一套衣服一艘船
“舱外航天服是最难的一个,它的研制进度决定了发射时间”
美国人在登月之前,曾搞了一个双子星座计划积累经验。这项计划前后共进行了5次太空行走,为阿波罗航天员最终在月球上行走提供了宝贵的经验。其中,最重要的一条就是“要确保太空行走的安全,最好的手段是提供可靠的舱外航天服”。
庞之浩对《中国新闻周刊》说,舱外航天服就像一艘五脏俱全、功能完备的“柔性小飞船”,不仅可以把航天员与太空的恶劣环境隔开,防止强辐射、微流星和空间碎片对航天员的伤害,还能提供一个确保航天员生命安全的生存环境。
舱外航天服的气压调节是关键,不能出现一丝漏气,否则将危及航天员的生命。庞之浩,即使俄美在实现太空行走40多年后的今天,他们的舱外航天服仍时常出现问题。
美国航天员塞尔南一次执行太空行走任务,用力过猛,导致舱外航天服的背部外层破裂,他的后背很快就被强烈的太阳光灼伤。最后,塞尔南不得不在另一名航天员的帮助下才得以返回舱内。
2007年,美国“奋进”号航天飞机的两名航天员在舱外作业,其中一人发现自己左手手套出现一个小洞。虽然没有穿透到里层,但地面人员还是要求他返回密闭舱。这名航天员不得不提前两小时结束他的太空行走。
一位航天专家告诉《中国新闻周刊》,在神舟七号需要攻克的难关中,“舱外航天服是最难的一个,它的研制进度决定了发射时间”。
中国载人航天工程新闻发言人近日对媒体说,中国自主研制的舱外航天服,已经过专家严格评审,各项技术指标完全满足神舟七号飞行任务需要。这位发言人还透露,舱外航天服每套总重量约120公斤,造价3000万元人民币左右。
据《中国新闻周刊》了解,尽管中国自主研制的舱外航天服已通过评审,但为了航天员的安全,仍向俄罗斯购买了一套舱外航天服。最终选哪套出舱,还要根据最后性能对比的结果决定。如不出意外,神舟七号航天员将穿着“中国制造”的航天服出舱,完成具有历史意义的太空行走。
根据航天员出舱时是否系带,太空行走可分为“脐带”式和“自主”式两种。
“脐带”式行走是用一条系带把航天员与航天器像婴儿与母体一样连接起来,航天员在舱外活动时所需的氧气、压力、电源和通讯等生命保障系统都由这条“脐带”提供。
这种方式简单、安全,技术容易实现,但缺点是受“脐带”长度的限制,航天员只能在航天器附近活动,太远容易出现“脐带”缠绕,使航天员像婴儿一样窒息死亡。
苏联在太空行走第一人列昂诺夫出舱以后,美国从“阿波罗”飞行开始,航天员在太空行走时都不再使用“脐带”式,而采用“自主”式,即航天员在太空行走时使用一种外形像一个大背包的便携式生命保障系统。
1984年,美国航天员布鲁斯·麦克坎德利斯二世背着喷气式发动机,完全脱离“挑战者”号航天飞机进入太空。
麦克坎德利斯二世背上的喷气式发动机看上去更像是一把椅子,也有人称它为“太空摩托”。它属于载人机动装置,能够为航天员移动提供动力,并可控制移动的方向和速度。
“自主”式行扩大了航天员的活动半径,使他们可以到远离航天器100米的空间活动。但这也增加了危险,一旦发生事故,航天员可能就再也回不来。
据《中国新闻周刊》了解,神舟七号航天员将采用“自主”式太空行走,不需要“脐带”为航天员提供保障。但为了安全,仍会在航天员与飞船之间系一根安全绳。
穿越生死之门
开关舱门这项看似简单的活动步骤却多达几十项
航天员进行太空行走时,最麻烦的事要算进出气闸舱了。一般没有两三个小时,根本没法通过,即便只是出去几分钟。那么,气闸舱有什么用呢?
气闸舱又叫气压过渡舱,它像一道位于飞船与太空之间的闸门,既可阻断两边气体的自由流通,又可让航天员进出。
航天员出舱时必须要打开舱门,如果舱门直接面对太空,两边巨大的压力差,不仅会使舱内的空气立刻泄漏掉,而且还会让航天员像炮弹一样冲出去,非常危险。
庞之浩说,目前经常执行太空行走任务的国际空间站和航天飞机,均设置有专用的气闸舱。据《中国新闻周刊》了解,神舟七号的气闸舱并不是专门添加的,而由此前的轨道舱改造而成,改造后的轨道舱有两扇舱门,内侧的与返回舱相连,外侧的通向太空。
神舟七号航天员出舱时,两名航天员首先由返回舱进入气闸舱,然后关闭气闸舱内侧的舱门,接着在气闸舱内穿好舱外航天服;给气闸舱逐步泄压,并吸氧排氮;直至真空状态——与太空中一致;最后,再打开气闸外侧的舱门,一名航天员出舱,进行太空行走,另一名航天员则留在气闸舱内协助。
返回时,则正好相反。整个过程如同船舶通过江河上的水闸。
气闸舱的另一个作用是航天员在出舱前,要坐在这里吸一两个小时的纯氧。这主要是为了预防减压病。
舱外航天服尽管可以提供适当的大气压力,保障航天员的生命和工作需要,但如果压力过大,会使航天服僵硬,穿上后行动不便。因此,舱外航天服内的压力要比身体承受的正常压力低很多。
压力降低后,原来溶于人体组织和体液中的氮气就会析出,形成气泡(气体在液体中的溶解度随着压力的降低而减少)。这些气泡如果出现在皮肤,会像蚂蚁爬一样,瘙痒难忍;如在关节及其周围组织,会引起关节疼痛;如在肺小动脉或肺毛细血管,会引起咳嗽、呼吸困难;如在神经系统或血管内,则会导致死亡。这就是减压病。
因此,航天员在进行出舱活动时,必须吸足一两个小时的纯氧,把体内氮气的含量降到最低。
在太空飞行中,飞船的舱门被称为“生死之门”。如果关闭不牢,就有可能导致船毁人亡,历史上曾有过教训。因此,开关舱门对于神舟七号而言也是一个生死考验。
搭载神舟六号的航天员费俊龙曾介绍说,开关舱门这项看似简单的活动步骤却多达几十项。据了解,神舟七号的舱门已做过数百次试验,3名航天员也进行了训练,都可独立完成开关舱门的操作。
事实上,在进行太空行走的过程中,操作的步骤和程序极其重要。“神七”上的舱门密闭快速自动检测装置,也能随时监控舱门密闭状况。
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