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今年6月17日，我國成功發(fā)射了神舟十二號載人飛船，把3名航天員送到空間站“天和”核心艙內(nèi)工作、生活3個月。在此期間，他們的一個重要任務(wù)就是進(jìn)行兩次較長時間的太空行走，在艙外安裝有關(guān)設(shè)備，并將進(jìn)行首次人和機(jī)械臂的協(xié)同配合，用機(jī)械臂把航天員載到艙外作業(yè)點附近工作，可能會有兩人共同到作業(yè)點完成任務(wù)。

北京日報約請全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩和讀者聊聊關(guān)于太空行走，特別是中國“飛天”艙外航天服的一些事。

神舟十二號乘組在中性浮力水槽中訓(xùn)練。

航天員太空行走“不用腳”

問：能否簡單介紹一下太空行走的含義?

答：在《太空旅行》一書中，俄國的齊奧爾科夫斯基最先從科學(xué)意義上提出了出艙活動設(shè)想，并認(rèn)為要實現(xiàn)出艙活動須給航天員提供艙外航天服、氣閘艙和安全繩索。

不少人以為太空行走是在宇宙空間中散步，其實不然，因為在載人航天器艙外活動，一是空曠的太空無路可走;二是航天員處于失重狀態(tài)，也沒法用腳行走，他們移動身體是靠手、機(jī)械臂或載人機(jī)動裝置。為了方便航天員艙外活動，艙外專門裝了一些扶手，航天員可以像攀巖一樣移動身體。所以這就要求出艙航天員上肢力量比較大，體力要很好。

因此，太空行走是一種不用腳的“行走”，嚴(yán)格地講應(yīng)該叫太空出艙活動。航天員若在地外星球，例如在月球表面活動，則是名副其實的太空行走。

太空行走有多種分類方式，例如按太空活動是否列入計劃和時間的緊迫性分為三種。一種是計劃內(nèi)出艙活動;另一種是計劃外出艙活動;第三種是應(yīng)急出艙活動。其中應(yīng)急出艙活動是為了保障載人航天器順利返回地球或是航天員的生命安全。

如果按出艙活動的目的和任務(wù)，太空行走分為四種。一種是驗證類出艙活動;另一種是組裝類出艙活動;第三種是維修類出艙活動;第四種是有效載荷類出艙活動，即回收、修理和釋放衛(wèi)星或在月面安裝實驗裝置、采集月巖標(biāo)本等。2008年航天員翟志剛進(jìn)行的我國第一次太空行走屬于驗證類出艙活動，而這次神舟十二號航天員進(jìn)行的太空行走屬于組裝類出艙活動或有效載荷類出艙活動。

氣閘艙是航天員出艙必經(jīng)門戶

問：航天員出艙要做哪些準(zhǔn)備，完成哪些程序?

答：航天員出艙前必須通過載人航天器上裝的一個小艙室——氣閘艙才行，否則會帶來一系列問題。比如，不僅會使整個艙內(nèi)的所有氣體迅速泄光，造成氣體大量浪費，而且航天員也會由于壓差大的原因而得減壓病。

氣閘艙一般有2個艙門(也叫閘門)，一個是與載人大艙連接的內(nèi)艙門，另一個是可通向宇宙空間的外艙門。航天員出艙時先打開內(nèi)艙門進(jìn)入氣閘艙，然后關(guān)閉內(nèi)艙門，把氣閘艙逐步減壓到真空狀態(tài)，然后打開外艙門進(jìn)入宇宙空間，航天員返回氣閘艙時按相反的順序操作。

我國“天和”核心艙的節(jié)點艙兼有氣閘艙的功能，供今年出艙的航天員使用，其上方有一個出艙口。天舟二號貨運飛船為核心艙運去了兩套艙外航天服，然后由神舟十二號航天員取出來放到節(jié)點艙內(nèi)組裝。等到2022年發(fā)射了“問天”實驗艙Ⅰ后，由于該艙配有主份氣閘艙，所以那時航天員就改為從主份氣閘艙出艙了。

在氣閘艙內(nèi)航天員不僅要穿出艙用的艙外航天服，還要進(jìn)行吸氧排氮。這是因為載人航天器與地面一樣為1個大氣壓，但是為了出艙行動方便，艙外航天服內(nèi)的壓力只有0.3～0.4個大氣壓，所以航天員即使穿著艙外航天服也不能直接出艙，否則仍會得減壓病。如果航天員通過氣閘艙進(jìn)行高低壓環(huán)境的過渡，再加上進(jìn)行吸氧排氮，就可以預(yù)防減壓病的發(fā)生。

因此，神舟十二號航天員湯洪波表示，整個出艙程序非常復(fù)雜，專業(yè)知識、操作技能都很繁雜，信息量巨大。航天員在出艙前要準(zhǔn)備很多天，出艙當(dāng)天也要準(zhǔn)備好幾個小時才能打開艙門執(zhí)行出艙任務(wù)。

艙外航天服是太空行走關(guān)鍵保障

問：艙外航天服必須具備哪些功能?

答：由于太空環(huán)境很惡劣，因此航天員出艙時必須穿艙外航天服，以便把航天員的身體與太空惡劣環(huán)境隔離開來，并向航天員提供一個相當(dāng)于地面的環(huán)境。

艙外航天服相當(dāng)于微型載人航天器，技術(shù)很復(fù)雜，是一個國家載人航天實力的重要體現(xiàn)。它由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成，其中最復(fù)雜的是服裝，由多層組成。最里層是襯里和尿收集裝置;襯里外是用于散熱的液冷通風(fēng)層;液冷通風(fēng)層外是用于產(chǎn)生一定壓力的加壓氣密層;然后是限制加壓氣密層向外膨脹的限制層;限制層外是對付艙外大溫差變化的隔熱層;最外面是保護(hù)層，它由多種纖維復(fù)合織物制成，具有良好的柔軟性，耐穿透、耐磨損、耐高溫、耐燃燒、耐腐蝕，還有防輻射的功能和連接其他裝具的接口。

艙外航天服的頭盔由頭盔殼、面窗結(jié)構(gòu)和頸圈等組件構(gòu)成，其中的頭盔殼所用材料具有強(qiáng)度大、抗沖擊等優(yōu)點。在出艙前，頭盔面窗的內(nèi)部要噴上防霧劑。手套與服裝通過腕圈接連，靴子由壓力靴和艙外熱防護(hù)套靴組成。

艙外航天服在背部裝有提供氧氣等維持生命所需各種條件的便攜式生命保障系統(tǒng)。如果太空行走時間較長，艙外航天服內(nèi)要裝有飲水袋。在飲水管的旁邊還有一個放置食物棒的長孔，航天員只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒狀食品。

“飛天”艙外服行動更靈活

問：我國的“飛天”艙外服有哪些特點?