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太空行走
太空行走
太空行走(太空行走)
太空行走（Walking in space）又稱為出艙活動。是載人航天的一項關(guān)鍵技術(shù)，是載人航天工程在軌道上安裝大型設(shè)備、進(jìn)行科學(xué)實驗、施放衛(wèi)星、檢查和維修航天器的重要手段。要實現(xiàn)太空行走這一目標(biāo)，需要諸多的特殊技術(shù)保障。
狹義
即指航天員離開載人航天器乘員艙，只身進(jìn)入太空的出艙活動，還要考慮到太空的微重力環(huán)境對航天員人身安全可能造成的影響。
廣義
航天員在月球和行星等其他天體上完成各種任務(wù)的過程也可以稱為太空行走。 方式 航天員在艙外行走有兩種方式：一種是用早期研制的臍帶式的生命保障系統(tǒng)與乘員艙連接，航天員身穿航天服，航天員所需要的氧氣、壓力、冷卻工質(zhì)、電源和通訊等都是通過臍帶由“母”載人航天器提供的。由于臍帶不能過長，所以航天員只能在“母”航天器附近活動，如果航天器走遠(yuǎn)了則容易使臍帶纏繞，像嬰兒那樣“窒息”而死。另一種是后期發(fā)明的裝在航天服背后的便攜式環(huán)控生保系統(tǒng)。航天員出艙后與“母”航天器分離，由于身穿艙外用的航天服，背著便攜式環(huán)控生保裝置，以及太空機動裝置，航天員可到離“母”載人航天器100米遠(yuǎn)處活動。實際上，艙外航天服及便攜式環(huán)控與生保系統(tǒng)是一個微型載人航天器，它保證人的周圍有適合的壓力，有通風(fēng)供氧，有溫濕度調(diào)節(jié)，使航天員在服裝內(nèi)正常生存，并能進(jìn)行太空作業(yè)。 有人稱載人機動裝置是太空“摩托艇”，因為它裝有推進(jìn)系統(tǒng)，并能“自由”機動飛行。例如，美國航天飛機第10次飛行時，航天員使用的機動裝置有24個氮推力器，利用推力器工作，航天員可以進(jìn)行6個自由度的飛行。載人機動裝置外形像一個背包，航天員通過手控器控制其高壓氮氣從安裝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)，成為名副其實的人體地球衛(wèi)星。 作用 航天員進(jìn)行太空行走不同歷史時期其目的不一樣的。當(dāng)1965年3月蘇聯(lián)航天員阿里克謝·列昂諾夫第一次由“上升”2號飛船飛出艙外時，其目的有兩個：一是在載人航天活動中進(jìn)行一次技術(shù)性的突破，二是使蘇聯(lián)在航天技術(shù)方面走到了美國前邊，在全世界產(chǎn)生重大影響。美國也不甘示弱，同年6月，美國人懷特在乘雙子星座4號飛船飛行時也飛出艙外。從此，出艙活動的技術(shù)就為兩家所共有，在這時人們才談到太空行走的實用意義。 從多次出艙和登月過程中的月面活動看來，太空行走的作用和意義是巨大的。其意義與作用是完成太空作業(yè)。例如，修復(fù)載人航天器或其它航天器上的受損部件。美國人曾通過太空行走修復(fù)了天空實驗室、太陽峰年衛(wèi)星和哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。組建空間站。蘇聯(lián)航天員則通過太空行走修復(fù)過禮炮號空間站和組裝、維修和平號空間站。當(dāng)前正在建造的國際空間站，更是需要航天員進(jìn)行多次出艙活動，才能在軌組裝建成。登月活動更是體現(xiàn)了航天員在太空行走和太空作業(yè)的巨大作用，為人類進(jìn)入外層空間和其它星球打下了良好的基礎(chǔ)。 歷史上第一次 1965年3月18日，蘇聯(lián)發(fā)射載有別列亞耶夫、阿里克謝·列昂諾夫的“上升”2號飛船。飛行中，阿里克謝·列昂諾夫進(jìn)行了世界航天史上第一次太空行走，他在離飛船5米處活動了12分鐘， 他離開“上升”2號飛船密封艙，系著安全帶實現(xiàn)了到茫茫太空中行走。后來由于空間活動的需要，阿里克謝·列昂諾夫穿著一種新型宇宙服，內(nèi)衣是由通心粉狀的管子盤成的，管子總長100米。管內(nèi)流過的冷水能吸去航天員身上散發(fā)的熱量，并排放到宇宙空間去。在這種內(nèi)衣外再罩上一層一層外套，套上同樣多層的手套，穿上金屬網(wǎng)眼靴子，戴上增強樹脂盔帽，就能保證到密封艙外安全活動了。1965年，蘇聯(lián)航天員阿里克謝·列昂諾夫走出了“上升”2號飛船，從而成功實現(xiàn)了人類第一次在太空的出艙活動。這次太空出艙活動使理論付諸實踐，從此真正打開了太空的大門。 這是一次非同尋常的航行。雖說飛船從升空到返回地面不過26小時，阿里克謝·列昂諾夫和他的指揮長別利亞耶夫卻多次在生與死的邊緣徘徊。萬無一失向來是人類探索太空時的基本準(zhǔn)則，而此次航行遇到的意外之多足以載入吉尼斯世界紀(jì)錄。 蘇聯(lián)太空行走的計劃實施得確實匆忙，因為美國同時也在進(jìn)行這方面的研究。出于安全考慮，蘇聯(lián)率先向軌道上發(fā)射了一艘不載人的偵察飛船，以收集太陽輻射、高能量粒子流等各種因素將對航天員身體造成的影響的數(shù)據(jù)。然而飛船在返回地面過程中卻意想不到地啟動了自爆程序，關(guān)乎航天員生命的珍貴數(shù)據(jù)就這樣消逝得無影無蹤。 兩位航天員很清楚期待他們做出怎樣的選擇：美國幾乎已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，雖說他們的航天員只是準(zhǔn)備把手伸到飛船外面，但這也將被宣傳為人類首次進(jìn)入太空。 飛船剛一起飛就遇到了麻煩，本來預(yù)定進(jìn)入距地球30萬米的軌道，實際高度卻達(dá)到了50萬米。不過，真正的險情還在后面。列昂諾夫穿的是一套多層特制宇航服，它不僅能保持恒溫，還有可以支持航天員在太空工作一個小時的生命保障系統(tǒng)。地面氣壓訓(xùn)練室只能模擬相當(dāng)于距地球9萬米高空的氣壓，而航天員走出飛船時周圍則是真空狀態(tài)。 為了防止宇航服膨脹變形，阿里克謝·列昂諾夫特地在上面系上了許多條帶子。完成太空行走后，他突然發(fā)現(xiàn)因為宇航服發(fā)生膨脹自己已經(jīng)無法返回飛船了。列昂諾夫果斷地調(diào)低了生命保障系統(tǒng)的氣壓。 阿里克謝·列昂諾夫是頭朝前進(jìn)入飛船的，他這樣做是為確保手中的攝像機萬無一失，可是關(guān)閉艙門卻成了一件難事。該艙斷面直徑只有120厘米，而宇航服的高度是190厘米。阿里克謝·列昂諾夫拼命旋轉(zhuǎn)著身體。雖說從發(fā)現(xiàn)宇航服膨脹到關(guān)閉飛船艙門前后不過210秒鐘，阿里克謝·列昂諾夫所承受的心理和生理壓力卻是難以想象的：他的體重減少了數(shù)公斤，每只靴子里積聚了3升汗水。 1965年6月5日，美國宇航員懷特也走出雙子星座4號飛船的密封艙，在太空行走了20分鐘。 完成了目視觀測、拆卸工作及其他實驗。該飛船上裝有氣閘艙，因此列昂諾夫還是從氣閘艙進(jìn)行出艙活動的第一人。 自從載人航天以來，宇航員已實現(xiàn)了近百次太空行走。但在1984年以前的60多次太空行走中，宇航員不僅必須穿上特制的宇宙服，而且還要使用安全帶和供給氧、電的“臍帶”與航天器連接在一起，以防在太空中飄走。 1965年6月3日，美國發(fā)射載有航天員麥克迪維特上尉和懷特上尉的“雙子星座”4號飛船，繞地球飛行62圈。懷特到艙外行走21分鐘，用噴氣裝置使自己在太空中機動飛行。這是美國第一次太空行走。懷特乘坐的是雙子星座4號飛船，該飛船上沒有安裝氣閘艙，因此是直接打開艙門出艙的。由于雙子星座飛船是乘載兩名航天員，兩名航天員同在一個座艙內(nèi)，因此當(dāng)懷特打開艙門后，坐在艙內(nèi)的另一名航天員麥克迪維也暴露在宇宙真空環(huán)境中。如果按照蘇聯(lián)的定義，只要航天員暴露在宇宙真空環(huán)境中就算進(jìn)行了太空行走，因此麥克迪維就是“沒有出艙坐在座椅上進(jìn)行的太空行走”�？上绹怀姓J(rèn)這種定義，因此麥克迪維仍然不能排列在太空行走的航天員名單之內(nèi)。 1984年7月17日，蘇聯(lián)發(fā)射“聯(lián)盟”T12號飛船升空。船上載有扎尼拜科夫、沃爾克和女航天員薩維茨卡婭，與“禮炮”7號空間站-“聯(lián)盟”T10號飛船聯(lián)合體對接。她于1984年7月25日從禮炮7號空間站上進(jìn)行了太空行走，她與另一名男航天員一起出艙，25日，薩維茨卡婭和扎尼拜科夫一起進(jìn)行了3小時35分鐘的艙外活動。薩維茨卡婭成為世界上第一位在太空行走的女性。 月面行走的第一人 美國的阿波羅航天員阿姆斯特朗，他于1969年7月20日乘坐阿波羅11號飛船在月面上著陸，第一個走出登月艙登上月球。他在月面上停留了2小時31分鐘，與阿姆斯特朗一起的另一名航天員奧爾德林也跟隨其后登上月球，在月球上也待了2小時31分鐘。 2007年11月3日，美國航天員帕拉金斯基完成歷時7個多小時的太空行走，成功修補了一塊太陽能電池板。由于電池板依然帶電，而且破損點距離工作艙足有半個足球場遠(yuǎn)，帕拉金斯基要“走”上近一個小時，英國《泰晤士報》曾評論說這次任務(wù)是美國航天史上最危險的太空行走。 訓(xùn)練 航天員進(jìn)行太空行走訓(xùn)練（失重訓(xùn)練）主要有兩種方式，一是利用失重水槽，二是利用失重飛機。 利用失重水槽： 在地面可以用中性浮力水槽產(chǎn)生的漂浮感覺，模擬訓(xùn)練航天員在失重時進(jìn)行工作和維修。 利用失重飛機： 它可以完成拋物線飛行，形成15-40秒的微重力時間。使航天員感受、體驗和熟悉失重環(huán)境，在失重的時間里可以做各種試驗，如吃東西、喝水、穿脫衣服、閉眼與睜眼的定向運動，甚至可把一個艙體搬進(jìn)機艙中，還可以進(jìn)行人在失重的時間里從艙體爬出來的.試驗，訓(xùn)練太空的出艙活動。 影響因素 太空行走比較危險，有5個因素，一個是太空的環(huán)境因素，第二個是氣閘艙的因素，第三個艙外航天服因素，第四個機動裝置的因素，第五個人為的因素。 太空處于真空狀態(tài)，沒有大氣層的保護(hù)，溫度變化很大，太陽照射時溫度可高于100℃，無陽光時溫度可低于-200℃，同時存在各種能傷害人體的輻射。為保障航天員在出艙活動中能安全、健康和有效地完成任務(wù)，需要有出艙航天服、航天員在艙外乘坐的機動裝置、完成任務(wù)所需的工具、固定航天員身體的設(shè)備及安全帶等裝備。艙外航天服是出艙活動中最重要的裝備，相當(dāng)于一個微型航天器。它將航天員的身體與太空的惡劣環(huán)境隔開，并向航天員提供大氣壓力和氧氣等維持生命所需的各種條件。由于宇宙飛船、空間站、航天飛機這些載人航天器密閉艙內(nèi)的人造氣壓、空氣組成基本與地面相同，因此人體內(nèi)吸有一定量的氮氣，而航天服內(nèi)的氣壓較低，僅為大氣壓的27.5%，航天員如果猛然出艙，遇到低氣壓后血液供應(yīng)不上，溶解在脂肪組織中的氮氣游離出來卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡，可能造成氣栓堵塞血管，引發(fā)嚴(yán)重疾病。所以航天員出艙前需要吸取純氧將體內(nèi)氮氣排出，以排除隱患。 在太空行走的航天員由于沒有參照物，無法分清物體的遠(yuǎn)近大小，并判斷其速度快慢，如無保險措施，很容易丟失在茫茫太空中而成為人體衛(wèi)星。所以太空行走需要采取保險措施——用安全帶將航天員與航天器連接起來，防止航天員在太空中走失。 為了防止減壓病，航天員在出艙活動之前還要進(jìn)行吸氧排氮。生活在地球表面時，人體受到大氣層的壓力為一個大氣壓，人體在這樣的壓力下不僅生活正常，與外界氣體交換也正常。但是，如果外界氣壓下降過大，人體組織內(nèi)的氣體因外界壓力低往外逸出。氧氣是人體需要的，逸到哪里都可以。但氮氣往人體組織外逸出就會使人體產(chǎn)生皮膚發(fā)癢、關(guān)節(jié)與肌肉疼痛、咳嗽和胸...
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