首頁資訊太空行走全揭秘！曾有航天員臨出艙發(fā)現(xiàn)忘系安全帶？

太空行走全揭秘！曾有航天員臨出艙發(fā)現(xiàn)忘系安全帶？

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月31日 04:23

中國航天員在空間站艙外太空行走實(shí)景

10月30日，隨著神舟十九號(hào)乘組進(jìn)駐中國空間站，三名航天員的太空生活也正式開始。按照計(jì)劃，在6個(gè)月的太空出差過程中，他們將進(jìn)行空間站空間碎片防護(hù)裝置安裝、艙外載荷和艙外設(shè)備安裝與回收等任務(wù)，而這些任務(wù)的完成都依賴于太空行走。

太空行走是載人航天關(guān)鍵技術(shù)之一，也是空間站任務(wù)中挑戰(zhàn)最高的任務(wù)之一。隨著空間站的建成，中國航天員執(zhí)行出艙任務(wù)已逐步走向常態(tài)化。

太空行走對(duì)于航天任務(wù)有什么重要意義？在地面如何進(jìn)行太空行走訓(xùn)練？下面就將為大家進(jìn)行詳細(xì)的解答。

航天員為何要出艙

簡(jiǎn)單地說，太空行走主要有六大用途：

一是在太空組裝、擴(kuò)建空間站；二是在太空維修、維護(hù)航天器；三是回收、維護(hù)與釋放衛(wèi)星；四是完成一些科研任務(wù)；五是進(jìn)行緊急太空救援；六是載人登月和載人登火星等。所以，太空行走很重要。

美國曾通過航天員太空行走修復(fù)了剛一發(fā)射上天就出現(xiàn)重大故障的“天空實(shí)驗(yàn)室”空間站，使它“起死回生”。蘇俄航天員則多次利用空間出艙活動(dòng)修理了和平號(hào)空間站，使它轉(zhuǎn)危為安。

當(dāng)前在軌運(yùn)行的“國際空間站”更是由航天員通過多次太空行走才完成了在軌組裝的。美國還通過太空行走5次在軌維修了“哈勃空間望遠(yuǎn)鏡”等衛(wèi)星，使1990年升空的它延年益壽至今還在工作。美國“阿波羅”登月航天員在月面行走時(shí)完成了多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

美國航天飛機(jī)航天員出艙站在機(jī)械臂上維修“哈勃空間望遠(yuǎn)鏡”

隨著太空行走技術(shù)的發(fā)展，太空行走的方式也越來越多。按出艙活動(dòng)的目的和任務(wù)一般可分為四種：驗(yàn)證類出艙活動(dòng)、組裝類出艙活動(dòng)、維修類出艙活動(dòng)，以及有效載荷類出艙活動(dòng)，即回收、修理和釋放衛(wèi)星或在月面安裝實(shí)驗(yàn)裝置、采集月巖標(biāo)本等。

2008年，我國航天員翟志剛進(jìn)行了我國第一次太空行走，屬于驗(yàn)證類出艙活動(dòng)，而現(xiàn)在，我國空間站航天員進(jìn)行的太空行走屬于組裝類出艙活動(dòng)、維修類出艙活動(dòng)。

由于我國空間站航天員太空行走時(shí)間很長，而且要完成復(fù)雜的艙外安裝任務(wù)，包括進(jìn)行人和機(jī)械臂的協(xié)同配合，用機(jī)械臂把航天員轉(zhuǎn)運(yùn)到艙外作業(yè)點(diǎn)附近工作，所以難度比較大。

另外，每次會(huì)有兩人一起出艙完成任務(wù)，這樣不僅能完成較多的空間艙外工作，他們也互為備份，保證太空行走的安全。

太空行走必經(jīng)之路

進(jìn)行太空行走首先要使用的一個(gè)重要設(shè)備是氣閘艙。氣閘艙是航天員出艙活動(dòng)的門戶，用于密封艙與宇宙真空之間的隔離。它都有哪些用途呢？

首先，氣閘艙可以防止航天員打開艙門進(jìn)入宇宙空間時(shí)載人航天器內(nèi)的氣體大量流失。載人航天器的氣閘艙是空間站內(nèi)的一個(gè)小隔間，一般有2個(gè)艙門。其中與空間站大艙連接的叫做內(nèi)艙門，可通向太空的叫做外艙門。

出艙時(shí)，航天員先打開內(nèi)艙門進(jìn)入氣閘艙；接著，航天員關(guān)閉內(nèi)艙門，穿上艙外航天服，進(jìn)行預(yù)先吸氧；然后，把氣閘艙逐步減壓到真空狀態(tài)，這時(shí)就可打開外艙門進(jìn)入宇宙空間了。

航天員返回氣閘艙時(shí)按相反的順序操作，即航天員返回氣閘艙后，先關(guān)閉外艙門，然后逐步恢復(fù)氣閘艙的壓力，當(dāng)氣閘艙內(nèi)的壓力與座艙內(nèi)的壓力相等時(shí)，就可以打開內(nèi)艙門了。

氣閘艙還可以在航天員出艙前對(duì)大氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，預(yù)防航天員在進(jìn)行太空行走時(shí)患上減壓病，影響太空行走任務(wù)的完成。因?yàn)槟壳八休d人航天器內(nèi)都是1個(gè)大氣壓，而航天員出艙活動(dòng)穿的艙外航天服內(nèi)的壓力較低。

我國艙外航天服采用1/3個(gè)大氣壓體制，如果艙外航天服為1個(gè)大氣壓，由于壓力太大使航天員無法活動(dòng)。

但是穿1/3個(gè)大氣壓的艙外航天服直接出艙會(huì)患減壓病。這是因?yàn)楹教靻T出艙后，因艙外沒有壓力，人體組織內(nèi)的氣體會(huì)因外界壓力低而往外逸出。

氧氣是人體需要的，逸到哪里都可以。但氮?dú)庖莩鋈梭w組織外就會(huì)使人體產(chǎn)生皮膚發(fā)癢、關(guān)節(jié)與肌肉疼痛、咳嗽和胸悶等癥狀。這種從高壓（1個(gè)大氣壓）變成低壓（1/3個(gè)大氣壓）所引發(fā)的病就是減壓病。

對(duì)此，必須采取措施，其方法就是在出艙前通過吸純氧來置換出身體內(nèi)的氮，使存留在身體內(nèi)的氮減少到不會(huì)影響航天員身體健康的程度，這個(gè)過程就叫“吸氧排氮”。

航天員在氣閘艙內(nèi)，通過高低壓環(huán)境之間的逐步過渡，以及采取吸氧排氮措施，則能預(yù)防減壓病。所以，氣閘艙內(nèi)一般還裝有吸氧排氮設(shè)備。

問天艙的氣閘艙

問天艙的氣閘艙內(nèi)部

氣閘艙的另一作用則是泄壓和復(fù)壓，使航天員可以方便地打開艙門進(jìn)入宇宙空間，以及在航天員回到艙內(nèi)后恢復(fù)氣閘艙內(nèi)的壓力。

我國空間站的“問天”實(shí)驗(yàn)艙裝有主份氣閘艙，目前航天員都是從那里出艙。

必須穿艙外航天服

由于人一旦暴露在太空中將面臨失壓、缺氧、低溫和輻射損傷等危險(xiǎn)，因此航天員出艙時(shí)必須穿艙外航天服，使身體與太空惡劣環(huán)境隔離開來，并向航天員提供一個(gè)相當(dāng)于地面的環(huán)境。

可以說，艙外航天服就是一種微型載人航天器。

有的艙外服裝配有飲水袋和食物，供長時(shí)間太空行走的航天員飲食。由于穿了艙外服后手伸不到臉部，所以有的艙外服中還有搔癢工具。艙外服內(nèi)有“尿不濕”，在太空行走期間可以小便，但一般不能大便，因此空間出艙前一般吃低產(chǎn)氣、低纖維、高能量密度的食品。

2008年，翟志剛進(jìn)行了我國首次太空行走。他穿著的是我國第一代“飛天”艙外航天服。這套航天服重120公斤，配有生命保障系統(tǒng)背包。艙外航天服從內(nèi)到外分6層：舒適層、備份氣密層、主氣密層、限制層、隔熱層、外防護(hù)層，具備防輻射、溫度調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)等功能。

目前，我國空間站航天員出艙使用的是第二代“飛天”艙外航天服，重達(dá)130公斤。它可支持更長時(shí)間的艙外活動(dòng)，從第一代的4小時(shí)增加到8小時(shí)；重復(fù)使用次數(shù)也由第一代的5次提高到15次；關(guān)節(jié)部位改用小型化氣密軸承，大大提高了關(guān)節(jié)靈活性，減少了航天員艙外活動(dòng)時(shí)的體能消耗；手套由第一代的可握直徑為25毫米物體提升為可握直徑為5毫米物體。

經(jīng)過大量改進(jìn)與升級(jí)，第二代“飛天”艙外航天服的整體效能、可靠性、舒適性有了進(jìn)一步提高，航天服的操作動(dòng)作和信息識(shí)別更加迅速、準(zhǔn)確，科技感更強(qiáng)，同時(shí)具有中國的審美識(shí)別性。

中國登月服

在今年 9 月，我國首次公開了中國登月服外觀。它能夠?qū)υ虑虮砻娴恼婵?、高低溫、月塵、輻射等復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行綜合防護(hù)，其綜合防護(hù)面料可有效防護(hù)月面熱環(huán)境及月塵影響；配備了全景式防眩光面窗，可提升視覺工效；頭部兩側(cè)配置長短焦距攝像機(jī)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近景視頻攝錄。

胸前有多功能集成控制臺(tái)，讓操作更便捷高效；采用了整體輕量化，適應(yīng)月面活動(dòng)需求，并且在低重力環(huán)境下關(guān)節(jié)配置經(jīng)過優(yōu)化，活動(dòng)能力增強(qiáng)，可蹲可彎腰。

與“飛天”艙外航天服相比，正在征集名稱的登月服外觀的整體性更加凸顯，外部設(shè)備元器件呈現(xiàn)小型化、集成化，使其更像一件 “衣服”。

怎樣訓(xùn)練太空行走

太空行走技術(shù)非常復(fù)雜，為此，航天員進(jìn)入太空前必須進(jìn)行大量的地面訓(xùn)練。其中最重要的訓(xùn)練是在水槽中進(jìn)行。因?yàn)檫@種方法可以給航天員提供模擬失重的訓(xùn)練環(huán)境，是最為有效的訓(xùn)練手段。

我國航天員中心的中性浮力水槽呈圓形，直徑23米，深10米，亞洲最大。在水槽訓(xùn)練時(shí)，需通過調(diào)整航天員水槽訓(xùn)練服上的配重鉛塊，使航天員既不浮上來，也不沉底，從而模擬失重環(huán)境的操作效應(yīng)。

中國航天員中心的中性浮力水槽

水槽內(nèi)有個(gè)1:1的核心艙模型。通過中性浮力水槽訓(xùn)練，可使航天員體驗(yàn)和熟練掌握模擬失重狀態(tài)下身體的運(yùn)動(dòng)與姿態(tài)控制，以及出艙活動(dòng)操作的特點(diǎn)、方法、技巧和技能，包括開關(guān)艙門、出艙和進(jìn)艙、艙外行走、艙外作業(yè)，安裝新的設(shè)備、修理和更換部件等。

航天員在水槽訓(xùn)練的主要項(xiàng)目有開關(guān)艙門、艙外行走、艙外作業(yè)等單項(xiàng)操作技能訓(xùn)練，以及正常出艙程序訓(xùn)練以及艙外救援訓(xùn)練。艙外活動(dòng)的一個(gè)操作動(dòng)作，一般要在水槽里練幾十次。

神舟十九號(hào)航天員進(jìn)行水下訓(xùn)練

在太空失重環(huán)境中，航天員要靠手把扶住周圍的某些物體，用手“走”，因此需要航天員的上肢肌力和耐力較大，這就要求航天員在飛行前要加強(qiáng)上肢力量的鍛煉。

為此，我國空間站乘組加強(qiáng)了體能訓(xùn)練、上肢力量訓(xùn)練和核心力量訓(xùn)練。航天員在水槽里訓(xùn)練時(shí)，要穿200多公斤的水槽訓(xùn)練服在水下訓(xùn)練幾個(gè)小時(shí)，很累，航天員最初訓(xùn)練結(jié)束后連筷子都拿不住了。

另外，男女航天員的訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)是一致的，所以女航天員最初也面臨巨大挑戰(zhàn)，但經(jīng)過訓(xùn)練后都沒有問題了。

太空行走難點(diǎn)在哪？

太空行走技術(shù)難點(diǎn)有三：一是太空無路可走；二是航天員在失重狀態(tài)也沒法用腿行走，主要是靠手；三是艙外環(huán)境十分惡劣，必須使用復(fù)雜而可靠的出艙活動(dòng)系統(tǒng)來克服空間環(huán)境的影響，如果出艙活動(dòng)系統(tǒng)中某個(gè)重要部件出現(xiàn)故障，就有可能危及航天員的生命安全。

另外，在太空中行走時(shí)人體運(yùn)動(dòng)和作業(yè)規(guī)律完全不同于地面，也有別于艙內(nèi)，所以要掌握在太空中的運(yùn)動(dòng)與控制技術(shù)，最重要的是讓航天員在失重狀態(tài)下將身體保持在一定的位置，這需要靠手把持住周圍的扶手。

因此，航天員手、手腕和手臂的肌力和耐力十分重要，這就要求航天員在飛行前要加強(qiáng)手、手腕和手臂肌力的鍛煉。

中國航天員站在小機(jī)械臂上進(jìn)行出艙活動(dòng)

太空行走時(shí)，航天員大部分時(shí)間是從一個(gè)工作位置移動(dòng)到另一個(gè)工作位置，因此在太空行走中如何有效地進(jìn)行身體移動(dòng)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。

在太空失重環(huán)境中移動(dòng)身體，關(guān)鍵的是要慢、要小心謹(jǐn)慎、要不慌不忙，同時(shí)要控制好自己的身體，不要接觸到任何飛行中的物體，不要快速移動(dòng)，否則會(huì)產(chǎn)生不必要的旋轉(zhuǎn)……

太空行走與在模擬失重水槽中的訓(xùn)練還不完全相同。在水槽中訓(xùn)練時(shí)，由于水的阻力較大，所以航天員做動(dòng)作時(shí)比較緩慢。

但是在太空行走中沒有阻力，使航天員做動(dòng)作靈活性增強(qiáng)而容易失控。比如，你擰一個(gè)螺絲，如用勁太大可能跟著旋轉(zhuǎn)。

所以在艙外移動(dòng)身體和操作時(shí)要慢一些。在太空中控制和移動(dòng)身體跟在地球上還是不一樣的，需要航天員去體驗(yàn)，真正的情況只有在太空實(shí)際操作中才能體會(huì)。

太空行走中的危險(xiǎn)

至今，雖然在太空行走中沒有出現(xiàn)過人員傷亡，但還是遇到了許多危險(xiǎn)。其中最危險(xiǎn)的一次，就是1965年太空行走第一人列昂諾夫出艙后，因艙外服的限制層發(fā)生故障，艙外服鼓了起來，差點(diǎn)沒能返回艙內(nèi)。

在太空特殊環(huán)境下，航天員容易得空間運(yùn)動(dòng)病，曾對(duì)太空行走影響較大。1969年3月，阿波羅9號(hào)航天員施韋卡特在升空第2天準(zhǔn)備出艙時(shí)突然嘔吐，這表明他患了空間運(yùn)動(dòng)病。為此，他推遲了出艙時(shí)間，因?yàn)槿绻谔招凶哌^程中嘔吐，嘔吐物會(huì)飄在頭盔內(nèi)無法處理，并可能被航天員吸入肺中造成嚴(yán)重后果。為了減少空間運(yùn)動(dòng)病的影響，現(xiàn)在航天員一般是在上天后的第三天才太空行走。

氣閘艙艙門的好壞直接關(guān)系到航天員的生命安全。1990年7月17日，2名俄羅斯航天員經(jīng)過量子號(hào)氣閘艙走出和平號(hào)空間站，他們?cè)跉忾l艙還未完全減壓到0時(shí)就打開了艙門。結(jié)果在艙門打開時(shí)艙內(nèi)氣體涌了出來，損壞了門的鉸鏈，最后他們只能通過應(yīng)急氣閘艙關(guān)閉了內(nèi)艙門。

最常見的問題大都與艙外航天服故障有關(guān)。例如，2013年7月16日，意大利航天員帕爾米塔諾在太空行走時(shí)由于突遇頭盔漏水故障而差點(diǎn)兒被水淹死，后來他使用安全繩才把自己“拉”回了“國際空間站”氣閘艙內(nèi)艙門。

最令人頭疼的是人為失誤對(duì)太空行走所造成的影響。1977年12月20日，聯(lián)盟二十六號(hào)航天員格里奇科在氣閘艙內(nèi)輔助羅曼連科進(jìn)行太空行走。當(dāng)羅曼連科把頭伸出艙門外，身體即將離開空間站時(shí)，格里奇科發(fā)現(xiàn)他沒有系安全帶，并手疾眼快地一把拽住了他。實(shí)際上羅曼連科還是系了安全帶，只不過后來松開了。

結(jié)語

隨著人類對(duì)太空探索的不斷深入，太空行走不僅成為了連接地球與太空的重要橋梁，更是實(shí)現(xiàn)太空站建設(shè)、維護(hù)、科研及未來深空探索任務(wù)的關(guān)鍵一環(huán)。

神舟十九號(hào)乘組以及未來更多航天員的太空行走活動(dòng)，不僅是對(duì)人類勇氣與智慧的展現(xiàn)，更是科技進(jìn)步與人類智慧的集中體現(xiàn)。展望未來，隨著載人登月、火星探測(cè)等深空任務(wù)的規(guī)劃與實(shí)施，中國航天員太空行走的步伐也將邁得更遠(yuǎn)。

作者：龐之浩

全國空間探測(cè)首席科學(xué)傳播專家

責(zé)編：董小嫻

審核：劉鯤李培元

來源：蝌蚪五線譜

網(wǎng)址: 太空行走全揭秘！曾有航天員臨出艙發(fā)現(xiàn)忘系安全帶？ http://www.u1s5d6.cn/newsview945212.html