太空行走100问(十)
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太空行走的训练方法
58 航天员太空行走如何训练?
航天员的太空行走训练有基础训练和专门训练两种。基础训练是让航天员学会在太空失重环境中如何控制自己的身体运动，当然也包括如何穿脱舱外航天服；专门训练是学习如何完成太空行走任务。
俄罗斯航天员太空行走的基础训练主要包括以下内容：
①学习在太空失重环境中如何稳定自己的身体，防止随意旋转运动，并学习如何将自己的身体保持在一个特定的位置和角度；
②学习在太空失重环境中如何利用脐带式软管来给自己的身体定向；
③学习在太空失重环境中如何向特定的目标和方向移动自己的身体；
④学会在太空失重环境中运动时，如何利用周围的物体和掌握用力技巧来节省体力消耗；
⑤学习防止身体失控的各种技巧和方法。
美国和俄罗斯的太空行走训练部包括课堂教学、失重飞机训练、在中性浮力水池中进行水下模拟失重训练、在各种模拟器上进行太空行走的技术训练。在所有这些训练中，由于失重飞机产生的失重时间太短，因此在中性浮力水池中进行的水下模拟失重训练最重要。在这种训练中，航天员将穿着训练用的舱外航天服，在水下完成各种操作。在俄罗斯，这种训练用的舱外航天服外形跟真的航天服一样，只是背包内没有生命保障系统，航天员呼吸和服装内通风都是通过一根脐带式软管进行。脐带式软管的一端与水池上的一台空气压缩机相连，另一端与航天员穿的航天服相连。这种服装供氧方式跟一般的潜水服差不多。在美国，训练用的舱外航天服与真的航天服也没有多大差别，但服装背包内有生命保障系统，因此航天员行动自由，不受脐带式软管的限制。
必须指出，现在美国航天员的太空行走训练除了进行水下模拟失重训练外，还大量应用虚拟现实手段进行训练。
59 如何训练航天员穿脱舱外航天服?
在航天员太空行走的训练中，舱外航天服是一项重要的训练内容。例如2000年几个美国航天员准备去俄罗斯的和平号空间站上工作，因此先要接受俄罗斯的太空行走训练。而按俄罗斯的训练要求，熟悉俄罗斯的舱外航天服是训练的一项重要内容。训练方式包括课堂讲课、实习和穿着航天服在正常环境下的操作活动。除了讲课以外，其他训练都是在俄罗斯的加加林航天员训练中心进行。具体的训练内容安排如下：
①授课：
海鹰－M型舱外航天服概述(2小时)；介绍自主式生命保障系统，主要是供氯分系统和补充漏气的装置(2小时)；介绍通风、空气再生和隔热分系统(2小时)；介绍服装上的电子设备(2小时)；介绍空间站上生命保障系统的安装位置与操作(2小时)；介绍气闸舱和太空行走保障设备(2小时)；介绍气闸舱的操作程序(2小时)。
②复习：
复习海鹰-M型航天服的设计和结构(4小时)；复习气闸舱和海鹰型服装的保障设备(4小时)；课堂答疑(4小时)。这三节课可根据整个训练时间的情况而上，可有可无、也可删减。
③实习：
了解舱外航天服的尺寸，学习更换消耗品，练习在身体上粘贴上各种生物医学传感器(2小时)；练习给服装液冷系统添加冷却液，分离出冷却液中的气体(2小时)；练习对服装的供氧和通风系统进行测试，检查气闸舱的生命保障系统(2小时)；练习如何吹干服装内的湿气，如何保管和收藏航天服及其生命保障系统(2小时)。
①太空行走实习：
练习在太空行走中服装的正确使用(4小时)；练习在太空行走中服装出现故障时的处理(4小时)；练习在气闸舱内服装的穿脱(4小时)；练习在气闸舱内服装出现故障时的处理(4小时)。
穿脱舱外航天服训练要点：
①了解航天服的体积和性能，充分利用航天服所提供的活动范围，找准两手最佳工作范围，为操作定位和有效活动打好基础。
②学习对自由漂浮力和受限力的运用，最大限度地施加精确的力矩来保持身体的正确位置。
③学会限制不必要的运动，稳定并控制姿态，以达到减少体耗、提高工效、保质保量完成任务的目的。
④时刻牢记动作，一定做到缓慢有序，操作目标的认定和方位的确认至关重要。亲身经历过太空行走的航天员指出，太空行走最容易出现的问题就是迷失方向和方位辨认困难，而且航天器上的参照点不能保持固定，常常是移动和旋转的。这一问题在地面模拟环境中很难圆满解决。
俄罗斯专家给美国航天员讲课和在俄罗斯实习的费用是：服装课程每小时38美元，实习课每小时450美元，穿着服装在地面实习每小时706美元，穿着海鹰－DMA型服装的水下练习每小时4507美元。
60 美苏各个载人航天计划中对航天员的太空行走训练有何不同?
太空行走40多年来，美苏各个载人航天计划的太空行走训练都不完全一样。这是因为不同的载人航天计划对太空行走有不同的任务和要求，而不同的任务和要求，就有不同的训练方式和内容。
①苏联的上升号和联盟号：
1965年，上升2号飞船载航天员列昂诺夫完成了首次太空行走。上升2号对列昂诺夫的要求就是离开飞船座舱、然后再返回座舱，因此训练的重点就是进出气闸舱、穿上舱外航天服、打开和关上舱门。列昂诺夫的操作比较简单，但体力消耗比较大，因此在训练中就加大体力的训练。在太空行走前12个月的训练中，列昂诺夫总共跑了500千米，骑自行车1000千米，滑雪300千米，他在体育馆中所花的时间有几百小时。
1969年，苏联的联盟5号飞船与联盟4号飞船对接，在对接过程中联盟5号的两名航天员通过太空行走先后进盟4号飞船。太空行走的过程比较简单，因此训练内容也比较简单，体力训练跟列昂诺夫相似，但运动量降低。
②美国双子星座和阿波罗计划：
双子星座4号航天员怀特是第一个进行太空行走的美国人。双子星座航天员太空行走训练的特点是第一次在水下进行训练，另外双子星座航天员还首次使用了各种载人机动装置。
阿波罗航天员训练的重点是在月面上活动，因此航宇局发明了一种模拟装置，将航天员横吊起来对抗掉地球5／6的重力，也就是相似于月面上的重力。阿波罗的太空行走训练还首次使用了失重飞机和中性浮力水池。
③美国天空实验室：
天空实验室航天员太空行走训练的重点是太空救生和天空实验室的修复。航天员要通过太空行走将未打开的太阳电池帆板重新打开，还要在空间站的顶部装上一个防止太阳光的遮阳篷。天空实验室航天员的训练主要是在中性浮力水池和1g模拟器上进行。
④礼炮号和和平号空间站：
苏联礼炮号和和平号航天员的太空行走训练主要也是在水下进行，此外也使用1g模拟器。总之，苏联这两个空间站航天员的太空行走训练属于常规训练，没有什么特别的地方。
⑤航天飞机：
为做好航天飞机航天员的太空行走训练，美国航宇局航天员办事处做了大量工作，采取了一系列新方法和新举措。首先是新修建了一个面积更大、设备更先进的中性浮力水池，增加了一个航天员在航天飞机货舱内作应急太空行走的模型，更新了训练用的载人机动装置和遥控机械臂，航天员在维修卫星和哈勃空间望远镜前，也为他们制做了相应的模型，特别是还使用了虚拟现实训练技术，在哈勃空间望远镜维修和组装国际空间站的训练中发挥了重要作用。
⑥国际空间站：
就组装国际空间站而言，航天员太空行走训练是一个严峻的挑战。因为参加训练的航天员来自许多国家，他们不仅航天飞行的经验和背景不同，而且语言、习惯、心理、原来所使用的设备和太空行走程序都不相同，现在要一起参加训练，共同完成国际空间站的组装任务，确实不太容易。为此美国航宇局不得不采取一些新措施，其中一项措施就是训练工作的国际化，即让航天员参观各国为国际空间站建造的硬件和设备，同时在美国和俄罗斯航天员中挑选一些骨干，进行更长时间的训练，让他们更多地熟悉本国的硬件和设备，以便在实际组装过程中也能发挥骨干作用。
61 太空行走训练分几种类型?
由于太空行走分为三种类型，因此太空行走训练也分为三种类型：计划内的太空行走训练、计划外的太空行走训练和应急太空行走训练。
①计划内的太空行走训练：由于这种类型的太空行走是载人航天计划的一部分，目的是为了完成某一特定的任务，因此在载人航天计划确定以后，就应该着手制定航天员太空行走训练计划，以保证载人航天任务的成功和航天员太空行走的顺利和安全。这种类型的训练属于“正常的太空行走训练”，训练的时间一般都比较长。
②计划外的太空行走训练：对于这种类型的太空行走而言，没有时间或者很少有时间来进行训练。因为太空行走是临时决定的，太空行走的成功取决于航天员原来训练的根底。
③应急太空行走训练：这种类型的太空行走通常是发生了严重故障，需要航天员马上出舱去进行紧急抢修。但是发生这种故障和需要进行的抢修程序一般是早就估计到的，因此也就早有准备。航天员在平时的太空行走训练中要安排“应急太空行走训练”，作为训练计划的重要组成部分。如果平时没有这方面的训练和准备，一旦发生这种情况，主管部门和航天员部将措手不及。