15分鐘到最長8小時,中國空間站航天員首次出艙,得益於兩大利器

資訊     2021年07月04日

2003年楊利偉乘坐神舟五號載人飛船成功進入太空,正式拉開了中國載人航天的大幕,那一次楊利偉在太空繞地球飛行14周,歷時21小時23分鐘。時隔18年,6月17日我國的神舟十二號載人飛船成功進入太空,三名太空人入駐我國自主的空間站,目前尚未組建完成,是天和核心艙和天舟二號的組合段,這也正式意味著中國人終於進入了自己的空間站,三名航天員將執行3個月的留守任務。

就在今天我國空間站的三名航天員聶海勝、劉伯明和湯洪波執行了出艙任務,上午8時11分天和核心艙節點艙艙門被成功打開,截止到11時02分劉伯明和湯洪波先後出艙成功進入太空,而航天員聶海勝留守空間站配合劉伯明和湯洪波的出艙任務。下邊的圖片是天和核心艙全景攝像機d拍攝的出艙畫面,圖片中是航天員劉伯明。

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可以看到此次劉伯明是藉助於天和核心艙上攜帶的機械臂出艙執行任務,而湯洪波需要輔助劉伯明完成任務,他需要從出艙口爬行到任務點,由於太空的失重在這裡湯洪波主要應用的是雙臂的力量,在艙段上前行。可以先來欣賞一波美麗的地球,這是由天和核心艙艙外全景相機A拍攝的,地球看上去非常漂亮。

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上一次中國載人航天執行出艙任務的是翟志剛,2008年神舟七號載人飛船成功升空,翟志剛執行出艙任務,在2008年9月27日16點45分17秒翟志剛向太空邁出了第一步,至16時59分結束太空行走,整個出艙任務持續不到15分鐘。而就在今天我國空間站三名航天員進行首次出艙任務,這是時隔13年我國載人航天的又一次突破。

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據悉,此次出艙太空行走世間最長可以持續到8小時,從15分鐘到最長8小時這是一次質的飛躍,其實這要得益於兩大殺器,它們分別是機械臂和飛天艙外航天服。

天和核心艙上的機械臂

中國空間站首次出艙任務會有兩名航天員通過節點艙出口進入太空,他們分別是劉伯明和湯洪波,聶海勝會留守在核心艙進行配合控制。下圖就是天和核心艙內定向攝像機b拍攝的,畫面中的主角就是聶海勝,他需要從自己的視角觀察出艙人員執行任務的情況,尤其是機械臂操作情況。

同時出艙的兩名航天員也有各自的任務,走兩個不同的路線,主要操作的航天員劉伯明要通過機械臂轉移到作業點,這是新型的出艙移動方式。另外湯洪波的路徑就比較傳統,他主要是起到輔助配合的作用,他需要刷先從出艙口爬行到作業點,整個路徑長度在8米左右。

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天和核心艙上配備的機械臂被認為是我國目前技術難度最大、智能程度最高以及系統最複雜的空間智能系統,此前美國太空司令部司令詹姆斯·迪金森就曾向美國國會表示「中國的一個外星配備了機械臂,這種衛星可以靠近敵方太空飛行器並使其失效」,我們知道是美國的一種碰瓷方式。

而天和核心艙上的機械臂智能化要更高,它可以進行艙外設備的維修更換、艙外負載的搬運工作、飛行器捕獲和輔助對接以及支持航天員的出艙活動等等。可以說這一次機械臂輔助航天員的出艙活動,只是它非常小的功能之一罷了。

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飛天艙外航天服

航天員出艙並不是很多人現象中那麼簡單,打開艙門直接出艙,它有多種形式,例如計劃內的出艙活動、計劃外的出艙活動以及緊急出艙活動,同時根據出艙的目的性還會分為四種:第一種是技術驗證,例如2008年航天員翟志剛的出艙活動,整體時間不到15分鐘,主要是為了驗證;第二種是組裝;第三種是維修;第四種是回收和釋放。

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航天員出艙要面臨的是絕對真空和失重,所謂的「太空行走」實現不了,因為在太空中最重要的是雙臂運動,可以用來攀爬前行,而雙腿一般是用不上的。

飛天艙外航天服可以看成是一個微型的載人太空飛行器,技術超級複雜。尤其是材質的選擇至關重要,需要滿足柔軟性、耐磨性、耐高溫、耐腐蝕以及耐燃燒的需求,同時還必須要防輻射。此次中國空間站兩名航天員使用的是飛天艙外航天服,重量在130公斤左右,組裝高度2米,雖然很重但是整體非常靈活,畢竟在外太空是失重的,安全性和靈活性至關重要。

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而在面窗採用四層結構,裡面兩層採用的是充壓結構,分別充滿高純氮氣和防霧劑,最外層是防護面窗,採用的是鍍金結構,因此看上去是金黃色的,它起到濾光作用。因為在太空中長時間執行任務會通過太陽直射半球和背光區,在直射半球由於太空光線較足因此需要濾光窗,在背光區就可以不用濾光窗了。

總結

中國空間站航天員的成功出艙執行任務,硬體只是一方面,其實航天員的辛苦訓練不應該被忽略。太空行走實際上主要靠的是「手」,也就是上肢力量,航天員訓練的時候需要穿著重達200公斤以上的水槽訓練服,在水下連續訓練數個小時,並且男女航天員的訓練標準是一致的,女性航天員面臨的壓力可能就要更大一些。未來幾年期望見到我國的女性航天員進行太空行走。

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文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。