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最近“感覺良好”小分隊

出“門”遛彎兒又雙叒叕刷屏了！

這是中國空間站全面建成后的首次出艙活動

不過小分隊“遛彎兒”可不僅僅是出去轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

他們“遛彎兒”的同時，還要做這些……

2月10日，航天員費俊龍和張陸，在艙內(nèi)航天員鄧清明的密切配合下，結(jié)束了長達7個小時的出艙活動，順利返回問天實驗艙。

神舟15號出艙活動截圖

肯定有小伙伴好奇：經(jīng)常從媒體看到航天員出艙的新聞，他們出去都干什么？事實上，作為載人航天領(lǐng)域內(nèi)的核心技術(shù)之一，出艙活動的種類很多，大概分為如下三大類。

種類一：驗證出艙技術(shù)

一次成功的出艙活動，需要的支撐技術(shù)非常多，從航天器、航天員、航天服這些太空部分，到測控通信、飛行控制、任務(wù)管理這些地面部分，缺一不可。而且出艙活動適用“桶底理論”：只要有一個漏洞，所有的水就會都流掉，成為徹頭徹尾的失敗。正因如此，人類航天時代開啟近70年來，依然僅有蘇聯(lián)/俄羅斯、美國和中國獨立掌握了這個復(fù)雜的技術(shù)門類。

中國航天員水槽訓練場景（圖源：我們的太空）

這個技術(shù)發(fā)展過程也是不斷“理論論證-模擬實驗-技術(shù)驗證”迭代而來的。例如，在理論和仿真模擬之外，世界各大航天員中心都有巨大的水槽，里面放置各種航天器模型，航天員穿上航天服后，通過控制浮力與重力平衡，模擬在太空中失重的效果，反復(fù)練習出艙活動，盡可能地暴露問題。但是水槽練習局限性也很大，不可能模擬太空中的真空、失重、強輻射場景。必須要到太空中真刀真槍地去全面檢驗，每一個新技術(shù)的提出都是如此循環(huán)迭代。

早期的出艙活動，需要把航天服通過一個“臍帶”連接到載人飛船上，獲得補給。后來，開始廣泛使用便攜式航天服——身著便攜式航天服的航天員出艙之后就變身為一個小型的獨立航天器。載人機動裝置的出現(xiàn)，更是“科幻級”地吸引眼球，航天員坐在裝置內(nèi)可通過控制小型發(fā)動機，在航天器附近自由飛行。

載人機動裝置（圖源：NASA）

上述每一次技術(shù)迭代，都需要驗證。例如我國早在2008年的神舟7號任務(wù)，就由航天員翟志剛和劉伯明驗證了出艙活動的可行性，這也意味著我國載人航天進入了能出艙活動的時代，一直迭代發(fā)展至今。

不僅整體方案需要驗證，各項具體技術(shù)也需要檢驗。航天員出艙必備保障是艙外航天服，可以把它直接看做微型的航天器。我國的“飛天”艙外航天服歷經(jīng)多年積累，但也需在太空中實際測試它的應(yīng)用情況；出艙必經(jīng)之路是負責艙內(nèi)和艙外（真空）過渡的氣閘艙，每一個載人航天器（神舟飛船、天宮1/2飛行器、天和核心艙、問天實驗艙）都需要配備（或兼用），它的在軌表現(xiàn)事關(guān)整個任務(wù)成??；出艙活動需要頻繁使用機械臂輔助，它的太空表現(xiàn)能力需要檢驗；活動期間，艙內(nèi)外協(xié)同、天地通信測控保障、地面流程控制、緊急情況撤離等，這些場景都是在地面無法模擬的，必須通過真實的出艙活動來測試。

正如真刀真槍地軍事演習才能暴露問題、總結(jié)經(jīng)驗，相當一部分出艙活動目的就是為了驗證出艙相關(guān)的技術(shù)體系。

翟志剛那句經(jīng)典的：“我已出艙，感覺良好”，就是該種類出艙活動最想達到的效果。

種類二：載人航天器安裝與維修

載人航天器的設(shè)計與制造難度遠遠超過無人航天器，對于大型的空間站艙段級別航天器，更是如此。例如，天宮空間站的核心艙“天和”和兩個實驗艙“問天”、“夢天”實在太大了，它們長度約18米，直徑4.2米，創(chuàng)造了人類航天單艙段的尺寸紀錄。但這還不是全貌：這個尺寸已經(jīng)逼近長征五號B這個“矮胖子”的整流罩所允許的極限，其他的全景相機、艙外擴展泵組和外置儀器等，根本沒法完整安裝展開后發(fā)射，必須在進入太空后繼續(xù)組裝。

小伙伴們不妨回憶一下，此前的新聞中反復(fù)提到的出艙內(nèi)容大都會有“抬升全景相機”“安裝艙外拓展泵組”等關(guān)鍵詞，且一般發(fā)生在重要的艙段升空和組裝后。本次的中國空間站建成后首次出艙，重要任務(wù)也是安裝艙外拓展泵組。它是航天器內(nèi)外熱控循環(huán)系統(tǒng)的動力心臟，與艙內(nèi)的心臟一起，才能保證整個艙段的正常運轉(zhuǎn)。全景相機則用于監(jiān)測航天器的整體外部情況。還有一些外部儀器設(shè)備，只有所有的外置部分都完整了航天器才算達到了設(shè)計要求。

中國空間站全貌藝術(shù)效果圖

此外，任何一個航天器不可能完全不出現(xiàn)問題，對于空間站級別的大型模塊化多艙段載人航天器更是如此，特別是它需要長時間穩(wěn)定飛行。例如，國際空間站已經(jīng)做到了約500噸、飛行25年，中國空間站有近100噸、飛行時間10年起步。期間，如果空間站可能出現(xiàn)各種問題，都必須及時予以修理，尤其是當外部出現(xiàn)問題時，幾乎只能依靠航天員出艙活動進行維修。

如果用大白話來解釋這種出艙活動就是：毛坯房（艙段）蓋好了，裝修小工（航天員）開始裝修，讓房子（空間站）更宜居。出了問題，還要請小工來，修修補補，這房子住起來才舒服。

種類三：科學研究與應(yīng)用

載人航天發(fā)展的根本目標是利用太空這個獨一無二的空間，拓展人類的科學邊界?？臻g站建成后，就會變成一個長期有人駐留的太空實驗室，允許航天員開展各項科學研究，這才是航天強國大力投入載人航天的最核心動力。

國際空間站和中國空間站上，搭載了各種實驗柜，開展各種網(wǎng)友們“看不懂的名詞”實驗。但是有些研究是必須在艙外進行的，例如與天文觀測、真空暴露、艙外輻射等相關(guān)的科研。有些科學儀器設(shè)備無法通過機械臂系統(tǒng)完全操作，就必須依靠航天員出艙活動去安裝、回收、替換，成為事關(guān)科研成敗的關(guān)鍵。我國自第三批航天員招募起，開始培養(yǎng)“載荷專家”類角色，他們的主要業(yè)務(wù)就將集中于科研。

天和核心艙與天舟二號貨運飛船組合體

各類載人航天器本身也是“空天母艦”。微型的航天器（航天員）從這里出發(fā)，也能服務(wù)于載人航天器之外的目標。例如航天飛機時代多次出現(xiàn)過回收失效衛(wèi)星返回地球的場景。大名鼎鼎的哈勃太空望遠鏡在發(fā)射后出現(xiàn)了一系列技術(shù)問題，導致根本沒法正常工作。后來，通過連續(xù)5次出艙活動才將它完全修好，幾乎替換掉了各大科學儀器，才讓這個傳奇的望遠鏡重獲新生并一直工作至今，重塑了人類天文學。我國即將發(fā)射的大型巡天望遠鏡未來將進入與空間站共軌的飛行狀態(tài)，一大原因就是未來航天員可以通過出艙活動，對它進行維修更新，保障它的長期工作狀態(tài)。

此外，載人登陸月球，包括未來預(yù)期的載人登陸火星，也可以看作非常復(fù)雜的出艙活動。我國的《2021中國的航天》白皮書中已經(jīng)明確了全面建成并運營中國空間站、實施探月工程四期、深化載人登月方案論證等重要目標，在可預(yù)見的將來，將會有中國航天員踏上月球，完成一次從神話（嫦娥奔月）到現(xiàn)實的出艙活動。

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