什么是太空行走?
太空行走是指宇航员离开航天器的安全环境,进入太空真空的任何时刻。太空行走的官方名称是EVA,代表舱外活动。在太空行走期间,宇航员穿着特制宇航服漂浮在太空中,宇航服提供空气、压力和对极端温度的保护。太空行走用于修理设备、在空间站安装新部件,或进行无法在室内完成的科学实验。每次太空行走都经过数月甚至数年的精心规划。
历史上第一次太空行走由苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫于1965年3月18日完成。列昂诺夫连着一根绳索漂浮在沃斯霍德2号飞船外约12分钟。他的宇航服在太空真空中膨胀得如此之大,以至于他难以通过气闸返回,不得不释放一些气压才能挤进去。仅仅几个月后,美国宇航员埃德·怀特于1965年6月3日在双子座4号任务中完成了美国的首次太空行走。怀特非常喜欢这次经历,任务控制中心不得不命令他返回舱内。
准备太空行走是一个漫长而详细的过程,在实际活动前数月就开始了。宇航员在美国航空航天局约翰逊航天中心一个巨大的游泳池——中性浮力实验室中进行水下练习,该游泳池容量约2350万升。泳池内有国际空间站各部分的全比例模型,水下漂浮的感觉类似于在太空中漂浮。每一个小时的太空行走时间,宇航员通常要在泳池中训练约七个小时。他们还要检查清单、用工具练习,并研究他们将要操作的任何设备的详细示意图。
在太空行走当天,宇航员在打开舱口前几小时就开始准备。他们要呼吸纯氧一段时间,以去除血液中的氮气,防止一种叫做减压病的痛苦状况,深海潜水者也可能发生这种情况。穿宇航服需要约45分钟,需要其他船员的帮助。到了太空外面,宇航员将安全系绳扣在空间站上,这样就不会漂走了。国际空间站上的典型太空行走持续约六个半小时,有些甚至超过八小时。
有些太空行走因宇航员在期间完成的惊人工作而名垂史册。1984年,宇航员布鲁斯·麦肯德里斯成为第一个使用载人机动装置(MMU)——一种喷气驱动背包——在太空中自由飞行的人,没有任何绳索连接航天飞机。1993年,宇航员在五次太空行走中修复了哈勃太空望远镜的缺陷镜面,挽救了这台价值数十亿美元的天文台。意大利宇航员卢卡·帕尔米塔诺在2013年面临危险情况,当时太空行走中水开始渗入他的头盔,他不得不小心地在水覆盖眼睛和鼻子的情况下返回气闸。这些事件既展示了在太空工作的惊人成就,也揭示了真实的危险。
太空行走是宇航员进行的最危险的活动之一。微小的太空碎片以高达每小时2.8万千米的速度运动,如果击中宇航服可能会将其穿透。宇航员还必须注意空间站上的尖锐边缘,这些边缘可能会撕裂手套,这种情况已经发生过几次。如果宇航员与空间站分离,他们需要使用SAFER喷气背包飞回去,在氧气耗尽之前返回。太阳光和阴影之间的极端温度变化(随着空间站每45分钟绕地球一圈而发生)也会给宇航员及其设备带来压力。
自1998年开始建造以来,国际空间站(ISS)一直是太空行走的主要地点。已在ISS进行了超过260次太空行走,用于建造、维护和升级空间站。宇航员在这些出舱活动中安装了巨大的太阳能板、更换了电池并修复了冷却系统。空间站的机械臂(称为加拿大臂2)经常通过将宇航员送到难以到达的工作地点来提供帮助。ISS的太空行走由德克萨斯州休斯顿任务控制中心地面上数百人组成的团队支持,他们监控每一个时刻并指导宇航员完成每项任务。
随着太空机构规划前往月球和火星的任务,太空行走将变得更加重要和具有挑战性。美国航空航天局的阿耳忒弥斯计划将派宇航员在月球表面行走,这需要在与漂浮在空间站旁完全不同的环境中进行太空行走。在月球上行走意味着要应对可能损坏设备的尖锐月球尘埃,如果带入室内会刺激肺部。未来的火星探险者需要在稀薄的大气中、沙尘暴和平均约零下62摄氏度的温度下进行太空行走。新型宇航服设计和机器人助手正在开发中,以使未来的太空行走比以往任何时候都更安全、更高效。