精彩纷呈的太空行走（上）

航天 · 2016-11-1 01:34:34

2008年9月27日，航天员翟志刚顺利地从神舟7号载人飞船出舱活动，这标志着我国已掌握了太空行走这一重大关键技术，为下一步空间站的建立奠定了技术基础，使中国载人航天技术达到一个新水平，并成为世界上第三个完全独立实现太空行走的国家。 　　　　第一个在科学意义上提出了太空行走设想的是俄国的齐奥尔科夫斯基。有些人以为太空行走是航天员在太空散步。很浪漫。其实，太空行走分两种形式。第一种是航天员到载人航天器舱外，第二种是在月面行走，而最常见的第一种形式与人们在地面行走完全不同，是一种不是行走的“行走”，因为宇宙真空无路可走，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、机械臂或机动装置，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，航天员像攀岩一样用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”。 　　　　1、分类形式多样 　　　　太空行走有多种分类方式。比如：可分为计划内、计划外和应急出舱活动三种，其中计划外出舱活动是为了保证有效载荷的顺利操作或者是为了提高完成航天任务的效率，而应急出舱活动是为了保障载人航天器顺利返回地球或是航天员的生命安全，其实也是一种计划外出舱活动。 　　　　按目的和任务分，太空行走则能分为四种，第一种是验证类太空行走，第二种是组装类太空行走，第三种是维修类太空行走，第四种是有效载荷类太空行走(回收、维修或释放卫星，安装实验装置，采集月岩标本等)。 　　　　如果按照出舱时航天员的生命保障系统是否依赖母航天器，太空行走又可分为两种，第一种是“脐带”式太空行走：第二种是“自主”式太空行走。 　　　　采用“脐带”式太空行走时，航天员在出舱的过程中像刚出生的婴儿一样，通过一根类似“脐带”的绳索与母航天器相连接。这条“脐带”既能提供生命保障功能，也起保险作用。其优点是比较简单，但对航天员在舱外的活动范围限制较大，因为如果走远了容易使“脐带”缠绕，导致航天员像婴儿那样“窒息”而死。所以。从“阿波罗”飞行开始，美国航天员在太空行走时都不再使用“脐带”式，而采用“自主”式。 　　　　航天员采用“自主”式太空行走时。使用一种外形酷似大背包的便携式生命保障系统，但也常系只起保险作用的安全带。 　　　　2、用途十分广泛 　　　　太空行走是载人航天活动中一项十分复杂而又必须突破的关键技术，它能用于在太空组装和修理空间站等大型航天器，也可以用于回收与释放卫星和开展科学研究，包括在月球表面安装科学仪器。今后，在月球建立基地和进行载人登火星活动等更是离不开太空行走。不过，各国航天员刚开始进行太空行走时一般都是为了验证这项技术。 　　　　人类通过太空行走已经尝到了许多甜头。比如，美国人曾通过太空行走修复了刚一上天就出现重大故障的“天空实验室”，使这一价值连城的庞然大物起死回生，避免了高额损失。后来美国专家认为，“天空实验室”最重要的贡献是：证明了人在空间的重要作用，特别是人具有完成本来没有安排的空间维修任务的能力。 　　　　苏俄航天员则利用太空行走修理过礼炮号空间站，尤其是多次维修了和平号空间站，使它寿命达到15年之久。当前正在建造的国际空间站只能由航天员采用多次出舱活动才能在轨组装建成。 　　　　另外，通过太空行走，可以完成发射或回收卫星等服务性工作。美国已多次在轨回收、维修和释放了“太阳峰年卫星”和“哈勃”空间望远镜等卫星，不久，将第5次在轨维修和升级“哈勃”空间望远镜，使它再次延长寿命，提高性能。 　　　　国外航天员利用太空行走，也完成了多项科学实验，最典型的例子就是“阿波罗”登月航天员在月面行走时所完成的科学实验。 　　　　3、纪录数不胜数 　　　　虽然太空行走技术用途很广，但是由于它所需要的设备十分复杂，所以此前只有俄罗斯和美国能够完全独立实现太空行走，欧空局和日本等国的航天员都是借助俄罗斯和美国的设备进行太空行走的。 　　　　到2007年底，全世界航天员共完成342人次太空行走，其中美国207人次，前苏联／我罗斯125人次，其他国家10人次。 　　　　经过多年的发展，航天员在太空行走无论从次数讲，还是从时间上说都与日俱增，创造了多项世界纪录。例如 　　　　1965年3月18日，乘上升2号飞船上天的苏联航天员列昂诺夫成为太空行走第一人。而1984年7月25日，苏联女航天员萨维茨卡娅走出礼炮7号空间站舱外，成为世界上第一名在太空行走的女航天员。1965年6月3日，怀特成为美国太空行走第一人，美国太空行走第一女是1984年10月8日出舱的莎丽文。 　　　　至今，太空行走次数最多的航天员是俄罗斯的索洛维耶夫，他出舱16次，累计在太空行走77小时41分钟。索洛维耶夫技术高超，所以当年百病缠身的和平号空间站一出现故障就派他出舱去修，从而成就了他出舱活动次数最多的世界纪录。 　　　　太空行走次数最多的女航天员是美国女航天员苏尼特>威廉斯，她出舱4次，累计时长达29小时17分钟。她还在2007年4月16日波士顿马拉松比赛举行时，以正式参赛选手身份在国际空间站内的一台跑步机上跑完了42.195千米的赛程，用时4小时24分钟。虽然威廉斯在跑步机上的速度只有大约每小时10多千米，但实际上空间站载着她以每秒约8千米的速度高速运行，这意味着威廉斯只要花5：4秒就能“跑”完42.195千米的全程。她也是目前在太空一次连续逗留时间最长的女航天员。达195天。 　　　　单次在太空行走时间最长的是美国航天员赫尔姆斯和沃斯，他俩于2001年3月11日在太空行走8小时56分，调整了空间站团结号节点舱上一个对接舱的位置。 　　　　单次在太空行走距离最远的是美国航天员麦坎德利斯，他于1984年2月太空行走距离达100米，而且是人类史上第一次完全自由的太空行走，称得上是一颗人体卫星。 　　　　第一个在太空行走的华裔航天员是焦立中，他于1996年1月15日从奋进号航天飞机中走出。他还在2004年成为国际空间站第一位华裔航天员站长。 　　　　在太空行走距离最远的华裔航天员是卢杰，为安装电缆和吊杆，他和俄罗斯航天员巴伦琴科于2000年9月11日结伴在太空行走了30.58米，历时6小时14分钟。 　　　　4、出舱必经之门 　　　　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通过气闸舱这个出舱的门户才行，因为不通过它而直接打开舱门出舱。会出现一些问题。比如，由于舱门是向里开的(以便密封性好)，且舱内有压力、舱外是真空。所以舱门很难打开：另外，如果愣是把舱门打开；不仅会使舱内的所有气体迅速泄光，造成气体大量浪费，而且航天员也会由于压差的原因，被舱内气体像炮弹一样“发射”到太空中。因此，航天员出舱前必须通过载人航天器上装的一个小舱室——气闸舱。它起到闸门的作用，用于密封舱与宇宙真空之间的隔离，防止两个空间之间的气体直接交流，所以也叫“气压过渡舱”。气闸舱有两大用途： 　　　　一是为了节省载人航天器内的气体，防止在航天员打开舱门进入宇宙空间时载人航天器内的气体大量流失。 　　　　载人航天器的气闸舱一般有两个舱门(也叫闸门)，一个与座舱连接，叫内舱门(也叫内闸门)，另一个是可通向宇宙空间的外舱门(也叫外闸门)。航天员出舱时先走出内舱门，然后关闭内舱门，把气闸舱逐步减压到真空状态，这时就可打开外舱门进入宇宙空间了。航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作，即返回气闸舱后，先关闭外舱门，然后逐步恢复气闸舱的压力，当气闸舱内的压力与座舱内的压力相等时，就可以打开内舱门了。这个过程有点类似轮船过大坝水闸。 　　　　对于气闸舱来说，最重要的是要保证其内外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，所以在启闭时必须十分小心和熟练。 　　　　二是在航天员出舱前对大气压力进行调节，预防航天员在进行太空行走时得减压病，影响太空行走任务的完成，甚至危及航天员的生命安全。目前所有载人航天器内都是1个大气压，而航天员出舱活动穿的舱外航天服内的压力较低，如果航天员从高压环境迅速转为低压环境，就很容易患减压病。但航天员在气闸舱内，通过高低压环境之间的逐步过度，以及采取吸氧排氮措施，则能预防减压病。所以，气闸舱内一般还装有吸氧排氮设备。 　　　　因为体积等原因，目前只有空间站和航天飞机设有专用气闸舱，而载人飞船(除苏联上升2号装有简易气闸舱外)大都采用直接泄压和复压的方式，或把三舱式飞船的轨道舱兼作气闸舱使用。这是由于飞船较小，并采用分舱式设计，所以泄压时不会浪费太多的氧气，而且难于安装气闸舱，因此可以不用专用气闸舱。但空间站和航天飞机内的空间很大，如果没有气闸舱，在航天员太空行走时要将舱内的空气全部放空，当航天员回来后又要重新加压，将会造成极大的气体浪费。另外。航天员在空间站和航天飞机上一般要进行多次太空行走，因此从空间站和航天飞机上进行太空行走，必须要有气闸舱。（司马杭仁）

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