与天公比高:太空行走

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2008年9月25日21时10分，我国“神舟”7号飞船发射成功!飞船首次满载三名航天员，进行多天的飞行试验，它将进行一些卫星通信链路的新技术试验，而最大看点则是9月27日16时30分，航天员翟志刚首次出舱活动，此举标志着我国载人航天技术达到了一个新水平，使我国成为世界上第三个完全独立实现太空行走的国家，为今后建立空间站，大规模开发太空资源奠定基础。

何为“太空行走”?进行太空行走的航天员当然不是仅仅为了欣赏一下太空的美景，那么航天员在进行太空行走的时候又能做些什么呢?

什么是太空行走?

很多人以为太空行走就是航天员在舱外意地散步，其实太空行走是一种不是行走的“行走”，因为一来太空无路可走，二来航天员在太空中处于失重状态，飘来飘去也没法用腿行走，他们移动身体是靠手、机械臂或机动装置。为了方便航天员的行动，航天器的里外都需要安装一些扶手，航天员则像攀岩一样，需要用手握住一个一个扶手来回移动身体。所以，太空行走只是一种俗称，严格地讲应该叫“出舱活动”。

不过，太空行走可比攀岩要复杂得多，因为太空对人体来说是一个的致命环境，必须使用复杂的出舱活动系统软硬件，“神舟”6与“神舟”7在结构上的重要区别也主要体现在这些方面。即便如此，太空行走也绝对是一种勇敢者的“游戏”。

出舱活动系统的硬件主要包括气闸舱、舱外航天服及其生命保障系统、固定航天员身体的设备以及安全带、载人机动装置、出舱活动用的特制工具等。出舱活动系统的软件主要包括航天员出舱活动程序、预吸氧要求以及气闸舱和服装内压力变化的要求等。

气闸舱是出舱的门户，有内外两个舱门，其原理类似轮船过大坝水闸。不过因为体积等原因，目前只有空间站和航天飞机设有专用气闸舱。载人飞船除苏联“上升”2号装有简易气闸舱外，大都采用直接泄压和复压的方式，或把三舱式飞船的轨道舱兼作气闸舱使用，这是由船较小，并采用分舱式设计，所以泄压时不会浪费太多的氧气，因此可以不用专用气闸舱。

我国针对“神舟”7担负的任务特点，对轨道舱的功能、外观等都做了许多全新设计，使它具备支持航天员出舱的气闸功能，并兼作航天员工作和生活舱。

“神舟”7为了这次太空行走，准备了两种舱外航天服，出舱的航天员将穿国产“飞天”号舱外航天服，留在气闸舱内的另一名航天员穿从俄罗斯进口的“海鹰”(又叫“奥兰”)舱外航天服。在气闸舱专门有一个护栏扶手，航天员可以抓住扶手到达想到的预定区域。

据中国载人航天工程新闻发言人9月16日向新华社记者透露，我国自主研制的舱外航天服，每套总重量约120千克，造价3000万元人民币左右。

其实，航天员进行太空行走时大部分时间是从一个工作位置移动到另一个工作位置，因此在太空行走中如何有效地进行身体移动是一项非常重要的技术，在太空失重环境中移动身体，关键的是要慢、要小心谨慎、要不慌不忙，同时要控制好自己的身体，不要接触到任何飞行中的物体，不要快速移动，否则会产生不必要的旋转。比如你拧一个螺丝，如果用劲太大，可能螺丝没有拧动，人却在那里打转了。

怎样进行太空行走?

按照出舱时航天员的生命保障系统是否依赖母航天器，太空行走可分为两种，一种是“脐带”式太空行走，另一种是“自主”式太空行走，

采用“脐带”式太空行走时，航天员在出舱的过程中像刚出生的婴儿一样，通过一根类似“脐带”的绳索与母航天器相连接。这条“脐带”既能提供生命保障功能，也起保险作用。其优点是比较简单，但对航天员在舱外的活动范围限制较大，因为走远了容易被“脐带”缠绕，导致航天员“窒息”而死。所以，美国从“阿波罗”飞行开始，航天员在太空行走时都不再使用“脐带”式，而采用“自主”式。

航天员采用“自主”式太空行走时，使用一种外形像一个大背包的便携式生命保障系统，但也常系有只起保险作用的安全带，我国航天员的首次太空行走基本属于“自主”式太空行走。尽管使用了“电脐带”，但航天员主要使用自身携带的生命保障系统背包解决舱外生存问题。

为了安全起见，太空行走时一般都是两名航天员参与，以便相互配合、保护和救援，1977年12月20日，“联盟”26号航天员格里奇科在气闸舱内辅助罗曼连科进行太空行走。当罗曼连科把头伸出舱门外，身体即将离开空间站时，格里奇科发现他没有系安全带，于是手急眼快地一把拽住了他。

我国此次上天的三名航天员中，一人将一直在返回舱里面值班，负责整个飞船的正常运行，另外两名航天员准备进行太空行走。他们要先进入作为气闸舱的轨道舱，穿上舱外航天服，接着开始吸氧排氦，然后把气闸舱泄压成真空，最后打开气闸舱上通向宇宙真空的外舱门。此时一名航天员出舱，另一名在舱内等待协助出舱的航天员返回。出舱的航天员将完成空间材料科学实验等任务。

航天员出舱做什么?

航天员为什么要出舱，出舱后又能干些什么呢?

简单地说，太空行走是载人航天的一项关键技术，是载人航天工程在轨道上安装大型设备、进行科学实验、施放卫星、检查和维修航天器的重要手段。因此，按航天员出舱的目的和任务来划分。太空行走可分为四种：一是验证类太空行走，二是组装类太空行走，三是维修类太空行走，四是有效载荷类太空行走(回收、维修或释放卫星，安装实验装置采集月岩标本等)。

我国航天员的首次太空行走，从目的和任务来看，和苏联、美国的首次太空行走一样。属于验证类太空行走，即检验太空行走中的硬件和软件。由于很多软硬件都是第一次实况使用，因此危险是可想而知的。

人类历史上第一次太空行走就上演了惊心的一幕，1965年3月18日，苏联的列昂诺夫率先走出了舱外。一开始很顺利，10分钟后，他完成预定任务准备返回座舱。此时列昂诺夫报告说，取回舱外相机有困难，每次把相机放进气闸舱时它都漂走。最后，列昂诺夫硬把相机推进通道，然后用脚踩住，才将它放入。这时列昂诺夫已筋疲力竭，出汗量超出了他的航天服所能吸收的量。接着又遇到了新问题，由于太空是真空的，无法从外部对航天服施压，而航天服的限制层设计有问题，航天服鼓得像气球，无法进入气闸舱。此外，因戴头盔不能擦汗，汗水流到了眼睛上，汗气也使面罩模糊。这时的列昂诺夫什么也看不清，什么也听不见，死神步步紧逼。突然他灵机一动，把航天服内的气体排出一些不就可以瘪下来了吗?于是他果断地开始泄气降压。一次不行两次，两次不行三次，直到将压力降到了极危险的低限，最后。他终于穿着瘪下来的航天服活着爬进了舱门。列昂

诺夫在太空行走了10分钟，但为了挤进舱门他又拼力花了14分钟。这时他已大汗淋漓，航天服里面全是汗水，体重减了5.4千克。

太空行走的目标是完成太空作业。目前太空作业的主要内容就是修复载人航天器或其它航天器上的受损部件。美国人曾通过太空行走修复了“天空实验室”、“太阳峰年卫星”和“哈勃”空间望远镜。苏联宇航员则通过太空行走修复过“礼炮”号空间站和组装、维修“和平”号空间站。当前正在建造的国际空间站，更是需要航天员进行多次出舱活动，才能在轨组装完成。

说到太空维修，还有一项世界纪录――至今出舱行走次数最多的航天员，苏联的索洛维耶夫，他出舱16次，累计在太空行走77小时41分钟。因为索洛维耶夫的技术十分高超，最重要的是当年“和平”号空间站运行到最后几年时老出故障，所以“和平”号一出故障就派索洛维耶夫出舱修理，从而成就了他出舱活动次数最多的世界纪录。索洛维约夫不仅在太空行走的次数和太空停留时间上是“世界冠军”，而且在4个月内完成14次太空行走，即在一定时期内完成太空行走的频率上也是“世界冠军”。

而“哈勃”空间望远镜的维修则最有意思。当时“哈勃”需要更换电源，曾给鲸、大象和犀牛等许多动物动过手术的兽医利纳汉，因为手指十分灵巧，荣幸地被委以重任。此次更换电源工作被美国比喻为施行“心脏手术”，是因为里面空间狭小，行动不便，而且电缆如麻，密如蛛网，仅接头就有36个之多，头绪很乱，替换工作的复杂程度不亚于心脏手术。其次，这个装置负责“哈勃”望远镜的全部能源供应，如同人的心脏向人的全身供应血液一样。第三，为了防止航天员被电击，在整个“手术”期间，“哈勃”望远镜必须全部断电，但时间还不能拖得太长，据计算，“哈勃”停电不能超过10小时，否则太空低温环境可能会损坏望远镜上的设备。结果兽医利纳汉不负众望，快速、准确地拆除了旧电源控制装置的36个接头，然后又快速、准确地安装上新电源控制装置。利纳汉开玩笑说，他好像是在“耍蛇”。

对于中国的载人航天工程来说。“神舟”5、“神舟”6的成功发射和安全返回，标志着我国载人航天历史性的突破，是我国载人航天工程的第一步。“神舟”7的航天员出舱活动则是载人航天工程第二步的开始，下一步则要攻克空间交会对接技术，最终将建造出长期有人照、短期自主飞行的大型空间站。中国载人航天专家有句口头禅：“造船为建站，建站为应用。”“神舟”号系列飞船的最终用途是为空间站提供运输服务，未来的中国载人航天会更加美好。