引言 9月25日,3名航天员将乘神舟七号飞船飞向广阔无垠的太空。 这次载人航天飞行,将以中国人首次完成太空行走的壮举而载入中华民族史册。太空行走,举世瞩目。它意味着什么?需要闯过哪些关隘?在中国载人航天工程中占有什么样的地位和作用?请听航天专家细细道来。太空行走资料图片
人类第一位完成太空行走的人列昂诺夫返回地面后创作的太空行走印象画。刘少龙提供
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太空行走不是闲庭散步 金秋,又一个收获的季节。中国航天人经过数年艰苦攻关,终于迎来了“神七”飞天这个历史性时刻。在酒泉卫星发射中心,中国载人航天工程副总指挥张建启信心百倍地宣布:“神七”任务将实施我国载人航天首次出舱活动。
1965年3月18日,前苏联宇航员列昂诺夫以其几十分钟的太空出舱历险经历,成为人类历史上第一个完成太空行走的人。
如今,太空行走作为衡量一个国家载人航天技术是否成熟的三大标志之一,已经成为组装空间站、航天器维修、空间科学实验,乃至未来建造月球基地或登陆火星过程中不可或缺的核心技术。
斗转星移。今天,中华民族也将踏上太空行走的征程。中国载人航天“三步走”发展战略明确提出,要在第二步发展过程中突破出舱活动技术,亦即太空行走技术。根据“神七”任务,三名航天员将有一名在返回舱负责技术支持,另两名航天员进入轨道舱兼气闸舱,并配合完成出舱活动准备,最终由一名航天员完成太空行走,取回科学实验样品。
所谓太空行走,就是航天员离开飞船、航天飞机和空间站,进入空旷的宇宙空间(包括在月球、火星和其它天体上),完成各种任务的过程。
据记载,早期的太空行走被当成是一种试验和演示,它到底有什么作用和意义,人们不甚了了。1973年,美国一个空间实验室刚一送上轨道就发生故障,太阳能帆板打不开了,后来,航天员太空行走,才使它起死回生。至此,人们才明白,航天员太空行走不是闲庭散步,而是为了完成那些自动化机械无法完成的诸多任务。
正如载人航天工程副总指挥张建启所说:“神七”任务是承上启下的关键之战,突破航天员出舱技术,将为下一步空间站的建立奠定技术基础。
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太空行走要靠手来“走” 承载着中华民族厚望的“神七”航天员,即将漫步苍穹,在太空中展示中华儿女的英姿和风采。
太空其实没有路,更谈不上大马路和人行道。航天员究竟怎样走呢?专家告诉我们,在太空中,航天员身体处于漂浮状态,在失重状态下航天员移动身体,不是用脚,而是用手,用手抓住系绳或航天器外表的扶手,或者借助于特制的太空机动装置。
早期航天员出舱,是靠航天器延伸出来的系绳移动,一拉绳子就可以移动身体,这种靠系绳牵着走的方式,被专家们形象地称之为“脐带式行走”。受制于脐带长度,航天员只能在航天器附近活动。另外,航天员还可用手握住航天器外表面的一个个扶手来回移动身体,如同登山运动员的移动。还有一种行走方式,就是通过机械臂,人站在机械臂的末端,然后伸出机械臂,把航天员送到作业面进行工作。
到美国航天员阿姆斯特朗背着便携式环控生保系统登上月球之后,人类在航天活动中终于剪断了与母舱之间的脐带。
至今,各国专家已经研发出多种专用的太空机动装置。航天员只要背上这一装置,通过手来操作电钮,就可以控制分布于上下、左右、前后的几十个喷管进行喷气,实现太空中全向移动,速度可以从15厘米/秒到最快的3米/秒。
中国航天员首次太空漫步,尚没有装备太空机动装置。不过,不久的将来,国产太空机动装置一定会伴随中国航天员在太空中大显身手。
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太空行走要过三道关 在许多人的想象中,太空行走摆脱了重力的束缚,悠闲、舒适、潇洒。其实,这是一个误区。因为看上去安详宁静的太空实际上危机四伏。
中国空间技术研究院庞之浩研究员把太空视为“生命的杀手”,认为航天员出舱是在与“死神”打交道。此话并非危言耸听。太空一是没有气体,没有压力,没有氧气;二是有杀伤力巨大的强辐射;三是温差大,阳照面温度高达120摄氏度,没有阳光照射时则会骤降至零下100摄氏度左右。航天员不能直接暴露在太空中,必须有高技术装备的防护。
航天员要完成太空行走,必须突破舱外航天服、气闸舱和航天员训练三道技术难关。
舱外航天服,世界上最复杂最昂贵的服装。因为它实际上是一个小型载人飞行器,不仅要有环境防护系统,具有足够的强度,防止辐射、微流星和空间碎片对航天员的伤害;还要有生命保障系统,可为航天员出舱活动提供适当的大气压力、足够的氧气、适宜的温湿度,以保障航天员的生命活动需要;同时还要能提供可靠工效保障及遥测通信保障等。
以前,只有美俄两国拥有自主研制的舱外航天服。如今,执行“神七”任务的航天员将穿着我国研制的舱外航天服完成出舱活动。据介绍,我国研制的舱外航天服每套总重约120公斤,性能可与国外航天服相媲美,价格则较低,称得上物美价廉。
气闸舱,一舱两用,兼管生活和出舱。要从航天器出舱,进入太空,必须有气闸舱。因为如果没有气闸舱,不能实现舱内泄压,朝里开的舱门都打不开。即使能打开门,如果里面气压高,人就会像炮弹一样冲出去,这是很危险的。所以,要在座舱和真空之间设置一个气闸舱。气闸舱的工作原理和船闸相似。船闸利用向两端有闸门控制的航道内灌水、泄水,来控制水位升降,使船舶能够克服水位落差而顺利通行。气闸舱也有两个气闸门,航天员先从密封座舱进入气闸舱,把内门关上,穿好舱外航天服,进行吸氧排氮,并逐渐进行泄压,直至舱内气压和外界相等,就可以打开外舱门,进入太空。
我国研制的神舟飞船是三舱式飞船,设有轨道舱、返回舱和推进舱。神舟七号为了出舱需要,把轨道舱兼做气闸舱,使之具有泄压和复压功能,航天员通过这个舱就可以安全完成出舱和进舱活动。
在气闸舱里,航天员要完成吸氧排氮过程。在大气环境中,人体血液组织里含有21%的氧、79%的氮气,到了真空以后,气体就会往外跑,氧气跑出来不会损害身体,但是氮气排不出来就容易患减压病,所以航天员出舱前要穿好舱外航天服,并通过吸纯氧来排出体内的氮气,以防患减压病。
至于航天员,则是出舱活动的核心。航天员要掌握复杂的出舱装备和活动要领,需要在地面进行充分训练和精心准备。
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