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航天员完成太空行走,要经过至少八个步骤,其间必须经受骤冷骤热、微流星体及轨道碎片撞击、热辐射等考验
如果说“神七”航天员在地面上的训练可以用“磨难”二字来形容,那么,其太空行走绝对称得上是“历险”。
严格讲,“太空行走”其实并不是行走,因为太空中根本就没有路。它指的是航天员身着舱外航天服,在航天器舱外进行作业,以及依靠自身携带的生命保障系统,在月球、火星等其他天体表面进行科学探索的“舱外活动”。那么,“神七” 航天员的太空行走,将经历哪些步骤呢?答案是八大步:
第一步是选择窗口。
飞船进入太空后,航天员通常需要2天左右的时间,来适应太空飞行过程中的微重力环境,之后就可以根据舱外的太空环境,选择太空行走的“窗口”(太空行走的最佳时间间隔)。
通常,专家们会根据以下几个因素来选择“窗口”:要有效避开太阳爆发性活动期、南大西洋辐射异常区,以及较大的空间碎片,以免对航天员的身体和安全造成伤害;太阳的光照条件要适中,否则,从零上120多摄氏度到零下100多摄氏度的巨大温差,将对航天员及舱外航天服形成巨大挑战。
此外,为确保太空行走的过程能被完整、有效地监控、记录下来,飞船及航天员最好是在地面站能够测控、覆盖的范围内活动。
第二步是进入气闸舱。
“神七”将搭载3名航天员,在进行太空行走前,其中两名航天员进入气闸舱,另一名则留在返回舱内,负责监视飞船的运行状态。
气闸舱是“神七”实现关键性技术突破的具体体现之一,是专门供航天员进入太空或由太空返回舱内所用的气密性装置。它有两个气闸门,与密封座舱连接的是内闸门,另一个是可通向太空的外闸门。当航天员准备出舱活动时,通常先给内闸舱加压,随后通过内闸门进入气闸舱。
第三步是穿舱外航天服。
舱外航天服是本次“神七”技术创新的另一个关键点。它由舱外压力服、真空屏蔽隔热服和背包式生命保障系统组成,结构复杂,科技含量很高,俨然一个小型航天器。目前,我国自主研发的舱外航天服已经制成,但此前我国曾从俄罗斯购买了全套的舱外航天服,究竟让“神七”航天员穿着哪套舱外航天服进行太空行走,将由专家们研究决定。
舱外航天服是航天员进行太空行走时的“保护伞”。太空中,阳光照射之处的温度可高达120多摄氏度,而背着太阳的一面,温度又会降到冰点以下。如此骤冷、骤热的变化,对舱外航天服的材料及防护层提出了特殊的要求:它必须能防止真空、热辐射等对人体的危害,必须具有气密、承压、隔热、调温和抗微流星体及轨道碎片的性能,还要具有完整的生命保障系统以及一定的在轨机动能力等。
第四步是吸氧排氮。
综合多种因素考虑,舱外航天服内的气压往往小于一个大气压。气压的降低会带来新的问题:如何保证航天员的生理健康。
由于人体血液中融有一定的气体,人在进入低压环境时,这些气体(特别是氮气)就会分离出来,在血管内形成气泡。过大、过多的气泡会压迫人体内部的组织,从而引发皮肤瘙痒、关节或肌肉疼痛、咳嗽和胸闷等疾病,严重时还会出现中枢神经系统症状等,这就是航天医学中所说的“减压病”。
为解决这一问题,航天员在出舱前,要先在纯氧环境中停留一定的时间,使体内氮气释放出来,以减少发生“减压病 ”的几率。这个过程被称为“吸氧排氮”。
第五步是打开外舱门,开始进行太空行走。
前四个步骤完成后,航天员便可以通过泄压阀泄压,在气闸舱内的气压与外太空的接近时,安全地打开舱门。留在舱内的航天员,负责在舱外同伴“行走”过程中出现意外时伸出援手。
由于舱外环境极端恶劣,所以,太空行走充满了风险。以往其他国家航天员进行的太空行走,虽然没有出现过重大事故,但航天服制冷系统失灵、航天员身体不适、外舱门不能关严、航天服被微流星体局部损坏等小问题却不断出现。
“神七”航天员进行的太空行走,将是中国人的首次太空漫步,其主要任务是检验太空行走设备、积累相关经验。所以,其在舱外停留的时间估计在半小时左右,而且不会远离飞船。
第六步是释放小卫星。
太空行走结束后,航天员会从气闸舱中取出小卫星,并将其释放到太空中。它将承担起监测飞船运动状态和进行其它科学观测的任务。这一步骤是本次太空行走计划特意安排的。
第七步是返回气闸舱。
航天员成功释放小卫星,圆满完成本次太空行走任务后,会打开气闸舱的外闸门,返回气闸舱,然后关闭外闸门,打开压力气瓶的开关,向气闸舱内充气,使其复压。
第八步是返回主舱。
当气闸舱的压力与主舱平衡时,航天员便可以通过内闸门返回主舱,为太空行走画上完美的句号。
(编辑:周鹤 肖莹 美编:苑立荣)