第二节 舱外维修

第二节
舱外维修

“航天员完成出舱总共分几步?”简单来说,与把大象装进冰箱类似——把舱门打开,出舱并返回,把舱门关上。可是实际上出舱活动的危险度极高,航天员需要面临很多困难。从外部环境看,航天员要直面失重、急剧的温度变化、杀伤性极强的宇宙射线、高速的太空垃圾和碎片等恶劣情况;从出舱任务看,航天员要面临空间站设备安装、调试、维修等不同工况的任务,需要在失重条件下准确高效地完成。

1.装备篇

工欲善其事,必先利其器。良好的工具是保证出舱活动的关键,这些工具大致可分为舱外航天服操作工具移动工具辅助工具

舱外航天服:如同一个小型的航天器,帮助航天员在太空中保持压力、维持温度、防止辐射、提供生理保障。我国的舱外航天服是我国自主研发的第二代舱外航天服,代号“飞天”,相比第一代,支持的舱外活动时间从4小时提升到8小时,使用寿命也从2年5次提升到3年15次,为航天员长时间、高效率出舱活动提供了坚实的保障。

操作工具:主要有舱外电动工具舱外通用把手。舱外电动工具用于舱外“螺丝”的拧紧、拧松工作,舱外通用把手用于实现航天员单手完成对设备的快速锁定、解锁。

舱外电动工具。图片来源:中国载人航天工程网

移动工具:主要包括机械臂便携式脚限位器。机械臂不但让航天员可以更快速地前往更远的地方进行工作,更为航天员提供了良好的工作平台。便携式脚限位器则可以帮助航天员固定在舱外工作点上,解放出自己的双手。

辅助工具:包括舱外操作平台微型工作台。舱外操作平台与便携式脚限位器配合使用,可以挂放设备和其他工具。微型工作台则与航天服直接相连,用于悬挂航天员出舱须使用的工具。

航天员刘伯明单手举着脚限位器,另一只手扶着出舱口环形扶手探出了身体,并将脚限位器对接安装于机械臂末端执行器的一侧。

图片来源:中国载人航天工程网

2.准备篇

航天员出舱跟在地球上出门一样,也要查“天气预报”,在太空中叫空间环境预报。同时,出舱要尽量选择太阳活动比较平稳的时期,避开高能粒子密集的区域。

看上去,出舱工作似乎只是简简单单地打开舱门走出去而已,可实际情况要复杂得多。在出舱之前,航天员有三大类、上百个细目的准备工作需要完成,然后才可以进入太空。

第一步,穿舱外航天服。舱外航天服虽然有100多千克,可是在良好的设计和充分的训练之下,航天员只需要3~5分钟即可完成穿航天服的工作。在穿航天服时,由两名航天员共同完成,一名指导着服步骤,另外一名按要求穿着航天服。航天服穿好后,航天员会对服装的气密性和功能性进行检查,以确保万无一失。

第二步,出舱活动演练。航天员会把出舱活动的每一项任务都模拟一遍,对工作流程、关键动作、主要风险进行再次熟悉和确认,这一套演练下来对体力消耗极大,为了保证出舱工作的体力,航天员会在演练后进行短暂的休息。

第三步,泄压开门。航天员出舱前需要用舱间抽气泵将气闸舱的大气抽走,让气阀舱的气压从一个大气压逐渐下降至接近真空,然后就可以打开出舱门,进入太空。

3.工作篇

航天员出舱到底要做什么呢?

在舱外活动中,航天员可以对空间站自身的舱外设备进行组装、维修和更换,以保证空间站长期在轨运行的可靠性;航天员还可以开展舱外科学试验,测试新的设备,充分利用宇宙空间的环境。此外,未来航天员还有可能出舱对其他卫星进行维修,进一步提升空间站的在轨应用场景

比如在“神舟十二号”乘组首次出舱任务中,汤洪波刘伯明两名航天员就完成了舱外全景摄像机的抬升工作,让摄像机可以拥有更好的拍摄视角;此前讲到的流体回路泵安装,也是在空间站的出舱任务中完成的;“神舟十三号”乘组航天员王亚平翟志刚在一次出舱任务中协同完成了机械臂悬挂装置与转接件安装。

航天员出舱活动是空间站在轨工作中必不可少的一项,它既可以加强空间站的稳定运行能力,又可以加强空间站的在轨应用价值。同时,这项工作的风险也极高,是对航天员身体素质、心理素质的极大考验。

航天员穿着舱外航天服,在舱外扶手的帮助下开展舱外移动。

图片来源:中国载人航天工程网