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美丽又危险的户外工作 太空行走竟有如此多讲究

时间:2017年08月09日 信息来源:网易军事 点击: 【字体:

美丽又危险的户外工作 太空行走竟有如此多讲究

太空行走是载人航天活动载人航天的三大基本技术之一。所谓三大基本技术就是载人航天器的天地往返技术、太空行走技术和空间对接技术。只有掌握它们,人类才能自由出入太空,更有效地开发宇宙资源。对于国家来说,还能独立、平等地参加国际合作。

掌握太空行走技术主要有五大用途:一是在太空组装、扩建大型航天器;二是在太空维修、维护、升级各类航天器;三是较方便地完成回收与释放卫星以及科研等一些任务;四是能进行紧急太空救援;五是建立月球基地和载人登火星等。

为此,中国于2008年9月通过神舟7号任务突破和掌握了太空行走技术,使翟志刚成为中国太空行走第一人,也使中国成为继苏联/俄罗斯、美国之后世界第三个完全独立太空行走的国家。

神舟7号航天员的具体出舱过程更为复杂,它分为4个阶段,时间跨度很长:在轨组装“飞天”舱外航天服、检查与训练段约为14.5小时;出舱准备与过闸段约为5.25小时;舱外活动段约为30分钟;返回过闸段约为50分钟。其中最危险和最难的是舱外活动段。由这4个阶段衔接起来,才能完成出舱活动任务。

(1)在轨组装、检查与训练段

神舟7号飞船发射时,体积较大的“飞天”舱外航天服是打包固定在轨道舱壁上的,因此航天员在穿舱外航天服前首先要启封服装。舱外航天服启封共分为21个操作单元,仅“解开舱外航天服包装物”就包含了12个大步骤,每个步骤又分为10多个动作。

然后,把各部分组合成一件完整的舱外航天服,再把净化器、氧瓶、电池、无线电遥测装置等可更换部件装上舱外航天服。所以,在飞船飞行至第10~19圈时,进入轨道舱里的翟志刚、刘伯明各自组装与检测所要穿的国产“飞天”和俄罗斯“海鹰”舱外航天服,同时检查气闸舱内的仪器设备。接着,航天员对舱外航天服液路系统进行了检查和确认,把2套服装的电脐带与舱载设备进行连接,然后,加电测试结果正常。

9月26日19:40,翟志刚、刘伯明同步对“飞天”服和备用的俄罗斯“海鹰”服以及舱载设备气密性和阀门工作性能进行了检测。经地面对检查结果确认后,翟志刚、刘伯明穿好生理背心,戴好通信头盔,打开舱外照明灯,与位于返回舱的航天员景海鹏共同进行有线通信、照明和摄像检查与数据传输检查。检查完毕后,2名航天员向地面报告情况,检查结果正常。

9月26日22:00,翟志刚、刘伯明对“飞天”和“海鹰”组装测试完毕,经地面控制中心确认,这2套舱外航天服各项测试指标正常。

9月26日22:10,翟志刚和刘伯明首先检查并设置舱外航天服和舱载对接系统状态;尔后,2人分别“钻”进“飞天”和“海鹰”,关闭舱外航天服背包门,检查舱外航天服及舱载对接系统控制机构及气密性,调节服装尺寸。在“穿衣”的过程中,执行出舱活动的航天员与留在轨道舱的航天员互相配合,一人操作时,另一人就读操作手册并进行确认,以确保所有操作万无一失。

一切正常后,2名在轨道舱里的航天员开始进行移动训练和各种模拟操作,以逐步适应太空微重力工作环境;体验失重状态下移动和操作的特点,以提高后续出舱活动适应能力,顺利完成舱外行走等试验任务。这是因为地面上用于失重训练的水槽并不能提供真正的失重状态。同时,航天员还要找好开舱门的位置和手脚的着力点。在大约100分钟的在轨训练中,航天员把整个在轨准备和舱外活动预演了一遍,以进一步熟悉出舱程序,但运动量不太大,以防患上空间运动病。在此期间,在返回舱里的航天员景海鹏不间断地监视飞船运行状况并及时向地面报告,并对返回舱进行了首次抽吸冷凝水处理工作。这些工作结束后,翟志刚和刘伯明休息了几个小时。

(2)出舱准备与过闸段

在进入出舱准备与过闸段后,航天员要做的第1件事就是把轨道舱里不能耐受低压的物品转移到返回舱。这些物品包括食品、供水器、饮水嘴、尿液储箱管路、手持摄像机、医学检查用的血乳酸仪,等等。

在“搬家”完成后,返回舱与轨道舱之间的门必须关上。在飞船飞行至第27~29圈,翟志刚、刘伯明进行轨道舱氧浓度预控;依次穿舱外航天服并关闭生命保障系统背包,需要再次检查服装和舱对接系统的状态及气密性:把舱外航天服“电脐带”和复合连接器连接,把服装控制台手柄置于“气密性检查”档位,开始初步检查2套舱外航天服的气密性。

由于宇宙中大气压为零,所以在出舱前,在舱外航天服加压的过程中,轨道舱慢慢泄压,与此同时,航天员进行30分钟左右的吸氧排氮。轨道舱气压泄至3千帕时,舱外航天服与飞船的气液组合连接器断开,服装转入完全自主供氧和冷却,即2套舱外航天服由舱载生保系统供给转为自生保系统主供给。此时,舱外航天服里的压力是40千帕,这是人体能够承受而又保证灵活性与气密性的压力值,轨道舱则逐步接近真空。最后,翟志刚、刘伯明进行出舱前例行检查,带上出舱活动的安全系绳及其挂钩,打开舱外照明灯和摄相机;做好出舱状态确认后,经地面批准,打开气闸舱外舱门。

轨道舱气压降至2千帕左右时就可以打开轨道舱的舱门了。在太空中开门讲究也不少。首先是解锁,然后拉着舱门的手柄把门开到60°。等到舱内外压力平衡了,再把门完全打开。打开门、出舱之前,航天员还要给舱门罩上一个保护罩,以防止在出舱过程中发生剐蹭。碰上打不开的情况,就得用一个类似于撬杠的工具把门“撬”开。打开门、出舱之前,航天员还要给舱门罩上一个保护罩,以防止在出舱过程中发生剐蹭。最为困难的是,这些动作都是航天员靠单手完成的,因为航天员另外一只手始终需要固定身体。

(3)舱外活动段

“头先脚后”是航天员出舱的“标准动作”。翟志刚半个身子探出去后,首先要对着推进舱上的摄影头“打招呼”,然后借助舱外活动扶手、栓系安全挂钩沿轨道舱外壁活动,取下放置在轨道舱外壁上的固体润滑材料试验样,递给舱里的刘伯明。固体润滑材料是在飞船发射前安装在飞船舱壁上的,至航天员出舱取回时,材料预计共在外太空暴露40小时以上,以获得较好的试验效果。

接着,翟志刚沿着轨道舱壁活动。他身上有2条安全系绳与母船相联,每一步操作之前,都要先在舱壁的扶手上固定好安全系绳的挂钩,一根固定好了,另一根才能改变位置,对于出舱活动,挂钩严格的交替换位非常重要。在失重的环境中,身体没有任何可以依靠的发力点。因此,航天员只能在安全系绳挂钩的帮助下,通过手在飞船舱壁把手上位置的改变来实现身体的移动。结束舱外活动后,翟志刚回到轨道舱,舱外活动全程约30分钟左右。

(4)返回过闸段

与出舱相反,航天员在进入轨道舱时,采用脚先头后的姿势。接下来,又是一系列与出舱相反的程序:关舱门,轨道舱复压。直到轨道舱内压力恢复后,航天员才能慢慢脱下舱外服。

航天员关舱门后打开复压阀复压并开始检漏;当航天员根据真空压力表判断舱压到0.4个大气压后关闭复压阀;航天员进行舱内舱外过渡状态的切换;当舱外服增压至0.8个大气压,轨道舱复压也达到0.8个大气压时,航天员恢复了舱内工作状态;此后,翟志刚、刘伯明断开舱载生保系统,脱掉舱外航天服,轨道舱恢复至常压。等到轨道舱与返回舱压力确认为一致后,两舱之间的门被打开,出舱活动全部结束,神舟7号的3名航天员会合。


(作者:天兵)
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