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“太空漫步”再现 航天员出舱作业有“利器”

  “四方上下曰宇,往古来今曰宙。”从天文到地理,从哲学到历史,古往今来,探索宇宙从未停止。如今,从神州五号载人飞船任务圆满完成,到近日神州十二号顺利升天、航天员顺利出舱作业,古人追梦九天、造访太空不再是浪漫幻想。
 
  2021年7月4日11时,神州十二号乘组航天员刘伯明和汤洪波先后顺利出舱,二人密切协调、相互配合,有序开展空间站舱外有关设备组装等工作。太空星河漫步再填一笔。万众瞩目、阵阵掌声中,航天员为何要出舱、出舱后具体任务,出舱任务难点等多个问题亟待分析。
 
  首次出舱  安装全景机器支架是重点
 
  出舱是指航天员离开载人航天器的乘员舱,单人进入太空活动。此前,这项活动通常由机器人或自动化技术代替。但目前能够执行预期任务的机器人、自动化设备成本较高,技术尚未成熟,无法代替人类。相比机器而言。航天员出舱活动效率高,自主性、应变突发事故和意外故障能力较强,充分弥补了机器漏洞。
 
  航天员出舱任务包括组装类出舱、验证类出舱、维修类出舱、有效载荷类出舱四大类。一般的舱外作业中,航天员主要开展卫星捕获和维修、舱外维修、更换电池、组装连接外部航天器组件、特殊实验、测试等工作,为今后长达三个月的太空飞行做准备。本次出舱最重要的任务是安装全景摄像机装支架。
 
  事前,由于发射暴露限制,摄像机被安装在较低的位置,视场角有限。入轨之后,摄像机需监视整个舱外的情况。因此航天员要安装摄像机支架,并借助机械臂移动脚限位器、工具台等。
 
  人员技术双重考验  出舱作业利器再显神威
 
  失重环境中圆满完成安装任务,还需借助“利器”。
 
  出舱的一名航天员要为机械臂安装上臂支架。该项任务需要航天员在太空中卸装多个螺丝。为此,他们一共携带9种12个拆卸螺丝的专用工具。微型工作台通过接口固定在航天员的腰部,方便航天员随身携带三种维修工具,包括通用把手、电动工具等。其中,电动工具重达十斤,内置元器件和电池都是宇航级的器件。舱外维修设备上有舱外通用把手底座,其与设备连接,航天员就可以移动设备。
 
  由于舱体较大,通用把手难以一一触及,舱外移动扶手派上用场。舱外移动扶手的长度、角度均可调节,解锁按钮,即可移动相应方向。
 
  舱外作业的同时,舱内航天员需要操作机械臂。航天员站在机械臂上时,舱内航天员可通过图像、仿真软件观察机械臂位置,与舱外航天员直接进行语音沟通。 地面人员虽然也能够大范围转移机械臂,但与舱内相比,清晰度和效率较低。
 
  据中国航天中心的高级工程师介绍,航天员的每一步动作、流程都进行了地面仿真验证和数字验证,确保太空操作安全稳定。
 
  技术装备考验外,太空环境恶劣,航天员面临着低气压、强辐射、失重、气温不稳定等诸多挑战。为保障航天员在太空安全、高效工作,数月前,中国航天员中心设立八大类、一百余个针对训练,确保航天员出舱安全。
 
  训练项目中关键一项是失重环境训练。航天员身着水下训练航天服,在长达6个小时中,直径23米、深10米的中性浮力水槽内进行建设、运输、维修、作业训练,通过水的浮力抵消航天服和人的重力,达到中性浮力,模拟失重流程。该项训练中途甚至不能吃饭、喝水。
 
  此外,中国航天员还设置了装备操作训练、出舱过闸程序训练等系列训练科目,尽可能在地面模拟太空环境,提升出舱执行任务能力。
 
  星空浩瀚 探索无止
 
  从“嫦娥奔月”到嫦娥探测器,从“天和筑穹”到天和核心舱,从北斗系统到天舟系列,星空不仅寄托着中国人千百年来探索宇宙的美好梦想,也镌刻下追求科技创新的铿锵步伐。
 
  本次“太空漫步”是继2008年执行神舟七号出舱任务后,中国航天员时隔13年再次执行出舱任务,支持出舱时间从4小时增加到8小时。而此次出舱活动检验了新一代舱外航天服的性能及出舱相关设备的安全性,为空间站后续出舱活动的奠定了重要基础。接下来,三位航天员将度过三个月的太空生活,更多印记将闪耀在深远星空。