天天热门:从舱内到舱外，第一步怎么走？

9月1日，神舟十四号航天员乘组进行第一次出舱活动。今年7月24日，问天实验舱成功发射升空。次日，问天实验舱与天和核心舱完成交会对接，“神十四”航天员乘组成功开启问天实验舱舱门，顺利进入问天实验舱。这是中国航天员首次在轨进入科学实验舱。

进入问天实验舱后，“神十四”航天员乘组立即开展了平台仪器区解锁、科学实验柜解锁等工作。此外，“神十四”航天员乘组还组装了控制力矩陀螺，这套设备可保持航天器姿态稳定或进行快速调整。

回顾历次中国太空出舱“名场面”，频出的金句至今听来依旧令人心潮澎湃。“神十二”航天员刘伯明在出舱时则连连惊叹“这外面太漂亮了”“老亮了”，让东北话走向宇宙；“神十三”航天员翟志刚、王亚平、叶光富上演的群口相声则成了网络流行语：“我已出舱，感觉良好！”“我一会儿出舱，感觉良好！”“我下次出舱，感觉良好！”

(资料图片仅供参考)

此次出舱活动，是神舟十四号航天员乘组首次通过问天实验舱气闸舱进行太空行走。9月1日18时26分，“神十四”航天员陈冬打开问天实验舱气闸舱舱门。随后，陈冬冲着镜头挥手，并说道：“大家好！我已出舱，感觉良好！”至19时09分，航天员陈冬、航天员刘洋成功出舱。9月2日0时33分，经过约6小时的出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，完成出舱活动期间全部既定任务，陈冬、刘洋已安全返回问天实验舱，出舱活动取得圆满成功。

“神十四”航天员首次出舱，从舱内到舱外，这第一步要怎么走？

●南方日报记者徐勉王诗堃实习生曾译萱

协力完成5项出舱任务

针对性训练掌握出舱技能

2022年，空间站任务包含两次载人飞行任务。中国载人航天工程航天员系统总设计师、中国航天员科研训练中心研究员黄伟芬说，“神十四”乘组要执行的是空间站建造阶段的首次载人飞行任务，承上启下，意义非凡。

9种组合体构型、5次交会对接、3次分离撤离、2次的舱段转位……在长达6个月的飞行中，三名航天员要经历极为复杂的飞行工况。

“在这个过程中，他们要负责监视状态的变化，必要的时候有可能要实施手控的遥操作交会对接。他们要首次进驻梦天舱和问天舱两个实验舱来完成载人环境的建立。他们还要首次利用气闸舱来进行出舱活动，我们计划做2至3次的出舱活动，还要进行太空授课。”黄伟芬说。

此次出舱活动，陈冬、刘洋在舱外作业，蔡旭哲在核心舱内配合支持，共同完成线缆保护装置安装、问天舱扩展泵组安装、问天舱全景相机抬升、问天舱舱外工具箱安装、择机进行问天舱舱外主路径转移验证等5项既定任务。整个出舱活动预计约7小时。

任务艰巨，但航天员相应的训练早有准备。黄伟芬表示，从2017年3月开始，训练全面转向为空间站建设任务做准备。航天员系统在八大类百余科目训练的基础上，针对“神十四”任务的新特点、新任务、新状态、新变化进行了重点强化训练，如低压环境出舱活动训练，出舱活动程序模拟器训练，利用虚拟现实训练器和机械臂操作训练台来进行协同训练和演练，使航天员熟练掌握出舱活动的技能。

问天舱配备全新气闸舱

助出舱一“臂”之力

问天实验舱是中国空间站“天宫”的组成部分之一，由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成。

问天实验舱的一大特点，就是配置了全新的出舱气闸舱，用来支持航天员开展出舱活动。

在问天实验舱中，气闸舱的视觉效果十分独特。外方内圆的它，是空间站系统唯一一个看上去是方形的舱体。里面的圆柱状结构，是航天员开展出舱活动时的“更衣间”。与同样支持太空出舱活动的天和核心舱节点舱相比，问天实验舱的“更衣间”空间更大，航天员作出舱准备和舱外返回时，可以更舒展。

出舱气闸有一个直径达1米的大门，比天和核心舱节点舱大15公分。航天员从这里进进出出，不仅更加方便，而且还能携带大个头的设备出舱工作，舱外工作能力大大提升。从气闸舱出舱时，只需关闭一道舱门，操作更加便捷。

未来，问天气闸舱将成为中国空间站的主要出舱通道。这是因为天和核心舱节点舱是一个公共空间，连接了天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱，以及停靠的货运飞船和载人飞船。利用节点舱进行出舱活动时，节点舱在航天员出舱期间被泄为真空状态，就割裂了各舱之间的联系，给工作带来不便。今后，节点舱会作为问天气闸舱的备份使用。一旦气闸舱出现问题，航天员还可以从作为备份出舱口的天和核心舱节点舱返回，确保出舱活动的安全。

问天实验舱也是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体，大量的舱外设施设备能更好地保障出舱活动，也为更精细的舱外操作提供了支持。

出舱气闸外面的方形外壳，是舱外暴露实验平台，上面配置了22个标准载荷接口。未来，空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准“投送”到自己对应的标准载荷接口位置，“即插即用”，航天员不需要出舱进行人工操作了。

实施精准“投送”的机械臂，是问天实验舱携带的一套5米长的“小臂”。这套机械臂小巧、精度高，方便抓取中小型设备，进行更为精细的操作。“小臂”还可以与核心舱的“大臂”联成15米长的组合臂，便于覆盖空间站的各个位置，开展更多舱外操作。届时，组合臂能够在空间站天和、问天、梦天三舱组合体之间活动，能控制的舱外范围更大。

同时，舱外维修与辅助工具作为航天员执行出舱任务的“机械伙伴”，可以协助航天员克服航天作业的诸多挑战。

舱外维修与辅助工具不仅有用于舱外设备维修的舱外电动工具、舱外扳手、通用把手等工具，也有配合航天员舱外姿态稳定及转换的便携式脚限位器、舱外操作台等辅助工具。

舱外电动工具可以适应舱外复杂的真空和高低温环境，具有定力矩拧紧、拧松的工作模式，并且设置有休眠模式。

舱外通用把手可以安装到维修设备上，用于航天员在轨维修时进行待维修设备的转移及防飘。

便携式脚限位器设计了旋转、俯仰、滚转、偏航四个关节自由度，可协助航天员在舱外调整至执行任务的工作姿态；与之配合使用紧密的舱外操作台，可协助航天员进行维修任务时挂放设备和维修工具，解放航天员双手，实现设备或维修工具的临时存放。

与航天服直接相连的微型工作台，则像一根多功能腰带一样环绕在航天服腰部，将航天员出舱使用的舱外电动工具、舱外通用把手和舱外扳手随身携带，确保航天员随用随取。

“神十二”航天员出舱任务的成功实施，已充分验证了舱外维修与辅助工具在轨应用的可靠性。

除此之外，“神十四”三名航天员身上穿着的，是我国自主研制的“飞天”舱外航天服，它是航天员“太空行走”时生命安全最重要保障，也是目前世界最先进的航天服之一。

在研制国产第一代舱内航天服曙光航天服的基础上，2004年，我国启动舱外航天服的研制。2008年9月27日，翟志刚在神舟七号任务中完成了中国的第一次太空出舱，也使中国成为第三个掌握太空出舱技术的国家。从开始研制到首次出舱，仅4年时间，我国自主研制的第一代“飞天”舱外服就和翟志刚一起出现在了太空。然而，此次出舱只是验证了“飞天”舱外服的关键技术，为适应接下来中国空间站的任务需要，研制团队面临着更大挑战——为空间站研制新的舱外航天服。

中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任张万欣介绍，空间站舱外服比“神七”舱外服的要求更高。使用寿命从原来的1年4次提高到3年15次；单次工作时间从4小时延长到8小时。

面对更高的要求，研制团队踏上了新的攻关之路。通过材料改性和改变加工工艺，增加了关节和轴承的耐磨强度，延长使用寿命，同时，改变结构布局设计，增加可靠性。

服装研制完成后，请航天员来试穿，航天员在穿着水下服进行试验后反馈，舱外服存在偏大、操作不便等问题。张万欣表示：“他们试穿完了当时提出了三十几条意见建议，然后我们逐条落实。其实最难改的就是小型化。”

空间站任务有多名航天员，其中还有女航天员，彼此体型不一样。同时，由于空间站空间有限，研制成本和运输成本极其昂贵，因此不可能做到一人一套、量体裁衣。如何用三套舱外服适应所有航天员的需求？在经过9轮的反复修改之后，研制团队开始对舱外航天服进行软结构适体性优化。

张万欣介绍道，整体躯干背包是硬体结构，四肢是软体结构，靠四肢来调节身高和肢体长度。在进行“神十三”舱外活动时，“我们的黄色舱外服，第一次是亚平穿的，第二次就是叶光富穿的，身高他俩差了很多，但是他俩穿的是一套服装。”

此前，“神十二”和“神十三”航天员都身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服，成功完成出舱任务。“飞天”舱外航天服用完美的表现赢得了航天员的好评。“神十二”航天员刘伯明表示：“在舱外爬行的时候，那是非常的吃力，因为大多数的体能都消耗在这上面了，这次就觉得比以前要省时省力了。”

机械臂测试+体能训练

确保出舱顺利进行

距离前苏联航天员列昂诺夫走出上升2号飞船，实现人类历史上首次出舱活动，已过去57年。现在的出舱活动已精彩纷呈，可以按照出舱活动发生场所的不同，分为太空行走(太空中进行的出舱活动)和外星球行走(在其他星球表面进行的出舱活动)；按照航天员任务的不同分为验证类出舱活动、有效载荷操作类出舱活动、维护与维修类出舱活动、空间站装配类出舱活动；按照是否事先列入计划和时间的紧迫性分为计划内出舱活动、计划外出舱活动和应急出舱活动。

航天员进行出舱活动，需遵守严格的程序。例如，进行太空行走时，航天员进入气闸舱。舱门关闭后，气闸舱成为一个密闭舱室。接着，航天员会在这里组装和测试舱外航天服，确认没有问题后穿上舱外航天服。此时，气闸舱的舱压仍是接近地面环境的约1个大气压。但太空环境的气压极低，为保证航天员的安全，气闸舱会进行泄压，降低舱内压力。当舱压降到70千帕时，航天员需要完成吸氧排氮，以预防太空低气压环境造成的减压病。然后，气闸舱进一步泄压，直到舱压与太空中气压基本一致。之后，舱门打开，航天员就可以进行太空行走了。太空行走任务结束后，航天员需执行与上面相反的程序，回到问天实验舱中。

为保障首次出舱任务顺利完成，“神十四”的三名航天员也是做足了准备。

8月5日，三名航天员完成了中国空间站物资整理工作，主要包括天舟四号、天和核心舱和问天实验舱当中的物资。期间，航天员先后完成三套舱外航天服状态检查等工作。

随后几天，他们又在地面人员支持下，对安装在问天实验舱舱外的小机械臂进行了在轨测试，为出舱任务进行充分准备。据中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师王春慧介绍，此前，航天员先用在轨训练软件、训练平台做小机械臂的在轨操作训练，再与真正的舱外机械臂通过操控台进行机械臂控制的联试，就相当于真正地用操控台去控制机械臂。在航天员出舱的过程中，舱内航天员操控机械臂来支持舱外的两名航天员舱外工作。

根据任务安排，三名航天员每人每天要完成80分钟的体能训练。问天实验舱的成功升天与使用，使航天员们喜迎“新居”。“太空之家”的升级增大了航天员轨活动空间，航天员们可进行的体能训练项目也更加丰富。中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师王春慧介绍道，航天员们将太空自行车从天和核心舱搬到了问天实验舱。“我们都知道，自行车原来都是骑的，是锻炼下肢，但是还可以通过手摇的方式锻炼上肢，为整个出舱活动提前做好身心的准备。”

身着“飞天”舱外服，打开问天气闸舱舱门，航天员们在浩瀚太空中行走的每一步，都使中国航天离“手可摘星辰”的梦想更近一分。

策划统筹：张志超

（文章来源：南方日报）