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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(dòng)。是載人航天的一項(xiàng)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(shí)驗(yàn)、施放衛(wèi)星、檢查和維修航天器的重要手段。要實(shí)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(dòng)，還要考慮到太空的微重力環(huán)境對(duì)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(guò)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(guò)臍帶由“母”載人航天器提供的。由于臍帶不能過(guò)長(zhǎng)，所以航天員只能在“母”航天器附近活動(dòng)，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(jī)動(dòng)裝置，航天員可到離“母”載人航天器100米遠(yuǎn)處活動(dòng)。實(shí)際上，艙外航天服及便攜式環(huán)控與生保系統(tǒng)是一個(gè)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(jī)動(dòng)裝置是太空“摩托艇”，因?yàn)樗b有推進(jìn)系統(tǒng)，并能“自由”機(jī)動(dòng)飛行。例如，美國(guó)航天飛機(jī)第10次飛行時(shí)，航天員使用的機(jī)動(dòng)裝置有24個(gè)氮推力器，利用推力器工作，航天員可以進(jìn)行6個(gè)自由度的飛行。載人機(jī)動(dòng)裝置外形像一個(gè)背包，航天員通過(guò)手控器控制其高壓氮?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)，成為名副其實(shí)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(shí)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(hào)飛船飛出艙外時(shí)，其目的有兩個(gè)：一是在載人航天活動(dòng)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(guó)前邊，在全世界產(chǎn)生重大影響。美國(guó)也不甘示弱，同年6月，美國(guó)人懷特在乘雙子星座4號(hào)飛船飛行時(shí)也飛出艙外。從此，出艙活動(dòng)的技術(shù)就為兩家所共有，在這時(shí)人們才談到太空行走的實(shí)用意義。 從多次出艙和登月過(guò)程中的月面活動(dòng)看來(lái)，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(guó)人曾通過(guò)太空行走修復(fù)了天空實(shí)驗(yàn)室、太陽(yáng)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(guò)太空行走修復(fù)過(guò)禮炮號(hào)空間站和組裝、維修和平號(hào)空間站。當(dāng)前正在建造的國(guó)際空間站，更是需要航天員進(jìn)行多次出艙活動(dòng)，才能在軌組裝建成。登月活動(dòng)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(hào)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(dòng)了12分鐘， 他離開“上升”2號(hào)飛船密封艙，系著安全帶實(shí)現(xiàn)了到茫茫太空中行走。后來(lái)由于空間活動(dòng)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(zhǎng)100米。管內(nèi)流過(guò)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(qiáng)樹脂盔帽，就能保證到密封艙外安全活動(dòng)了。1965年，蘇聯(lián)航天員阿里克謝·列昂諾夫走出了“上升”2號(hào)飛船，從而成功實(shí)現(xiàn)了人類第一次在太空的出艙活動(dòng)。這次太空出艙活動(dòng)使理論付諸實(shí)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(shuō)飛船從升空到返回地面不過(guò)26小時(shí)，阿里克謝·列昂諾夫和他的指揮長(zhǎng)別利亞耶夫卻多次在生與死的邊緣徘徊。萬(wàn)無(wú)一失向來(lái)是人類探索太空時(shí)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(jì)劃實(shí)施得確實(shí)匆忙，因?yàn)槊绹?guó)同時(shí)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(yáng)輻射、高能量粒子流等各種因素將對(duì)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(guò)程中卻意想不到地啟動(dòng)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(wú)影無(wú)蹤。 兩位航天員很清楚期待他們做出怎樣的選擇：美國(guó)幾乎已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，雖說(shuō)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(lái)預(yù)定進(jìn)入距地球30萬(wàn)米的軌道，實(shí)際高度卻達(dá)到了50萬(wàn)米。不過(guò)，真正的險(xiǎn)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(gè)小時(shí)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(wàn)米高空的氣壓，而航天員走出飛船時(shí)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?yàn)橛詈椒l(fā)生膨脹自己已經(jīng)無(wú)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(jī)萬(wàn)無(wú)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(shuō)從發(fā)現(xiàn)宇航服膨脹到關(guān)閉飛船艙門前后不過(guò)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(guó)宇航員懷特也走出雙子星座4號(hào)飛船的密封艙，在太空行走了20分鐘。 完成了目視觀測(cè)、拆卸工作及其他實(shí)驗(yàn)。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(dòng)的第一人。 自從載人航天以來(lái)，宇航員已實(shí)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(guó)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(hào)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(jī)動(dòng)飛行。這是美國(guó)第一次太空行走。懷特乘坐的是雙子星座4號(hào)飛船，該飛船上沒(méi)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(gè)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(méi)有出艙坐在座椅上進(jìn)行的太空行走”�？上绹�(guó)不承認(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(hào)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(hào)空間站-“聯(lián)盟”T10號(hào)飛船聯(lián)合體對(duì)接。她于1984年7月25日從禮炮7號(hào)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(shí)35分鐘的艙外活動(dòng)。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(guó)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(hào)飛船在月面上著陸，第一個(gè)走出登月艙登上月球。他在月面上停留了2小時(shí)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(shí)31分鐘。 2007年11月3日，美國(guó)航天員帕拉金斯基完成歷時(shí)7個(gè)多小時(shí)的太空行走，成功修補(bǔ)了一塊太陽(yáng)能電池板。由于電池板依然帶電，而且破損點(diǎn)距離工作艙足有半個(gè)足球場(chǎng)遠(yuǎn)，帕拉金斯基要“走”上近一個(gè)小時(shí)，英國(guó)《泰晤士報(bào)》曾評(píng)論說(shuō)這次任務(wù)是美國(guó)航天史上最危險(xiǎn)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(jī)。 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(jué)，模擬訓(xùn)練航天員在失重時(shí)進(jìn)行工作和維修。 利用失重飛機(jī)： 它可以完成拋物線飛行，形成15-40秒的微重力時(shí)間。使航天員感受、體驗(yàn)和熟悉失重環(huán)境，在失重的時(shí)間里可以做各種試驗(yàn)，如吃東西、喝水、穿脫衣服、閉眼與睜眼的定向運(yùn)動(dòng)，甚至可把一個(gè)艙體搬進(jìn)機(jī)艙中，還可以進(jìn)行人在失重的時(shí)間里從艙體爬出來(lái)的.試驗(yàn)，訓(xùn)練太空的出艙活動(dòng)。 影響因素 太空行走比較危險(xiǎn)，有5個(gè)因素，一個(gè)是太空的環(huán)境因素，第二個(gè)是氣閘艙的因素，第三個(gè)艙外航天服因素，第四個(gè)機(jī)動(dòng)裝置的因素，第五個(gè)人為的因素。 太空處于真空狀態(tài)，沒(méi)有大氣層的保護(hù)，溫度變化很大，太陽(yáng)照射時(shí)溫度可高于100℃，無(wú)陽(yáng)光時(shí)溫度可低于-200℃，同時(shí)存在各種能傷害人體的輻射。為保障航天員在出艙活動(dòng)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(jī)動(dòng)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(dòng)中最重要的裝備，相當(dāng)于一個(gè)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(jī)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?dú)猓教旆䞍?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?dú)庥坞x出來(lái)卻不能通過(guò)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?dú)馀懦�，以排除隱患。 在太空行走的航天員由于沒(méi)有參照物，無(wú)法分清物體的遠(yuǎn)近大小，并判斷其速度快慢，如無(wú)保險(xiǎn)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(xiǎn)措施——用安全帶將航天員與航天器連接起來(lái)，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(dòng)之前還要進(jìn)行吸氧排氮。生活在地球表面時(shí)，人體受到大氣層的壓力為一個(gè)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(guò)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?dú)馔梭w組織外逸出就會(huì)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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