天运动病的高发期。据统计，有将近一半的航天员在太空飞行的头3天容易患航天运动病。由于这种病的主要症状是恶心和呕吐，因而对完成太空行走很不利。 　　　　对于气闸舱来说，最重要的是要保证其内外两扇舱门的气密性绝对可靠，它们是航天员的生命之门，如果漏气则十分危险。1971年，苏联联盟11号飞船在返回地面的过程中，就是因为飞船返回舱漏气，导致3名没有穿舱内航天服的航天员因窒息和体液沸腾而牺牲。为此，对气闸舱舱门要做几百次各种压力下的试验。 　　　　为了保障安全，采用“自主”式方式进行出舱活动的航天员当出舱活动距离较远时多为两人一组，为的是相互关照，保障安全，及时救助。 　　　　系好安全带也很重要。除航天员使用的安全带外，还有一种供舱外设备用的安全带，使用这种安全带的目的是不让这些舱外设备在太空失重状态下飘走。在太空行走中如果航天员的安全带松脱或断裂，航天员可使用自带的机动装置返回母载人航天器。（司马杭仁）

账号		自动登录	找回密码
密码			立即注册