博海拾贝 文摘 从“我已出舱,感觉良好”到“哇,这外面太漂亮了”

从“我已出舱,感觉良好”到“哇,这外面太漂亮了”

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@太空精酿:从13年前的“我已出舱,感觉良好”到现在的“哇,这外面太漂亮了”,天宫空间站的首次出舱行走亮点频出,在天宫空间站建设过程中有里程碑意义。

相比首次技术验证性质的出舱,本次出舱的时间长达6-7小时,这几乎是舱外服生命维持系统的上限。一方面,这说明我国新一代“飞天”舱外服的生命维持能力已经是国际顶级水平;另一方面,也说明本次航天员出舱任务繁重,要花如此多的时间,他们主要干了几件事情。

1.进一步安装机械臂

机械臂是空间站的最核心技术之一。天宫空间站的机械臂长达10米、7个自由度、可抓取25吨物体(失重环境)自由移动,它自身也能根据需求在空间站外侧“爬行”重新定位(超级绝活),是个不折不扣的超级搬运工。

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天宫空间站采取“积木式”结构,由核心舱、实验舱、载人飞船、货运飞船等部分在太空中采取“搭积木”的方式完成,机械臂就是搭积木的那双手,起着举足轻重的作用。此外,在日常的维修、维护、监视和舱外作业过程中,缺了它也是不可能完成的。

但是在发射时它并未安装至关重要的脚限位器。简单而言,它并没有办法能“绑住”并携带航天员进行舱外作业,而航天员毫无疑问是舱外任务的灵魂。因此,这次出舱最核心的目标是在机械臂上安装并测试服务于航天员的脚限位器,为未来天宫的长期出舱行走任务打下最重要基础。
(图2是国际空间站机械臂,用来说明脚限位器作用)

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2.抬升全景相机

全景相机对于空间站非常重要。由于空间站尺寸很大,由多个结构构成,在运营过程中也会出现频繁的结构安装、舱外活动、轨道维持、角度维持等操作,对这些过程和实时运营状态进行监视有着重要意义。此外,太空环境复杂,甚至偶然有微陨石撞击到空间站结构,必须实时监测并立即进行风险评估。

但是在天宫核心舱发射过程中,由于火箭整流罩限制,全景相机不得不离舱体很近,这也限制了它在天上的“视角”。此次出舱任务,需要把它恢复到正常设计位置,以让它“站得高看得远”。

3.全面实际测试新一代飞天舱外服

太空中完全真空状态,阳面和阴面温差巨大,强辐射,全失重,因此航天员必须穿戴复杂的舱外服进行舱外作业。在神舟七号任务时,我国已经基本验证了第一代“飞天”舱外服,随后进行了大规模技术改进,尺寸空间更大,生命维持系统更强(穿起来更舒服更惬意),操作更加灵活,作业时间更长,保护能力更强,穿脱时间更短(经过训练的航天员可以做到3-5分钟内穿脱)等。

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这次长时间出舱行走,也验证了新一代舱外服的巨大成功。

4.其他方面

此次任务,出舱任务时间较长,也是两名航天员(刘伯明、汤洪波)同时大范围作业,既要实现两人协同、也要实现舱内舱外协同、还要实现天地协同,对于出舱任务管理而言是个全新的挑战。

二人还要完成舱外工具箱的组装和扩展泵组等任务,对于天宫空间站的后续运营有很大意义。

神舟七号出舱期间还没有天链中继卫星通信系统服务全程,依然存在很大测控盲区。而此次任务我们已有天链,也将检验出舱行走期间的全球通信保障能力。要知道,天宫空间站围绕地球一周,仅仅约1个半小时,任务期间他们已经围绕地球飞行了4-5周!

中国第一次出舱行走是2008年9月27日,神舟七号载人航天任务,由翟志刚和刘伯明两名航天员完成。当时还是中国载人航天的快速突破阶段,出于多方面技术验证的目的,两名航天员进行了非常短暂的出舱行走任务,仅持续十余分钟,让五星红旗在太空中“飘扬”,总体上不进行复杂的舱外作业。其中,处于辅助位置的刘伯明仅头部和手部出舱。

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当时出舱关键期间,在打开舱门时多次尝试未果,飞船飞出地面测控区,翟志刚和刘伯明用铁一般的意志,坚定认为应该立即执行出舱任务,二人用辅助撬棍多次尝试终于打开舱门。随后的出舱期间,神舟七号飞船又发出报警“仪表显示,轨道舱火灾”,几乎让所有人的心提到嗓子眼。但此时,翟志刚和刘伯明依然决定继续出舱,尤其是刘伯明说“着火我们也来不及了,不管了”,最后两人终于成功出舱。还好很快地面测控验证这仅是传感器误报,虚惊一场。

翟志刚随后出舱后说出“我已出舱,感觉良好”,这简简单单的8个大字后面,有着多少生死时速下的决绝!

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而这次任务中,刘伯明进行自己的第二次出舱作业,13年前,他处于辅助位置不能完全出舱,这一次他终于全部进入太空,看清楚了太空的全貌,以至于发出了“哇,这外面太漂亮了”的感慨,从容不迫。

这背后,是成熟的天宫空间站、新一代舱外服、天链中继卫星通信系统、机械臂等一系列顶级技术的支持,他真的不慌了。

从“我已出舱,感觉良好”到“哇,这外面太漂亮了”,见证的是中国出舱行走技术的飞跃,也是中国航天发展的伟大历史。

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