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天和航天員出艙任務為何吸引全球目光？解讀艙外活動3大關鍵技術
點擊：  作者：“夢醒錦官城”    來源：“夢醒錦官城”公眾號  發布時間:2021-07-06 09:42:38

 

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【4日，在北京航天飛行控制中心大屏拍攝的航天員在艙外工作場面。】

 

天和核心艙航天員出艙全過程直播估計不少人都看了，相信看完后，大多數人感受到的都是“不明覺厲”四個字。

這個詞啥意思呢——雖然過程看不太懂，但感覺很厲害。

央視直播時主要播放的是重點鏡頭，而且由于身處太空有很多畫面都是靜默的，絕大多數觀眾都不是航天專業人士，看不太明白也屬正常。

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【中國航天員出艙（圖源：央視直播）】


有鑒于此，作者君特撰此文，為大家簡單講講此次出艙行動背后的奧秘，至少讀完本文后，各位對此次中國航天員的艙外行動將會有更深入的了解。

第一，中國空間站上的“斷龍石”——節點艙


金庸筆下《神雕俠侶》里過兒和姑姑生活的地方是在古墓派的“活死人墓”。
話說這“活死人墓”甚是奇特，平常與世隔絕不說，墓門口上還有一處“斷龍石”，李莫愁殺入墓中時，小龍女不敵，于是當機立斷放下“斷龍石”，徹底封住古墓派進出通道，要與那女魔頭同歸于盡。

天宮空間站上，也有這么一處功能類似隔絕內外的“斷龍石”，名字叫作“節點艙”。

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【端頭紅圈處為“節點艙”，也叫“氣閘艙”】

眾所周知，太空環境對人體來說是致命的，人一旦暴露在太空中將很快失去生命，因此航天員要離開空間站，就必須采用一套復雜的出艙活動流程，避免生活科研為主的生活艙與太空直接接觸，所以就有了“氣閘艙（節點艙）”的誕生。

這個“氣閘艙”有兩道門，一道與生活艙連接，另一道打開便是太空。航天員要到空間站外邊，首先得進入“氣閘艙”，穿好宇航服，然后將兩道門緊緊鎖住。

緊接著“氣閘艙”里的空氣被迅速抽出，基本成為與外界太空一樣的真空，這時航天員才會打開與太空連接的那道“出艙艙門”，走到空間站外。

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【氣閘艙上與太空相連的“出艙艙門”（圖源：央視直播）】


航天員從外面回來，則是把之前的步驟逆向操作一遍，先在“氣閘艙”內注入空氣，氣壓上升到與生活艙一致，然后才會脫下宇航服，并打開“氣閘艙”連接生活艙的那道門，回到生活艙中。

“氣閘艙”能最大程度避免空間站寶貴空氣的泄露，而且宇航員如果從外面帶了什么有害物質或病菌，也可在此處解決，避免帶進人員生活艙中，所以“氣閘艙”其實也是一道保障空間站安全的檢驗措施。

“氣閘艙”技術是一項不折不扣的頂級科技，對材料科學、控制系統、工業制造水平都有著極高的要求，目前世界上只有中美俄才完全掌握了“氣閘艙”的設計制造方法。

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【箭頭所指為生活艙與氣閘艙相連的那道門（圖源：央視直播）】


額外再說個小細節，直播時細心的觀眾應該發現開艙門前地面控制人員大聲說了一句“吸氧排氮”。

那么什么是“吸氧排氮”呢？

人體中氣體成分和空氣一樣，氧氣占21%，氮氣約占79%，航天員進入太空時，由于太空是真空，人體中的氣體會猛地向體外逸出，給人體造成皮膚發癢、肌肉疼痛、胸悶等不良癥狀。

因此航天員出艙前需要吸氧置換體內留存的氮氣，這樣他們出艙進入太空時，身體機能才不會受到影響，這個過程，就叫“吸氧排氮”。

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【氣閘艙內部看氣閘艙與生活艙相連的那道艙門（圖源：央視直播）】


第二，令人難以想象的“黑科技”——航天服

 

從廣義上講，航天服有內外兩層，內層為液冷服，即下圖上航天員所穿的這套藍色服裝。

這套貼身衣服也是個“黑科技”，其主要作用是幫助人體散熱。這件薄薄的衣服里包含有一套“液冷系統”，它可以通過冷液循環帶走人身上多余的熱量，然后熱量被送入航天器背包中進行處理。

具體原理比較復雜，我就不贅述了，只告訴大家它的效果——只要提供能源，可以一直保持恒溫20°C。

換句話說，如果您在家里穿上這么一件貼身衣物，無論是大雪紛飛的嚴冬，還是暑氣蒸騰的盛夏，身上永遠保持著20°C的宜人溫度。

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【航天員身著的藍色“液冷服”（圖源：央視直播）】


科幻嗎？

很科幻。

但是，這就是科技改變人類！

當然，目前這么一套衣服的價格還非常感人，原則上家里有礦也買不起，也買不到，要真正實現民用，估計還得再等等才行。

至于外層的航天服，技術含量一點不比內層這套液冷服少。

它是由多種纖維復合織物制成，其中包括高等級防彈背心材料，具有良好的柔軟性、耐穿透、耐磨損、耐高溫、耐燃燒、耐腐蝕、耐輻射。用大家通俗一點的說法講，就是“刀槍不入、水火不侵”，和黑熊怪偷的唐僧那件佛門至寶“錦瀾袈裟”，實有異曲同工之妙。

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【中國航天員宇航服（圖源：央視直播）】


第三，凌波微步——太空艙外活動先進技術


看到這里，估計會有些讀者會問了，空間站上沒引力，行動困難些可以理解，但稱之為“先進技術”是不是有點太過了？

坦白說，一點都不為過，因為就算是普通活動，在空間站外部行動也是高科技級別的。

這一次航天員天和核心艙的艙外活動，我們看到的是航天員抓著把手前行，安全相對有保障。

但是，空間站并不是在地球上，它是在太空中，十萬火急的情況隨時都可能發生，比如空間站被微型隕石擊中發生空氣泄漏。這時航天員根本沒有時間抓著把手一步步挪過去，而只能選擇直接“飛”到修理點處理問題。

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【中國空間站】

這是一項具有極端危險性的工作，稍不注意艙外的航天員就會被空間站彈飛到太空中，所以空間站宇航員的“艙外活動”是一整套嚴肅的科學技術。

航天員在出艙進行“太空飛行”時，將嚴格被物理規律所支配，根據國內外專家的計算以及國際空間站的經驗，航天員出艙后將與空間站保持數個不同的相對運動軌跡（和離艙點相關），航天員的運動軌道通常是呈橢圓形。

而航天員離艙時所用力度、角度，都將影響他在“太空飛行”時的軌道，力度角度稍有偏差，就會掉入太空中，所以航天員必須擁有豐富的物理知識以及經過千百次的訓練，才能在太空中進行離艙飛行活動。

現在中國航天員已完成扶手行走，加上以后個人微動力太空移動裝置的逐步完善，我們完全可以期待在不久的將來，中國宇航員在太空中真正實現離站行走的“凌波微步”。

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最后再說上幾句，中國航天在美國的封鎖下，一步步自主走到今天完全是一場偉大的奇跡。

就拿前文提到的“液冷服”來說，我所看到的最早一份資料日期是在上世紀九十年代初期，那是一篇計算航天員“產熱和散熱”的論文。航天醫學專家在其中嚴格計算出了人體熱量的具體數據，計算出了“液冷服”冷卻所需要的功率。

由此可見早在九十年代初期，中國對太空服的自主研究就已起步，經過長達十幾年的艱難摸索，才真正生產出了楊利偉將軍首次飛天時所使用的航天服，這充分表明，正是靠著一代代航天人永不言敗的精神和堅持不懈的付出，才有今日中國航天的輝煌成就。

 

向中國航天、中國航天人，致以最崇高的敬意和問候！

 

（來源：昆侖策網，轉編自“夢醒錦官城”）

 

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