太空行走并非想象中那么愜意

作者:一一奇聞 目錄:UFO  時間:2021-04-07 

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  艙外活動(Extra-vehicular activity,簡稱EVA),也稱太空出艙活動,是宇航員在離開地球大氣層后于太空飛行器外所做的工作。艙外活動主要在繞行地球的太空飛行器外執行(即太空漫步或稱太空行走),但也于月球表面實行(即月球漫步)。在后期幾次登月任務的回程中,指揮艙駕駛員曾執行過艙外活動以取回裝有影片的金屬容器。到目前為止,擁有出艙活動能力的國家只有美國、俄羅斯和中國。

      艙外活動有分系繩(宇航員通過系管與太空飛行器連結,氧氣可透過系管傳輸過來,回到太空飛行器時不需要推進器)和不系繩之分。當執行系繩活動時支援生命所需機能,如提供氧氣,被稱作“臍狀式”(umbilical)。太空飛行時進行無系繩艙外旅游,確保能返回太空飛行器是必要條件。

      世界上第一個實現太空行走的人是前蘇聯宇航員阿列克謝·列奧諾夫。

  好萊塢大片《地心引力》中最扣人心弦的,是面臨絕境的女主角憑借滅火器,從聯盟號飛船“飛”到“天宮空間站”,最后得以駕駛神舟飛船返回地球。可惜這是電影,否則她這項壯舉無疑將刷新人類無系繩太空行走的紀錄。

  近日航天界傳來噩耗,現實中的無系繩太空行走紀錄創造者——美國航天員布魯斯·麥克坎德雷斯二世于12月21日去世,享年80歲。他在挑戰者號航天飛機第四次飛行任務中,完成了人類首次無系繩太空行走,并創下了最遠“行走”紀錄。

  “噴氣背包”最大速度為每秒3米

  “太空行走”是人們對航天員出艙活動的形容。這是載人航天工程中進行大型設備在軌安裝、航天器檢查和維修等活動的必備技術。

  “航天員置身太空失重環境,腳下無路,嚴格來說不能算‘走’。”航天專家龐之浩向科技日報記者介紹,太空行走主要有三種方式,按照動作,可簡單分為“爬”“站”“飛”。

  最常見的方式,是航天員借助航天器表面的扶手,像攀巖一樣“爬行”。2008年9月27日,神舟七號航天員翟志剛探出軌道艙,一手抓住舷梯,一手向鏡頭致意,完成了中國人的首次太空行走,成為世界上第354個出艙活動的航天員。

  像國際空間站這樣龐大的航天器,如果全靠航天員“攀巖”作業,既費時又費力。好在它裝有機械臂,航天員可以“站”在其末端,像乘云梯一樣前往作業地點。

  最炫酷的太空行走方式,是航天員借助載人機動裝置,像“阿童木”一樣飛行。這種裝置可以噴出高壓氮氣,每套裝置有兩套系統備份,以保障安全。此類裝置最早出現在美國“雙子星座”飛船上,為手提式,共有3個噴嘴,2個朝后1個朝前。不過該裝置并非用于飛來飛去地“耍酷”。龐之浩說,它的主要作用,是幫助航天員在緊急情況下快速返回氣閘艙。

  1984年2月7日,麥克坎德雷斯不系安全帶,背負一套價值3000萬美元、重111公斤的“噴氣背包”,以每秒10厘米的速度進入太空。他飛出了近百米,想測試該裝置到底能飛多遠。

  麥克坎德雷斯所用“背包”昂貴且笨重,因而美國后來又研制了新一代載人機動裝置,價值700萬美元,體積更小,裝有24個噴氣設備,可作6個自由度的機動控制,最大速度為每秒3米,工作時間為13分鐘。龐之浩介紹,航天員可通過航天服前面的開關控制噴氣,實現各個方向的移動。該裝置已經用于國際空間站的組裝、維修和救援。

  好幾次航天員差點有去無回

  不論用哪種方式,太空行走并非想象中那么愜意。龐之浩說,這項活動風險很大,太空環境、氣閘艙、航天服、人為失誤等因素,都會對安全造成影響。雖然目前沒有發生過人員死亡,但出現過不少事故。

  大多數事故與航天服有關,其中,意大利航天員盧卡·帕米塔諾在2013年的遭遇令人稱奇——他差點在頭盔里被淹死!帕米塔諾在艙外作業時,突然有大量水灌入他的頭盔,很快淹沒了嘴、鼻子和耳朵。一時間,他如同頭戴一個魚缸,整個臉幾乎都泡在水里,聽不見也看不見。幸運的是,最后他憑記憶安全返回了空間站。經查,事故原因是航天服冷卻水浸入呼吸系統,灌進頭盔的水達到近1.5升。

  氣閘艙的故障同樣危險。1990年,兩名俄羅斯航天員走出和平號空間站時,在氣閘艙還未完全減壓時就打開艙門,瞬間涌入的氣體損壞了艙門鉸鏈。于是,他們“回家”時關不上門了。一番折騰未果,他們只好通過量子二號應急氣閘艙返回。半年后,新一批航天員帶去合適的工具,才將該故障排除。

  相比設備故障,人為失誤更讓人頭疼。1977年,聯盟26號航天員羅曼連科將腦袋探出艙外,心情激動。但他正要投身太空時,被同伴格里奇科一把抓住。原來他沒系安全帶。

  “好幾次事故中,航天員差點有去無回。”龐之浩說。

      艙外活動因各種理由而十分危險。第一個理由是與太空廢棄物的碰撞。距離地表三百公里處的軌道速率(航天飛機任務進行的典型軌域)為每秒7.7公里。這是一顆子彈的十倍飛行速度,所以質量只有子彈百分之一大小的微粒(比如漆料的碎片或一粒細砂)擁有的動能即等于一顆子彈。每次任務會制造更多軌道廢棄物,因此這問題將會持續惡化。

      危險的另一個理由是任務執行前難以模擬實際的太空環境,而太空漫步因其危險性而被避免作為例行性任務。因此,當發現問題或偶爾執行操作任務時,艙外活動通常晚于計劃規劃的時間。雖然自壓力下選出具備高度穩定性的宇航員,然而他們仍舊是人,艙外活動時產生的高度危險終究造成宇航員情緒上的壓力。

       其他可能的問題包含太空漫游者與太空飛行器分離或遇到宇航服破損而可能使其減壓,此時如果宇航員沒有立即進入增壓太空艙將缺氧而迅速死亡。

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