宇宙空間,危險(xiǎn)重重。無(wú)論是宇宙輻射、真空環(huán)境,還是太空垃圾、小行星碎片,都隨時(shí)有可能帶來(lái)各種意外。盡管如此,我猜你還是不想做一名“太空宅”。那么,請(qǐng)做好思想準(zhǔn)備:在太空里出艙活動(dòng)可比在地球上出門(mén)難多了!
出艙活動(dòng)是工作
也許你原本想要的是去群星間嬉戲,但航天員的出艙活動(dòng)可不是為了好玩,也不是為了呼吸新鮮空氣或鍛煉身體。至少在目前,航天員出艙只是為了做以下四大類工作。
組裝
由于飛船的運(yùn)載能力有限,因此不能將大型設(shè)施一次性運(yùn)上太空,只能分艙段逐個(gè)運(yùn)送。這時(shí)候就需要航天員在艙外對(duì)各艙段進(jìn)行協(xié)助組裝,國(guó)際空間站正是這樣建設(shè)的。
維修
宇宙環(huán)境對(duì)人類很危險(xiǎn),對(duì)航天器也一樣。機(jī)器人目前還難以勝任高精細(xì)度的維修工作,當(dāng)艙外的空間設(shè)備發(fā)生故障,許多維修工作只能由航天員親自進(jìn)行了。
救援
當(dāng)艙外的航天員陷入危險(xiǎn),就需要其他航天員出艙救援,因此可以說(shuō)出艙是每位航天員的必備技能。
科研
在天體表面采集樣本,登陸其他星球,甚至未來(lái)可能需要建立太空基地,都需要航天員出艙操作。一些在宇宙空間中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),也需要航天員出艙在艙外安裝實(shí)驗(yàn)裝置并回收。
平安回家很重要
開(kāi)開(kāi)心心出門(mén)去,平平安安回家來(lái),這一點(diǎn)無(wú)論在地球上還是在太空中都一樣。不過(guò),在太空中可沒(méi)法像在地球上一樣“腳踏實(shí)地”地出門(mén)。對(duì)于沒(méi)有重力、沒(méi)有土地的太空,如果采取了錯(cuò)誤的出門(mén)方式,航天員就很可能會(huì)飄進(jìn)宇宙深處。為了防止“走丟”,航天員的艙外活動(dòng)主要通過(guò)兩種方式進(jìn)行。
“臍帶”式
早期的生命保障系統(tǒng)有一根與飛船連接的“臍帶”,航天員所需要的氧氣、壓力、冷卻物質(zhì)、電源、通信等都是通過(guò)“臍帶”由航天器提供的,可以說(shuō)這是航天員在艙外活動(dòng)的生命線。
“自由”式
航天員也可以通過(guò)載人機(jī)動(dòng)裝置在艙外活動(dòng)。只要通過(guò)手控器控制高壓氮?dú)鈴陌惭b在不同部位的推力器噴出,就能改變飛行的速度、方向和姿態(tài)。同時(shí),該裝置還有通風(fēng)供氧和溫濕度調(diào)節(jié)功能,確保航天員正常生存。
當(dāng)然,無(wú)論哪種方式都不能走得太遠(yuǎn)。“臍帶”式的活動(dòng)會(huì)受到“臍帶”長(zhǎng)度的限制,如果貿(mào)然加長(zhǎng),“臍帶”可能會(huì)纏在航天器上;“自由”式的活動(dòng)也通常處于航天器100米范圍內(nèi),如果距離過(guò)遠(yuǎn),一旦發(fā)生意外,將很難獲得同伴的幫助。
1984年,宇航員布魯斯·麥坎德利斯進(jìn)行了第一次不系帶出艙活動(dòng),來(lái)到了距離航天飛機(jī)將近100米的地方。
準(zhǔn)備完畢再出艙
告訴家人你在哪兒
如果你要出門(mén),除了要看天氣預(yù)報(bào),還必須與家長(zhǎng)保持聯(lián)系,讓他們知道你的位置和狀況。同樣,為了確保航天員能夠順利出艙,地面的工作人員也要全面、準(zhǔn)確、及時(shí)地了解航天員所處的太空環(huán)境,與航天員保持聯(lián)絡(luò),盡可能排除安全隱患。
穿戴整齊再出門(mén)
當(dāng)然,你還要根據(jù)室外的環(huán)境選擇合適的穿戴,防止中暑或感冒。航天員在出艙前也要進(jìn)行類似的準(zhǔn)備工作。在宇宙中,艙內(nèi)外的溫差超過(guò)200攝氏度,航天員需要穿著航天服才能在高輻射、真空的寒冷宇宙中進(jìn)行艙外活動(dòng)。
隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)
當(dāng)你來(lái)到戶外,要學(xué)會(huì)遠(yuǎn)離各種危險(xiǎn)。但是對(duì)于探索宇宙的航天員而言,危險(xiǎn)是不可避免的,因此他們需要提前做好準(zhǔn)備。比如中國(guó)空間站里的中國(guó)航天員,他們除了要在地面上接受一系列訓(xùn)練外,在進(jìn)駐空間站后,還會(huì)開(kāi)展包括新宇航服啟封、機(jī)械臂操作、醫(yī)療救護(hù)等多項(xiàng)與安全相關(guān)的演練。
2021年11月7日,神舟十三號(hào)航天員在出艙前還進(jìn)行了首次在軌緊急撤離演練。一旦在出艙過(guò)程中發(fā)生意外,影響到整個(gè)空間站的安全,航天員們就可以在必要的情況下放棄空間站,進(jìn)入返回艙逃生。
找到你的好幫手
對(duì)于航天員而言,獨(dú)自出艙可不只是感到孤獨(dú)和無(wú)趣這么簡(jiǎn)單,因?yàn)橐坏┌l(fā)生意外,他們很可能得不到及時(shí)的幫助,進(jìn)而造成更嚴(yán)重的后果。而且,個(gè)人的力量畢竟有限,有許多任務(wù)都是需要航天員們?cè)谂撏夂献鞑拍芡瓿傻摹?墒?,如果沒(méi)人能陪你一起出艙呢?沒(méi)關(guān)系,那就給自己找個(gè)“鋼筋鐵骨”的好幫手吧!
航天員的好幫手就是空間機(jī)械臂。留守在艙內(nèi)的航天員通過(guò)操縱機(jī)械臂,可以將出艙的同伴送至目標(biāo)地點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)。機(jī)械臂上還貼心地設(shè)置了扶手、踏板以及固定裝置,防止航天員飄走。而且,空間機(jī)械臂本身就是一個(gè)智能機(jī)器人,具備一定的精確操作能力和視覺(jué)識(shí)別能力,即便沒(méi)有人操控,它也能自主分析問(wèn)題,給出艙航天員當(dāng)好助手。
天宮空間站上配置的空間機(jī)械臂長(zhǎng)度超過(guò)10米,有7個(gè)關(guān)節(jié),可以搬運(yùn)重達(dá)25噸的物體,也是宇航員出艙活動(dòng)的重要工具。盡管機(jī)械臂很靈活,但這樣的“大手”也注定它難以完成一些精細(xì)的工作。
未來(lái),如果你進(jìn)入人類的太空基地,為了不成為一名太空“家里蹲”,你需要學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的內(nèi)容或許會(huì)比前面提到的要多得多。不過(guò),對(duì)于依然生活在地球上的我們,還是應(yīng)該從安全出門(mén)做起。希望有一天,你也能跨出自己在太空中的第一步!
小哥白尼·趣味科學(xué)畫(huà)報(bào)2022年3期