一套衣服一艘船
“艙外航天服是最難的一個,它的研制進度決定了發射時間”
美國人在登月之前,曾搞了一個雙子星座計劃積累經驗。這項計劃前后共進行了5次太空行走,為阿波羅航天員最終在月球上行走提供了寶貴的經驗。其中,最重要的一條就是“要確保太空行走的安全,最好的手段是提供可靠的艙外航天服”。
龐之浩對《中國新聞周刊》說,艙外航天服就像一艘五臟俱全、功能完備的“柔性小飛船”,不僅可以把航天員與太空的惡劣環境隔開,防止強輻射、微流星和空間碎片對航天員的傷害,還能提供一個確保航天員生命安全的生存環境。
艙外航天服的氣壓調節是關鍵,不能出現一絲漏氣,否則將危及航天員的生命。龐之浩,即使俄美在實現太空行走40多年后的今天,他們的艙外航天服仍時常出現問題。
美國航天員塞爾南一次執行太空行走任務,用力過猛,導致艙外航天服的背部外層破裂,他的后背很快就被強烈的太陽光灼傷。最后,塞爾南不得不在另一名航天員的幫助下才得以返回艙內。
2007年,美國“奮進”號航天飛機的兩名航天員在艙外作業,其中一人發現自己左手手套出現一個小洞。雖然沒有穿透到里層,但地面人員還是要求他返回密閉艙。這名航天員不得不提前兩小時結束他的太空行走。
一位航天專家告訴《中國新聞周刊》,在神舟七號需要攻克的難關中,“艙外航天服是最難的一個,它的研制進度決定了發射時間”。
中國載人航天工程新聞發言人近日對媒體說,中國自主研制的艙外航天服,已經過專家嚴格評審,各項技術指標完全滿足神舟七號飛行任務需要。這位發言人還透露,艙外航天服每套總重量約120公斤,造價3000萬元人民幣左右。
據《中國新聞周刊》了解,盡管中國自主研制的艙外航天服已通過評審,但為了航天員的安全,仍向俄羅斯購買了一套艙外航天服。最終選哪套出艙,還要根據最后性能對比的結果決定。如不出意外,神舟七號航天員將穿著“中國制造”的航天服出艙,完成具有歷史意義的太空行走。
根據航天員出艙時是否系帶,太空行走可分為“臍帶”式和“自主”式兩種。
“臍帶”式行走是用一條系帶把航天員與航天器像嬰兒與母體一樣連接起來,航天員在艙外活動時所需的氧氣、壓力、電源和通訊等生命保障系統都由這條“臍帶”提供。
這種方式簡單、安全,技術容易實現,但缺點是受“臍帶”長度的限制,航天員只能在航天器附近活動,太遠容易出現“臍帶”纏繞,使航天員像嬰兒一樣窒息死亡。
蘇聯在太空行走第一人列昂諾夫出艙以后,美國從“阿波羅”飛行開始,航天員在太空行走時都不再使用“臍帶”式,而采用“自主”式,即航天員在太空行走時使用一種外形像一個大背包的便攜式生命保障系統。
1984年,美國航天員布魯斯·麥克坎德利斯二世背著噴氣式發動機,完全脫離“挑戰者”號航天飛機進入太空。
麥克坎德利斯二世背上的噴氣式發動機看上去更像是一把椅子,也有人稱它為“太空摩托”。它屬于載人機動裝置,能夠為航天員移動提供動力,并可控制移動的方向和速度。
“自主”式行擴大了航天員的活動半徑,使他們可以到遠離航天器100米的空間活動。但這也增加了危險,一旦發生事故,航天員可能就再也回不來。
據《中國新聞周刊》了解,神舟七號航天員將采用“自主”式太空行走,不需要“臍帶”為航天員提供保障。但為了安全,仍會在航天員與飛船之間系一根安全繩。
穿越生死之門
開關艙門這項看似簡單的活動步驟卻多達幾十項
航天員進行太空行走時,最麻煩的事要算進出氣閘艙了。一般沒有兩三個小時,根本沒法通過,即便只是出去幾分鐘。那么,氣閘艙有什么用呢?
氣閘艙又叫氣壓過渡艙,它像一道位于飛船與太空之間的閘門,既可阻斷兩邊氣體的自由流通,又可讓航天員進出。
航天員出艙時必須要打開艙門,如果艙門直接面對太空,兩邊巨大的壓力差,不僅會使艙內的空氣立刻泄漏掉,而且還會讓航天員像炮彈一樣沖出去,非常危險。
龐之浩說,目前經常執行太空行走任務的國際空間站和航天飛機,均設置有專用的氣閘艙。據《中國新聞周刊》了解,神舟七號的氣閘艙并不是專門添加的,而由此前的軌道艙改造而成,改造后的軌道艙有兩扇艙門,內側的與返回艙相連,外側的通向太空。
神舟七號航天員出艙時,兩名航天員首先由返回艙進入氣閘艙,然后關閉氣閘艙內側的艙門,接著在氣閘艙內穿好艙外航天服;給氣閘艙逐步泄壓,并吸氧排氮;直至真空狀態——與太空中一致;最后,再打開氣閘外側的艙門,一名航天員出艙,進行太空行走,另一名航天員則留在氣閘艙內協助。
返回時,則正好相反。整個過程如同船舶通過江河上的水閘。
氣閘艙的另一個作用是航天員在出艙前,要坐在這里吸一兩個小時的純氧。這主要是為了預防減壓病。
艙外航天服盡管可以提供適當的大氣壓力,保障航天員的生命和工作需要,但如果壓力過大,會使航天服僵硬,穿上后行動不便。因此,艙外航天服內的壓力要比身體承受的正常壓力低很多。
壓力降低后,原來溶于人體組織和體液中的氮氣就會析出,形成氣泡(氣體在液體中的溶解度隨著壓力的降低而減少)。這些氣泡如果出現在皮膚,會像螞蟻爬一樣,瘙癢難忍;如在關節及其周圍組織,會引起關節疼痛;如在肺小動脈或肺毛細血管,會引起咳嗽、呼吸困難;如在神經系統或血管內,則會導致死亡。這就是減壓病。
因此,航天員在進行出艙活動時,必須吸足一兩個小時的純氧,把體內氮氣的含量降到最低。
在太空飛行中,飛船的艙門被稱為“生死之門”。如果關閉不牢,就有可能導致船毀人亡,歷史上曾有過教訓。因此,開關艙門對于神舟七號而言也是一個生死考驗。
搭載神舟六號的航天員費俊龍曾介紹說,開關艙門這項看似簡單的活動步驟卻多達幾十項。據了解,神舟七號的艙門已做過數百次試驗,3名航天員也進行了訓練,都可獨立完成開關艙門的操作。
事實上,在進行太空行走的過程中,操作的步驟和程序極其重要?!吧衿摺鄙系呐撻T密閉快速自動檢測裝置,也能隨時監控艙門密閉狀況。
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