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-杨孝文
虽然太空行走困难重重,幸运的是,人类太空行走期间从没有发生过灾难性事故
这是一个写入历史的日子。2008年9月25日“神舟七号”飞船发射,27日,中国航天员出舱“太空行走”, 这是中国宇航员首次出舱。而在此之前,人类的太空行走经历了艰难的历程。
漫步太空
据说早在18世纪就有人出版过人在月面上行走的科幻小说,但是真正将科学幻想变成科学现实还是上世纪初的事。 第一个在科学意义上提出太空行走设想的是俄罗斯的科学家齐奥尔科夫斯基,在他撰写的《太空旅行》一书中,不仅提出了人 在太空行走的可能性,而且还提出要实现太空行走必须要给行走者提供航天服、气闸舱和安全绳索。在当时条件下他还对航天 服的结构和工作原理进行了大量的研究。
太空行走,又叫太空漫步,但其专业名称应该是“舱外活动(EVA)”,指一名远离地球进入太空的宇航员在飞船 外所做的工作。舱外活动主要在围绕地球轨道运行的飞船外进行,但是在月球表面进行舱外活动也属于太空行走,一般称之为 “月球漫步”。在最后几次登月任务(“阿波罗15”、“阿波罗16”和“阿波罗17”)的回程中,指挥舱驾驶员曾进行 过一次舱外活动,目的是取回一个胶卷盒,而登月舱驾驶员处于直立船外活动状态(只有一部分身体在舱外),对他进行策应 。这些在返回地球的过程中进行的舱外活动是迄今为止人类在深层太空进行的唯一一次太空行走。
由于早期太空飞船的设计有很大不同,所以当时的两个航天大国美国和苏联给舱外活动下的定义也不相同。俄罗斯人 的定义是,宇航员处于真空环境下便属于舱外活动。而美国人给舱外活动所下的定义是,宇航员给舱外机动单元(EMU)接 通电池,舱外活动才算正式开始。
舱外活动又分有安全带活动和无安全带活动。有安全带活动是指用系管将宇航员与飞船连接起来,氧气可通过这根小 管子进行输送,宇航员返回飞船时不需要推动力。这根安全带起到供氧等支持生命的作用,所以它又被称作“脐带”。无安全 带太空行走方法,仅在1984年利用载人机动单元(MMU)进行的3次任务中和1994年进行的简化舱外活动营救设备 (SimplifiedAidforEVARescue)飞行试验中使用过。简化舱外活动营救设备是美国有安全带舱外 活动中佩戴的一个安全装置。一旦安全带意外断裂,这套设备可以确保宇航员返回飞船。我国宇航员首先进行的是有安全带舱 外活动。
危险重重
因为舱外活动有很大的不可预测性,所以风险很大。第一个不得不认真研究的风险是与太空碎片相撞。在地面以上3 00公里的轨道以每秒7.7公里的速度飞行,同时还要一丝不苟地完成舱外活动任务,其难度可想而知。每一项航天任务都 会产生更多的太空碎片,因此舱外活动的宇航员与太空碎片相撞的可能性越来越大。
舱外活动不得不面对的另一个危险是,虽然在星城加加林训练中心的水下实验室和美国宇航局的中立浮力实验室内的 仪器中能进行舱外活动仿真模拟,但是在任务执行前很难再现真实的太空环境。因为风险极大,舱外活动中存在的大量风险会 给宇航员造成很大压力,所以太空行走并未列入例行性任务,只有发现问题或偶尔执行操作任务时,才会进行太空行走,这也 是各国在发展航天项目时,首先完成载人航天,然后才考虑太空行走的一个重要原因。
太空行走可能遇到的其他问题还有:太空行走宇航员与太空飞行器分开,太空服破损,这种情况可导致太空服减压, 此时如果宇航员没有及时进入增压太空舱,将会导致因缺氧而迅速死亡。
过去曾有一名宇航员遇到太空服出现小洞的情况。在STS-37任务期间,一根小棍戳穿了一名宇航员的手套,这 名宇航员的名字并未公开,但是他不是杰瑞·罗斯就是杰伊·艾普特,因为当时执行太空行走任务的就是他们两个人。然而, 这个小棍戳穿手套后被卡在原处,因此太空服并没有明显减压。事实上,直到这名宇航员安全回到“亚特兰蒂斯”号航天飞机 里面,才注意到手套被扎了一个小孔。
太空行走第一人列昂诺夫的舱外活动也并非一帆风顺。在太空行走期间,列昂诺夫的太空服因为过度膨胀,导致他无 法重新进入“黎明2”号飞船内,而且衣服还封死了飞船密封舱的门。由于他呼吸的是纯氧,所以他可以将太空服内的压力减 小到4磅/平方英寸(28千帕)以下,从而顺利爬进了飞船。
幸运的是,到2008年为止,人类太空行走期间并没有发生过灾难性的事故,也没有宇航员丧生。然而,考虑到舱 外活动固有的风险和它给宇航员造成的风险,现在一些科学家正在为外部施工工作研发遥控机器人,尽可能减少人类进行舱外 活动的必要。
太空行走第一人
亚历克西·阿列克谢·列昂诺夫1934年5月30日出生于苏联克麦罗沃州利斯特维扬卡市,现在是退役的俄罗斯 宇航员,空军将军。1965年3月18日,列昂诺夫完成了人类太空史上的壮举----太空行走,成为太空行走第一人。
列昂诺夫是1960年入选苏联第一批宇航员的20名空军飞行员之一。他的首次太空行走原定在“东方11”号任 务中,但是,这次任务被取消了。他的这次具有历史意义的首次太空行走是在“黎明2”号任务中完成的。
1965年3月18日,他穿上白色宇航服,首次太空“出舱”,飘出飞船5.3米,这也是安全索的最大长度。他 落在飞船的顶部,在那里停了几分钟,最后将自己拉回到飞船入口。此时他发现,宇航服像气球一样膨胀了起来,他无法钻进 舱门。无奈之下,他只好打开阀门,放出宇航服中的空气,将压力降低了一些,才成功地返回舱内。他在舱外总共活动了12 分钟。为了这次任务,列昂诺夫接受了长达8个月的炼狱般的失重训练。
1968年,列昂诺夫被选为“联盟”号火箭绕月飞行任务的指令官。但这一项目所有无人试验飞行都失败了,而且 当时前苏联与美国正展开太空竞赛,美国的“阿波罗8”号任务已经取得成功,所以,“联盟”号火箭绕月飞行计划只好取消 。列昂诺夫还被选为搭乘LOK/N1飞船登陆月球的第一位俄罗斯人,按照计划,列昂诺夫将在两艘探月飞船间完成危险的 太空行走。但是,这次登月计划最后也被取消了。
进行历史性的太空行走两年之后,列昂诺夫乘坐一辆豪华轿车前往克里姆林宫参加政府组织的招待会。一个枪手走近 轿车,向他开枪,两颗子弹擦破了他的外衣,第三颗子弹滑过他的脸。结果发现,原来枪手把列昂诺夫误认为苏联领导人勃列 日涅夫。
这一刺杀事件并没有阻碍列昂诺夫的航天之路。他还差点成为1971年前往俄罗斯第一个载人空间站“礼炮1”号 的“联盟11”号飞船任务组的指令官。只是因为他手下的宇航员被怀疑患有肺结核,他的任务组被后备机组顶替。
本来,列昂诺夫将负责指挥下一项前往“礼炮1”号空间站的任务组,但“联盟11”号的机组成员遇难,空间站失 去了联系,列昂诺夫再一次与这个空间站失之交臂。在接下来的两次前往“礼炮”号空间站的任务(实际上是“阿玛兹”军用 空间站)要么发射失败,要么发射后不久坠毁,列昂诺夫的机组成员只能等待时机。而到“礼炮4”号进入轨道时,列昂诺夫 已经转向了一项更有意义的工程。
列昂诺夫的第二次太空之旅同样具有深远意义,他在美国和前苏联首次联合进行的“阿波罗-联盟”号任务,也就是 “联盟19”号任务中担任苏方指挥。从1976年到1982年,列昂诺夫曾担任宇航员小组的指令官(首席宇航员),他 还是加加林宇航员训练中心的副主任,负责监管宇航员的训练。列昂诺夫于1991年退休。鲜为人知的是,列昂诺夫是一名 很有造诣的画家,他把画笔和画纸带到太空,在太空画地球,称得上是第一位进入太空的画家。
根据科幻作家阿瑟·C·克拉克的小说改编的影片《2001太空漫游》1968年上映后,克拉克在小说《201 0:奥德赛之二》的注解中写道,列昂诺夫曾经对他说,影片中的月球、地球和太阳的平面图简直就是他1967年所作的画 《走近月球》的翻版。只有画中从对角线取景的部分没有被复制到影片中。克拉克至今保留着一幅签名的素描。它是影片上映 后列昂诺夫亲手所画,一直挂在克拉克办公室的墙上。克拉克的小说《2010:奥德赛之二》便是献给列昂诺夫和安德烈· 索果洛夫的,书中虚构的宇航员亚历克西·列昂诺夫就是借用他的名字。
女性圆梦太空
列昂诺夫开创了人类太空行走的历史,1965年6月3日美国宇航员爱德华·怀特也第一次圆了美国人的太空行走 梦。除此之外,两位巾帼英雄也分别为自己的国家赢得了荣誉,在航天史上留下了她们的名字。一位是苏联女宇航员斯韦特兰 娜·耶夫基叶夫娜·萨维茨卡娅,她是第二个进入太空的女性,是第一个进行太空行走的女性;另一位是凯瑟琳·德薇尔·萨 利文。
萨维茨卡娅出生于1948年8月8日,她的宇航员之路不仅缘于她对航天事业的天生喜爱,还因为她父亲的影响。 耶维尼·萨维特斯基曾是苏联防空部队副司令,二战王牌飞行员,两次获得苏联英雄称号。在父母的一再坚持下,萨维茨卡娅 课外之余还报名参加音乐、英语和游泳培训课程。她酷爱读书,还喜欢滑冰和赛跑,16岁时立志成为飞行员,并瞒着父母申 请参加一所业余飞行学校的培训课程。
由于年龄原因,萨维茨卡娅无缘接受飞行训练,但却开始进行跳伞培训。萨维茨卡娅的父亲在她的书包里发现了一把 配合降落伞使用的小刀,最终发现了女儿的秘密。他不但没有阻止,反而鼓励女儿实现自己的理想。
在父亲的大力支持下,萨维茨卡娅17岁开始尝试从同温层进行高空跳伞,如果成功这将打破世界纪录。她从142 52米的高处跳下飞机,下落14公里后,她才开始打开降落伞。到1965年17岁生日时,她共计完成450次跳伞。1 8岁开始接受飞行员培训,并进入苏联著名的航空工程学院——莫斯科航空学院(MAI)学习。20岁时,萨维茨卡娅驾驶 一架雅克18型训练机完成了第一次单飞。
她在1980年加入苏联宇航员队伍,开始为即将展开的航天飞行任务做准备。萨维茨卡娅在1982年开始了第一 次太空飞行,成为了世界上第二位进入太空的女性。萨维茨卡娅还成为世界上第一位进行太空行走的女性。
本来,她被指定在国际三八妇女节那一天,指挥一个全部由女宇航员组成的机组前往“礼炮7”号轨道站,不过因“ 和平号”空间站问题,以及准备同空间站对接的“联盟T”飞船的数量有限,这一任务遗憾地取消,使萨维茨卡娅失去了一个 再创历史的机会。1993年,她离开了宇航员队伍,从此再未进行过航天飞行。
苏联女宇航员顺利完成了太空行走,这让美国宇航局如坐针毡,决心让美国女宇航员完成这一壮举。每一位美国女性 都应该感谢凯瑟琳·德薇尔·萨利文,是她为美国女性圆了太空行走的梦想。
萨利文出生于1951年10月3日,1978年1月加入美宇航局,1979年8月成为一名宇航员。萨利文参加 的第一次航天飞机任务是STS-41G,1984年10月5日从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,机组人员共7人。
在为期8天的任务中,机组人员释放了地球辐射收支卫星(ERBS),利用OSTA-3集装包和大幅照相机(L FC)对地面实施科学观测,使用肼燃料通过轨道加油系统进行卫星加油演示;实施大量舱内试验,激活8个“特制通道”(G etawaySpecial)容器。萨利文和机长李斯特玛还成功实施了3个半小时的太空行走,展示真正卫星加油的可行 性,使其成为第一个实施太空行走的美国女性。执行STS-41G任务的航天飞机在197.5小时的任务时间内绕地球飞 行132圈,于1984年10月13日在佛罗里达州肯尼迪航天中心着陆。随后,萨利文又两度飞赴太空,在太空逗留的时 间累计达到532个小时。
太空行走纪录多多
人类第一次舱外活动是由前苏联宇航员亚历克西·阿列克谢·列昂诺夫于1965年3月18日在执行“黎明2”号 飞船任务时完成的。
美国宇航员第一次舱外活动是由爱德华·怀特在1965年6月3日执行“双子座4”(Gemini4)号任务时 完成的。
在月球行走而不是太空行走中执行的第一次舱外活动,是由美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗在1969年7月20日完 成的,当时“阿波罗11”号登月舱在月球表面着陆。阿姆斯特朗和伙伴巴兹·奥尔德林一起执行了这项任务,他们的舱外活 动持续了2小时32分。
第一次无安全带太空行走是由美国宇航局宇航员布鲁斯·麦克坎德雷斯二世于1984年2月7日执行“挑战者”号 的STS-41-B任务时完成的。在这次持续5小时55分的太空行走期间,宇航员罗伯特·斯图尔特紧紧跟随在他后面, 以防万一。
第一次执行舱外活动的女宇航员是斯韦特兰娜·耶夫基叶夫娜·萨维茨卡娅,她于1984年7月25日在俄罗斯“ 礼炮7”号空间站上完成了这次持续3小时35分的舱外活动。
首次执行舱外活动的美国女宇航员是凯瑟琳·德薇尔·萨利文。搭乘航天飞机“挑战者”号执行STS-41-G任 务,于1984年10月11日完成了太空行走。
1992年5月13日完成了第一次也是唯一一次三人舱外活动,这是在STS-49任务期间的第三次太空行走。 这也是“奋进”号航天飞机第一次执行太空任务。美国宇航员皮埃尔·苏奥特、理查德·赫布和托马斯·埃克斯通过这次舱外 活动取回并修复了一颗通讯卫星VI-F3,给它安装了一个新发动机,然后将其释放,再移动到预定的地球同步轨道上。
1988年12月9日法国的让·克雷第安在“和平”号空间站上的三周停留期间,完成了第一次由非俄罗斯也非美 国籍宇航员进行的舱外活动。
1995年2月9日,伯纳德·哈里斯和迈克尔·弗尔分别成为执行舱外活动的第一名非洲裔美国人和第一名英国人 。
2005年8月3日,史蒂夫·罗宾逊在执行STS-114任务时,完成第一次飞行期间的舱外活动。工程师认为 “发现”号航天飞机隔热板缝隙有两个突出物,可能会在航天飞机返航时对飞机造成损害,因此派罗宾逊去移除这两个突起。 在“发现”号与国际空间站对接期间,罗宾逊成功地移除了这些松动的材料。
2001年3月11日苏珊·赫尔姆斯执行了有史以来持续时间最长的舱外活动,这项活动历时8小时56分。
安纳托利·索罗夫耶夫保持着太空行走次数最多(16次)和总时间最长(82小时22分)的世界纪录。
迈克尔·洛佩斯·阿里格利亚是执行舱外活动次数最多(10次)和总时间最长(67小时40分)的美国宇航员。
2004年2月26日,美国航天员迈克尔·福阿莱和俄罗斯航天员亚历山大·卡列里在国际空间站上同时出舱后进 行了太空行走。这是自2000年11月国际空间站住人以来,航天员首次在站内无人留守的状态下进行太空行走,就此成就 了国际空间站的首幕经典“空城计”。
2007年11月3日,美国航天员帕拉金斯基完成历时7个多小时的太空行走,成功修补了一块太阳能电池板。由 于电池板依然带电,而且破损点距离工作舱足有半个足球场远,帕拉金斯基要“走”上近一个小时,英国《泰晤士报》曾评论 说这次任务是美国航天史上最危险的太空行走。