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當前觀察:問天出艙口全解析:擔當保護空間站大任,還能遙望地球 2022-09-03 05:35:39  來源:36氪

神舟十四號乘組在空間站已經(jīng)88天,9月1日晚間進行了首次出艙活動,經(jīng)過約6小時的出艙活動,神舟十四號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協(xié)同,完成出艙活動期間全部既定任務,陳冬、劉洋已安全返回問天實驗艙,出艙活動取得圓滿成功。

神舟十四號乘組首次出艙完成了哪些任務?有哪些重要意義?騰訊科技特約騰訊新聞知識官、商業(yè)航天資深分析師D宗師,通過十問十答,高效讀懂神舟十四號首次出艙任務。


(資料圖)

Q1: 神舟十四號乘組首次出艙任務是什么?

神舟十四號乘組出艙

本次出艙任務是為未來空間站建設工作做一些基礎且重要的鋪墊工作——安裝和調(diào)試設備,再親身測試一下大小機械臂和氣閘艙等裝備的性能。任務要求首先在機械臂上安裝腳限位器,這樣航天員就可以被固定在機械臂上,不會飄向太空中,可以解放雙手進行其他相關作業(yè)。其次就是安裝艙外工作臺,后續(xù)將在小機械臂的支持下,進行問天實驗艙擴展泵組安裝、問天實驗艙全景相機抬升等作業(yè),并開展艙外自主轉移應急返回能力驗證。

按照載人航天辦公室的說法,本次出艙活動天地間周密協(xié)同、艙內(nèi)外密切配合。航天員每次太空行走時,每一個動作都需要航天員和地面的飛控中心雙向確認。地面會給予航天員技術上的支持,可以根據(jù)地面多個攝像頭看到更全面的畫面,提醒航天員注意哪些問題,并且規(guī)避風險。甚至一旦雷達發(fā)現(xiàn)太空垃圾或者其他潛在危險物體接近空間站,會及時下達緊急避險的指令,他們的工作非常重要。

在地面配合的同時,留在艙內(nèi)的航天員蔡旭哲,一方面也要根據(jù)艙外的情況和自己在監(jiān)控攝像前看到的內(nèi)容,為出艙的航天員提供安全保障建議;另一方面要根據(jù)地面的指令和出艙航天員任務進度,在艙內(nèi)調(diào)整設備,必要時手動操作艙外設備輔助航天員完成任務。

Q2:航天員出艙前要做什么準備?

航天員出艙前鍛煉身體

航天員每次太空行走任務基本會持續(xù)6-7個小時,普通人看著他們在太空中飄來飄去,似乎很輕松,實際上卻需要消耗大量的體力。因為人在地球上有重力的幫助,我們的身體調(diào)整,做出一些動作的時候都可以借助重力、摩擦力等基礎力實現(xiàn)。但是在太空中則需要完全不同的用力方式和動作方式才能做到,所以對航天員體力消耗極大。

因此,出艙之前,航天員要體檢進行身體鍛煉,讓身體適應高強度的工作。比如用一根有彈力的訓練用橡皮筋,從肩上穿過,再用下肢用力下踩以增加腿部肌肉力量。再比如在跑步機上跑步增強體能。

完成身體鍛煉后,還需要做健康方面必要的檢查,比如利用超聲診斷儀對心臟和肌肉進行診斷。同時地面醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員也會根據(jù)航天員的指標做出調(diào)整建議和指示等。

這些工作全部就緒后,要在艙內(nèi)進行預演。模擬任務中的一系列必要動作進行熟悉。包括工具的使用,裝備的檢查等等。

Q3:為了此次出艙任務,航天員在地面上就要進行哪些重要訓練?

航天員水下訓練

航天員在地面上所做的事情與任務開始之前空間站內(nèi)做的預演非常類似。只不過時間周期更長,更成體系。這也是準備執(zhí)行某次任務的航天員與不執(zhí)行此次任務的乘組之間最大的差別。他們要在水下訓練6個月任務期間所有的具體行動,做到讓每次行動都成為肌肉記憶。這種訓練非常辛苦。航天員訓練中心在過去邀請過部分志愿者一同參與水下訓練,曾經(jīng)發(fā)生過志愿者在水下直接睡著的情況,可見訓練的辛苦。

Q4:為什么這次出艙從節(jié)點艙改為了氣閘艙?

節(jié)點艙和氣閘艙對比

首先氣閘艙位于問天實驗艙貼近柔性太陽翼的那一端,而節(jié)點艙位于天和核心艙中,未來空間站完全體落成后,節(jié)點艙基本位于所有艙段的正中央。除了位置之外,氣閘艙和節(jié)點艙的空間大小也有很大區(qū)別。問天氣閘艙共9.6立方米,艙門直徑1米。而節(jié)點艙內(nèi)部空間大約6立方米,艙門只有0.85米。這樣從氣閘艙進出,不但有更大的空間施展,還能讓航天員攜帶一些必要的設備進出。還有就是節(jié)點艙的出口是背對地球的,而氣閘倉的出口面對地球。

Q5:為什么氣閘艙要對著地球開口?

氣閘艙出艙

這個問題對標的是節(jié)點艙出口位置,因為節(jié)點艙在前向、徑向,以及兩個側向均有對接裝置,因此出艙口只能選擇在天頂方向。這樣航天員從這里出艙就不得不面對陽光直射干擾問題。雖然航天服上有護目鏡作為保護,但以防萬一,還并不是最優(yōu)的選擇。而氣閘艙面對地球出艙,則不必面對陽光的直射,安全性得到了提升。

Q6:為什么以后要以問天氣閘艙作為主要進出空間站的出入口?

氣閘艙位置

中國空間站是積木式的結構,是以節(jié)點艙為中心,向其他六面延伸出對接口,進而組合成的空間站整體。所以它就像一個重要的交通樞紐,性質非常重要。一旦節(jié)點艙出了問題,那么空間站其他艙段就相當于各自割裂了,并且節(jié)點艙聯(lián)通著神舟飛船這個保障航天員安全返回地球的生命通道,所以要盡可能保證這個艙段的穩(wěn)定。而且如果從節(jié)點艙出艙的話,在航天員太空行走的5-6個小時里,空間站里面的工作會受到很大影響。而問天氣閘艙的位置在T字型空間站完全體的一個端點上,所以如果它出了問題,一方面航天員可以從節(jié)點艙再回到空間站內(nèi),另一方面也不至于讓空間站各艙段彼此割裂。

Q7:氣閘艙的艙門有什么玄機?

氣閘艙艙門的舷窗

氣閘艙的艙門除了比節(jié)點艙更大以外,還多了一個小的舷窗,由于氣閘艙面對地球,所以從這個舷窗里可以隨時看到美麗的地球,是拍照的絕佳窗口,和國際空間站上法國宇航員吹薩克斯的瞭望艙具有類似的功能。目前上海八院也在研制我國的充氣式瞭望艙,未來可能在中國空間站上也會擁有這樣一個網(wǎng)紅打卡圣地。

Q8:劉洋航天服上黃色的紋路有什么故事?

劉洋航天服

黃色紋路沒有過多的含義,只是單純作為區(qū)分不同航天員之間的標志,類似于防疫人員在防疫服上寫上自己的名字的意義。在神舟十二號乘組上天后,王亞平也曾穿著這套航天服進行太空行走。所以理論上這套航天服的物理調(diào)節(jié),大小和尺寸大概率更適合女性的體型,因此這次劉洋穿這套航天服也不意外。

Q9:向下出艙會給航天員帶來什么新的感受?

航天員出艙

對普通人來說,這樣的出艙方式會給自己帶來一定的心理沖擊,因為上和下的觀念不能很快的消除,所以可能會覺得自己出艙之后會迅速墜落到地球上。而實際上在宇宙中并沒有上下的概念,對于航天員來說從節(jié)點艙出來和從氣閘艙出來非常類似。并且通過長期的訓練以后,航天員早已消除了普通人心中對空間的恐懼和假象。除了出艙之后可以直接感嘆一下藍色地球的美麗以外,沒有其他改變。

Q10:未來除了節(jié)點艙和問天氣閘艙,還有沒有其他進出口?

問天實驗艙與夢天實驗艙的對比

在不增加拓展艙段的情況下,中國空間站一共有三個進出口,分別位于節(jié)點艙、問天氣閘艙和夢天貨物氣閘艙。所以未來夢天實驗艙與空間站組合完成后,會增加一個供貨物自動進出空間站的氣閘艙,綜合技術指標超過了國際空間站。如果中國空間站未來從3艙T字結構,擴展成5艙干字結構,那么不排除會有更多的氣閘艙供航天員進出。

關鍵詞: 中國空間站 太空行走

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