阳历1966年4月24日星座
揭秘太空漫步！原来有这么多讲究
中央纪委国家监委网站 柴雅欣报道8月20日，神舟十二号三名航天员再次执行出舱任务，聂海胜、刘伯明出舱作业，主要安装舱外的热控扩展泵组、抬升舱外全景摄像机以及组装舱外工具箱，汤洪波留在舱内执行指挥与协作任务。
推开太空的门，眼前是怎样的风景？想在太空漫步，航天员要经历怎样的考验？相比于神舟七号中国首次太空行走，空间站阶段的有何异同？对此，记者专访了国际宇航联空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光。
问：航天员为何要进行出舱活动？在舱外，航天员都可以做些什么？
杨宇光：载人航天有三大基本技术，分别是天地往返技术、交会对接技术和舱外活动技术（也叫太空行走）。既然是基本技术，就表明它非常重要。回顾载人航天发展历程，舱外活动始于1965年，前苏联宇航员阿列克谢列昂诺夫进行了人类第一次舱外活动，当时发展这项技术主要是为登月。从50年代后期开始，美国和前苏联展开激烈的太空竞赛，目标是将人类送上月球，那就必须解决出舱活动技术，航天员才能走到月球表面开展活动。
实现载人登月后，出舱技术陆续应用在空间站建设和其他航天活动中。空间站建造方面，在美国天空实验室一号、前苏联的礼炮号和和平号空间站以及正在运行的国际空间站的组装建造过程中，航天员出舱活动都功不可没，甚至还能力挽狂澜。比如，美国天空实验室一号入轨后发生严重故障，多亏后来发射阿波罗飞船，三位宇航员出舱维修，才使它恢复了正常工作。
除了航天器维修维护，出舱的意义还在于开展科学研究，包括采集科研样本、安放科研设备等。总的来说，无论是载人登月、在月球表面开展科学考察，还是在空间站进行设备测试、维修和科研活动，出舱技术都不可或缺。
问：为了顺利完成出舱任务，航天员必须做多面手。他们都要做哪些准备，掌握哪些技能？
杨宇光：早期航天活动，几乎所有航天员都从空军飞行员中挑选，一方面是因为他们身体素质好，另一方面，驾驶飞机操作极其复杂，他们在复杂操作、紧急情况处理方面很有经验。
舱外活动对航天员主要提出两方面要求。第一，航天员要具备航天器维修维护和开展科学实验的科学素养，知识储备和操作能力都要有；第二，舱外环境特殊，失重或者微重力条件严重限制人的行动，如果没经过适应性训练就很难在太空进行操作。
从航天历史上看，1965年，前苏联宇航员列昂诺夫完成人类首次太空行走后，美国宇航员爱德华怀特也进行了太空行走，但完成情况都不理想，没有达到预期目标。到了1966年，双子星座12号任务中，美国宇航员巴兹奥尔德林进行了美国双子星座计划的最后一次太空行走，非常成功，持续了两个多小时。
为什么这次太空行走如此成功？一个重要原因在于奥尔德林是潜水的爱好者。大家知道，人在水中的漂浮状态和失重状态非常相似。潜水经验帮助奥尔德林驾轻就熟地完成太空行走。也正因如此，中性浮力水槽成为开展航天员训练的标配。
这种环境对人的体力消耗极大。每一次水槽训练后，航天员们都是浑身大汗，中午吃饭累得连筷子都拿不起来。但也只有经过这样的训练，他们才能举重若轻地完成出舱任务。
问：我们看到，航天员在舱内和舱外穿的航天服不一样。舱外航天服是不是也有讲究？
杨宇光：太空行走是高风险行为，舱外航天服必须提供全方位保护。它相当于一个缩微的独立航天器。我们看到，神舟十二号航天员准备出舱时，并非一开始就穿上我们乳白色的舱外航天服，而是先穿上一个蓝色的、带有很多管子的衣服，我们称之为通风液冷服，它将水作为冷却液来冷却身体散发的热量。由于舱外航天服需要屏蔽舱外空间辐射、高低温真空环境等恶劣条件，因此它的密闭性强，但散热性不佳。人在舱外活动的时候活动量极大，由此产生的热量必须及时带走，光靠通风是不够的，还需要用导热性更强的液体。这只是一个方面，航天服非常复杂，航天员也要进行相关训练，绝不是简单的穿衣服而已。
问：神舟十二号出舱任务时间，明显比神舟七号的时候长了很多。空间站阶段的航天员出舱任务和神舟七号相比，有何不同？这是否意味着我国舱外活动技术有了大幅提高？
杨宇光：神舟七号时，中国航天员首次完成太空行走，相当于解决了有无问题。以气闸舱为例，航天员从舱内的正常大气压环境走向舱外真空环境，需穿过气闸舱进行过渡，气闸舱逐步泄压到真空状态后才能打开舱门出舱。神舟七号飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三舱组成，它将轨道舱作为气闸舱使用。神舟飞船返回舱加上轨道舱的内部容积只有约7立方米，后来我也听刘伯明做过报告，他们进行各种操作，手几乎只能沿着航天服的缝隙移动，可见空间多么狭小。
他们当时也遇到了一些问题，比如出舱时舱门打开困难，还有传感器故障导致虚报火警。航天活动的复杂性和高风险性由此可见一斑，所以说，在相当有限的的条件下，翟志刚成功出舱挥舞五星红旗，并把舱外的一个样本取回舱内，无疑是中国航天的重要里程碑。
相较之下，神舟十二号的气闸舱（天和核心舱的节点舱）更宽敞、出舱舱门开启更顺畅，同时还肩负着更多关键技术验证工作。比如机械臂操作、紧急情况返回、科学仪器安装等等，操作比之前复杂得多。应当说，从整个飞行任务的意义来看，神舟十二号出舱任务对于关键技术验证和掌握意义更大，也为后续的空间站建设和科学实验活动奠定了良好基础。
问：您刚才也提到了机械臂，它被称作目前同类航天产品中复杂度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统。它能发挥哪些作用，在舱外活动中扮演什么角色？国际空间站是否也有机械臂，它是不是空间站必备的工具？
杨宇光：机械臂最初由加拿大制造，当时也称加拿大臂，最早发展于美国的航天飞机。上世纪80年代初，美国航天飞机首航试飞后，很快就用机械臂进行释放卫星、抓捕失效卫星等空间操作；在美国哈勃空间望远镜的维修、国际空间站的建造、维护、科研中，机械臂也都发挥了重要作用。可以说，只要开展空间站等高复杂度的航天活动，机械臂就是必选项。
天和核心舱上配置了一个机械臂，最多能承载25吨的重量，是空间站任务中的大力士，我们称之为大臂。将来，问天和梦天实验舱上还会有小臂。大臂长约10米，小臂长5米，两个机械臂就像两只手一样配合操作，组合起来还能形成一个15米长的机械臂，操作范围更广，能做更多科研活动。
中国空间站任务分为关键技术验证、组装建造和运营三个阶段，目前正处于关键技术验证阶段。我们要验证机械臂的许多技术。天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱的重量都在20吨以上，这意味着机械臂也必须具备相应的移动能力。
送航天员到舱外特定位置进行操作也是个复杂的过程，我们的机械臂和人的手臂一样，由7个关节组成，具有7个自由度的活动能力。这7个关节如何进行路径规划、选择一条便捷又安全的路线，也需要做特殊的设计和考虑。
我们还注意到，刘伯明在第一次出舱时还验证了紧急情况应急返回技术。空间操作风险高，比如航天员站在机械臂上出现了误操作，机械臂不停向前运动，那是非常危险的，所以必须具备航天员在任何时候都能紧急返回节点舱的能力。
机械臂这样一个精密而复杂的设备，在太空恶劣的环境里，必须考虑极高温极低温、空间辐射、微流星、空间碎片等影响。真空环境里还有干摩擦（也称冷焊）现象，两个金属表面如果长时间贴在一起，就会粘在一起就分不开了，这也是要攻克的技术难题。
问：航天员出舱活动是否存在风险？为了尽可能避免风险，我们都做了哪些保障？
杨宇光：从整个人类的载人航天的发展历史来看，出舱活动的确风险极高，人类第一次出舱就遇到因压差问题航天服膨胀、宇航员难以返回舱内的严重问题。
在航天员保护方面，舱外航天服是护身铠甲。美国双子星座计划也进行过多次出舱活动，前面几次都不是非常成功，尤其是当时航天服的散热设计不太合理，没有我们刚才提到的通风液冷服，美国航天员赛尔南出舱活动时，由于服内热量散不出，温度特别高，他几乎都要晕过去了。
在太空真空条件下，太阳辐射到一平方米大小的能量是1300多瓦，航天服必须把这个巨大的能量反射掉。现在空间碎片情况越来越严重，各种微小空间碎片的轨迹是非常难预报的，它要是穿透了航天服，就会造成航天服失压，威胁航天员生命。此外，它的压力保持、供氧、除二氧化碳和有害气体、湿度和温度调节，还包括供电等也都很复杂，易出现问题，所以这方面要进行非常多细致的技术攻关和充分的地面实验。
在紧急情况下，航天员要具备快速（半个小时以内）返回气闸舱的能力，这也是刚才提到的验证机械臂相关技术。
总而言之，我们在做任务设计和航天服设计的时候，必须考虑各种非正常突发情况，充分保障我们航天员的生命安全。但是，哪怕我们采取了很多安全措施，出舱活动风险也不可能完全等于0。也正因如此，能够进行太空行走的航天员，应当说也是航天员中的佼佼者。
来源：中央纪委国家监委网站