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太空行走第一人经历九死一生 成为第一个与太空亲密接触的人

2020-12-29 13:47:36    来源:科普中国

10月11日,苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫于莫斯科病逝,享年85岁。俄罗斯总统普京第一时间对他的逝世表示哀悼,称赞列昂诺夫为"真正的先驱,一个坚强而英勇的人。

1965年的3月18日,在12分钟的时间里,列昂诺夫和人类一直仰望、幻想与憧憬的那片太空,只隔着一层玻璃面罩。在那12分钟里,他看到了前所未见的壮美,其后也经历了九死一生的波折,成为了人类历史上第一个与太空亲密接触的人。

因比赛而产生,EVA成为宇宙探索的重要技术

列昂诺夫所完成的,是人类历史上第一次舱外活动(Extra Vehicular Activity,简称EVA),也就是更为人熟知的"太空行走"。这种脱离航天器的保护,依靠宇航员自身携带的生命保障系统在太空中所进行的活动,对于提升航天活动的效能有着至关重要的意义。目前,EVA主要有五大用途:

一是在太空中组装并扩建大型的空间站。例如目前人类运行的最大的航天器"国际空间站",不同舱段和桁架结构的组装,都借助了不少航天员的EVA活动。

第二个用途是在太空维修和维护航天器。前不久,国际空间站上第一次实现了全部由女性航天员完成的EVA,进行这次EVA的目的就是更换国际空间站上的电池组件。

第三个用途是可以抓取卫星进行维护,或通过宇航员释放卫星。2017年8月17日,国际空间站上发射了若干颗微小卫星,而它们入轨的方式十分特别:这些卫星由执行EVA的俄罗斯宇航员像丢皮球那样丢到了太空之中。当然,宇航员并非盲目蛮干,卫星的功能和设计使得这种"发射"方法既方便又实用。

第四个用途是在太空中遭遇险情发射时,执行紧急太空救援。电影《地心引力》中宇航员们通过EVA逃命的桥段就是这个功能的幻想体现。

最后,当航天员在月球、火星乃至更遥远的天体上登陆时,他们需要通过EVA来完成登陆活动的过程。由于EVA如此广泛的功能和重要的意义,舱外活动技术与载人发射返回技术、空间交会对接技术并称为载人航天的三大基本技术,目前全世界只有俄美中三国全面掌握了这三项技术。

在EVA技术产生时,决策者和技术人员并没有意识到这种技术的广阔未来。他们想做的,不过是赢下一场比赛。上世纪六十年代,正值苏美两国的太空竞赛如火如荼的进行之中。在率先发射卫星、率先将宇航员送入太空两个回合以苏联取胜告终后,两国竞争的大目标是率先载人登月。而率先实现EVA,则是这个大目标中的一个小目标。因为宇航员要到月球表面活动,就必须要从登月飞船中离开。在近地轨道的飞行中对EVA技术进行先期验证,是能够在月球表面安全进行EVA的基础。

1964年,苏联EVA设备的总设计师塞弗林得到消息,美国人已经在研发与双子座载人飞船相配合的EVA设备。于是他赶紧向决策者大声疾呼,必须加快苏联的EVA实现进程,好在美国人之前搞定这件事情,再让洋基佬们难受一次。

阿波罗11号的宇航员奥尔德林,在月球进行EVA。(图片来源 NASA)

值得铭记的荣光时刻:EVA技术的首次应用

进行EVA的飞船一般要设置气闸舱。气闸舱在加压的飞船内部环境和近似真空的太空环境之间提供一个过渡和缓冲。

在出舱前,气闸舱的状态与飞船其他部分相似,宇航员可以穿戴好舱外宇航服后进入气闸舱,并关闭气闸舱与飞船内部之间的舱门。在载人飞行中,飞船内部的气压一般与地表大气压相似,但舱外宇航服内的气压一般只相当于大气压的0.4倍左右。在出舱前,宇航员需要在气闸舱中经历相对平缓的泄压过程,还要在此过程中吸入一些纯氧,以排除身体内的氮气,防备减压病的发生。如果不经历这个过程就贸然出舱,氮气快速溢出人体,就会出现胸闷、咳嗽、关节肌肉疼痛等症状,搞不好还要出人命。

美国早期的双子座飞船没有设置气闸舱,而是采用直接将飞船舱内空气排空的方式让宇航员出舱。这种方法看似省事,但只适用于小型飞船。对于空间站等大型航天器来说,为了出舱而排空舱内的全部空气,将造成巨大的浪费。正在舱内工作的航天员也不得不穿着非常笨重的舱外宇航服。我国的神舟飞船,利用轨道舱"兼职"气闸舱。在神舟七号任务期间,航天与翟志刚和刘伯明出舱活动时(航天员刘伯明虽然没有完全出舱,但实际上也已经处在了与太空相连通的环境中),负责操作飞船的航天员景海鹏待在加压的返回舱中,与轨道舱保持隔离。

关键词: 太空行走第一人

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