最近“感覺良好”小分隊

出“門”遛彎兒又雙叒叕刷屏了！

這是天宮空間站全面建成后的首次出艙活動

(相關資料圖)

不過小分隊“遛彎兒”可不僅僅是出去轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

他們“遛彎兒”的同時，還要做這些……

2月10日，航天員費俊龍和張陸，在艙內(nèi)航天員鄧清明的密切配合下，結(jié)束了長達7個小時的出艙活動，順利返回“問天”實驗艙。

神舟十五號出艙活動截圖

肯定有航天愛好者好奇：經(jīng)常從媒體看到航天員出艙的新聞，他們出去都干什么？事實上，作為載人航天領域內(nèi)的核心技術之一，出艙活動的種類很多，大概分為如下三大類。

種類一：驗證出艙技術

一次成功的出艙活動，需要的支撐技術非常多，從航天器、航天員、航天服這些太空部分，到測控通信、飛行控制、任務管理這些地面部分，缺一不可。而且出艙活動適用“桶底理論”：只要有一個漏洞，就會所有的水都流掉，成為徹頭徹尾的失敗。正因如此，人類航天時代開啟近70年來，依然僅有蘇聯(lián)/俄羅斯、美國和中國獨立掌握了這個復雜的技術門類。

中國航天員水槽訓練場景（圖源：我們的太空）

這個技術發(fā)展過程也是不斷“理論論證-模擬實驗-技術驗證”迭代而來的。例如，在理論和仿真模擬之外，世界各大航天員中心都有巨大的水槽，里面放置各種航天器模型，航天員穿上航天服后，通過控制浮力與重力平衡，模擬在太空中失重的效果，反復練習出艙活動，盡可能暴露問題。但是水槽練習局限性也很大，不可能模擬太空中的真空、失重、強輻射場景。必須要到太空真刀真槍去全面檢驗，每一個新技術的提出都是如此循環(huán)迭代。

早期的出艙活動，需要把航天服通過一個“臍帶”連接到載人飛船上，獲得補給。后來，廣泛使用便攜式航天服，航天員出艙之后就變身為一個小型的獨立“航天器”。載人機動裝置的出現(xiàn)，更是“科幻級”地吸引眼球，航天員坐在裝置內(nèi)可通過控制小型發(fā)動機，在航天器附近自由飛行。

上述每一次技術迭代，都需要驗證。例如我國早在2008年的神舟七號任務，就由航天員翟志剛和劉伯明驗證了出艙活動的可行性，這也意味著我國載人航天進入了能出艙活動的時代，一直迭代發(fā)展至今。

不僅整體方案需要驗證，各項具體技術也需要檢驗。航天員出艙必備保障是艙外航天服，可以把它直接看做微型的“航天器”，我國的“飛天”艙外航天服歷經(jīng)多年積累，但也需在太空中實際測試它的應用情況；出艙必經(jīng)之路是負責艙內(nèi)和艙外（真空）過渡的氣閘艙，每一個載人航天器（神舟飛船、天宮1/2飛行器、“天和”核心艙、“問天”實驗艙）都需要配備（或兼用），它的在軌表現(xiàn)事關整個任務成??；出艙活動需要頻繁使用機械臂輔助，它的太空表現(xiàn)能力需要檢驗；活動期間，艙內(nèi)外協(xié)同、天地通信測控保障、地面流程控制、緊急情況撤離等，這些場景都是在地面無法模擬的，必須通過真實的出艙活動來測試。

正如真刀真槍地軍事演習才能暴露問題、總結(jié)經(jīng)驗，相當一部分出艙活動目的就是為了驗證出艙相關的技術體系。

翟志剛那句經(jīng)典的：“我已出艙，感覺良好”，就是該種類出艙活動最想達到的效果。

種類二：載人航天器安裝與維修

載人航天器的設計與制造難度遠遠超過無人航天器，對于大型的空間站艙段級別航天器，更是如此。例如，天宮空間站的核心艙“天和”和兩個實驗艙“問天”“夢天”實在太大了，它們長度約18米，直徑4.2米，創(chuàng)造了人類航天單艙段的尺寸紀錄。但這還不是全貌：這個尺寸已經(jīng)逼近長征五號B這個“矮胖子”的整流罩所允許的極限，其他的全景相機、艙外擴展泵組和外置儀器等，根本沒法完整安裝展開后發(fā)射，必須在進入太空后繼續(xù)組裝。

航天愛好者們不妨回憶一下，此前的新聞中反復提到的出艙內(nèi)容大都會有“抬升全景相機”“安裝艙外拓展泵組”等關鍵詞，且一般發(fā)生在重要的艙段升空和組裝后。本次的天宮空間站建成后首次出艙，重要任務也是安裝艙外拓展泵組。它是航天器內(nèi)外熱控循環(huán)系統(tǒng)的動力心臟，與艙內(nèi)的心臟一起，才能保證整個艙段的正常運轉(zhuǎn)。全景相機，則用于監(jiān)測航天器的整體外部情況。還有一些外部儀器設備，只有所有的外置部分都完整了航天器才算達到了設計要求。

天宮空間站全貌藝術效果圖

此外，任何一個航天器不可能完全不出現(xiàn)問題，對于空間站級別的大型模塊化多艙段載人航天器更是如此，尤其是它需要長時間穩(wěn)定飛行。例如，國際空間站已經(jīng)做到了約500噸、飛行了25年，天宮空間站也有近100噸、飛行時間10年起步。其間，出現(xiàn)的各種問題，都必須及時修理，尤其是外部出了問題，幾乎只能依靠航天員出艙活動去維修。

如果用大白話來解釋這種出艙活動就是：毛坯房（艙段）蓋好了，裝修小工（航天員）開始裝修，讓房子（空間站）更宜居。出了問題，還要請小工來，縫縫補補，這房子住起來才舒服。

種類三：科學研究與應用

載人航天發(fā)展的根本目標是利用太空這個獨一無二的空間，拓展人類的科學邊界?？臻g站建成后，就會變成一個長期有人駐留的太空實驗室，允許航天員開展各項科學研究，這才是航天強國大力投入載人航天的最核心動力。

國際空間站和天宮空間站上，搭載了各種實驗柜，開展各種網(wǎng)友們“看不懂的名詞”實驗。但是有些研究，是必須在艙外進行的，例如與天文觀測、真空暴露、艙外輻射等相關的科研。有些科學儀器設備，無法通過機械臂系統(tǒng)完全操作，就必須依靠航天員出艙活動去安裝、回收、替換，成為事關科研成敗的關鍵。我國自第三批航天員招募起，開始培養(yǎng)“載荷專家”類角色，他們的主要業(yè)務就將集中于科研。

天和核心艙與天舟二號貨運飛船組合體

各類載人航天器本身也是“空天母艦”，微型的“航天器（航天員）”從這里出發(fā)，也能服務于載人航天器之外的目標。例如航天飛機時代多次出現(xiàn)過回收失效衛(wèi)星返回地球的場景。大名鼎鼎的“哈勃”太空望遠鏡，它在發(fā)射后出現(xiàn)了一系列技術問題，導致根本沒法正常工作，通過后來的連續(xù)5次航天飛機出艙活動，才將它完全修好維護、幾乎替換掉了各大科學儀器，才讓這個傳奇的望遠鏡重獲新生，一直工作至今，重塑了人類天文學。我國即將發(fā)射的大型巡天望遠鏡，未來將進入與天宮空間站共軌的飛行狀態(tài)，一大原因就是未來航天員可以通過出艙活動，對它進行維修更新，保障它的長期工作狀態(tài)。

此外，載人登陸月球，包括未來預期的載人登陸火星，也可以看作非常復雜的出艙活動。我國的第五部航天白皮書中已經(jīng)明確了“全面建成并運營中國空間站、實施探月工程四期、深化載人登月方案論證”等重要目標，在可預見的將來，也會有中國航天員踏上月球，完成一次從嫦娥到現(xiàn)實的出艙活動。

關鍵詞：