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什么是太空出舱

“在以7.9千米/秒的速度绕地球高速飞行时,头盔外的景观使我震惊:我正处于国际空间站的太阳能电池板的上面,这儿离地球386千米。此刻,我的下面就是60多亿人,而我是最高的一个……跨坐在747的垂直庞翼上照一张照片,你会得到很珍贵的回忆——500千米外的水平面升起黑丝绒般的天空,下面是缥缈的卷云拂过的天蓝色海洋。”

上面是一位美国航天员的日记,描写的正是他在进行太空出舱时的所见所感。如此美妙的时刻,难怪人类总是对那片蓝天外面的世界如此向往。

图1.1 列昂诺夫

列昂诺夫在做什么

1965年3月18日,一个值得纪念的日子。苏联航天员列昂诺夫(1934—2019)穿着笨重的出舱航天服,打开了“上升2号”飞船的密闭舱门,离开了带给他庇护的飞船,只身来到广袤的太空中。短暂的12分钟,人类航天历史从此翻开了新的一页。对普通人而言,也许他们当时只是觉得十分新奇,并不知道列昂诺夫到底在做什么,只是从电视上、广播中记住了一个名词:太空行走。

图1.2 1965年3月18日,列昂诺夫实现世界上第一次太空行走

看到苏联的成功,美国也不甘示弱,同年6月4日,美国的航天员埃德·怀特也走出“双子星座4号”飞船,在太空中行走了21分钟,并且完成了目视观测、拆卸工作及其他实验。

自此之后,列昂诺夫和怀特的这种行为就不断地被复制。短短几十年下来,人类就进行了数百次的太空行走。而随着人类载人航天事业的发展以及太空行走技术的进步,用“太空行走”这个词来指代人类在太空中所进行的各种活动已经显得力不从心,同时也失之偏隅。因此在学术界逐渐出现了另一个名词——出舱活动。“出舱活动”在中国,经常也被称之为“太空出舱”,这是在中国的媒体中流行的一种通俗说法。那么,到底什么是出舱活动,即太空出舱呢?它与太空行走到底又有什么不同?

图1.3 1965年6月4日,美国航天员埃德·怀特实现美国的第一次太空行走

这个问题在初期曾经处于一个备受争议的状态,大家众说纷纭,始终难以形成一个统一的认识。其中,作为最早实现并在后来的日子里多次进行太空出舱的苏联和美国,似乎最有发言权,但是他们的看法却完全不同。

美苏争议

也许大家会很奇怪,一个原本就很科学的行为,为什么会这么不好下定义呢?实事求是不就好了吗?美国与苏联的航天员都是从载人飞船中进入太空,似乎并没有什么不同啊?他们到底在争论些什么呢?不如我们先来看看两国分别给出的答案再来慢慢分析。

苏联对太空出舱的描述是:航天员在真空环境中进行活动。也就是说只要航天员处于真空之中,他就是在进行出舱活动。

美国则对苏联的说法提出了异议,他们认为,当航天员在进行出舱活动时,至少他们的脑袋应该是伸出舱外的。

怎么样,看出来有什么不同了吗?其中最大的不同就在于美国强调了航天员所处的位置,即太空出舱时,航天员必须以某种方式离开母航天器,这样才能算作真正出了舱。那你也许会问了,苏联的航天员也离开航天器了啊,那他们为什么没有强调这一点呢?其实从当时的太空出舱技术来看,苏联并不需要强调这一点,是由于美国在太空出舱时采取的方式决定了他们必须强调这一点。怎么,还不明白吗?那就让我们先来复习一下苏联和美国各自的第一次出舱吧。

列昂诺夫以头前脚后的方式,迫不及待地从航天器的舱门飘进更加狭小的气闸舱,别列耶亚夫在后面帮他关紧舱门。在检查了航天服系统、预吸氧排氮和对气闸舱进行减压后,列昂诺夫打开了舱门,漂入了太空中。

在接到太空出舱的指令后,埃德·怀特和吉姆·麦克迪维特检查了航天服系统,并对飞船进行了减压,当飞船的空气被排放完毕,达到真空状态时,埃德·怀特打开了飞船的舱门,进入了太空,吉姆·麦克迪维特则继续留在飞船内,控制飞船,以保证怀特远离推进器口。

以上两段文字是不是已经告诉你答案了呢?没错,苏联航天员在出舱时比美国航天员多了一个步骤,那就是先进入气闸舱,而就是这个气闸舱导致了两国在有关“太空出舱”这个问题上的不同认识和差异。

苏联的飞船上有两个舱,一个是密闭舱,一个是气闸舱。航天员在进行出舱活动的时候首先要从密闭舱里出来,再进入气闸舱,减压后再进入太空中,而另一名留守在密闭舱内的非舱外活动航天员依然处于正常的舱内气压环境中。所以进行出舱活动的航天员进入了太空真空环境中,也就是太空出舱了。

美国的飞船就不一样了,它并没有附带气闸舱,所以只有一个舱。因此当航天员要进行出舱活动时,就需要将飞船内的气压全部泄掉,来实现舱内正常压力与舱外真空环境压力的过渡,当出舱活动结束时再重新复压。这样一来留守在飞船内的航天员也是处于真空环境中,但是他固定在坐椅上没有走出舱门,所以不被认为进行了出舱活动。

现在真相大白了,其实两国的表述在当时看来都没有错,而随着太空出舱技术的进一步发展与完善,气闸舱已经全面运用到太空出舱活动中,成为太空出舱活动必不可少的一个工具,美苏两国的争议也慢慢演变成了美俄之间的合作。

太空行走不是“走”

美苏两国的争议是解决了,那太空行走呢?为什么在后来的表述中,“太空行走”这个词被“出舱活动(太空出舱)”所替代呢?这是随着太空出舱技术的发展,人们意识到“走”这个词已经不能概括这种行为了,因此有了“出舱活动”概念的提出。

航天员在太空并不是“走”,也许用“飘”这个词来形容更为合适。太空中一无所有,是没有大马路等着让你脚踏实地地走的。而且,在太空中人处于失重状态,航天员的身体飘浮在空中,也无法行走。要移动身体,一双脚还真是派不上用场,反而是一双手在起作用。在失重状态下,即使说“走”,也不是我们习惯上认为的必须“头朝上,脚朝地”才是走,它无所谓上下左右,就是头朝下倒立或是身体横躺着都可以“行走”。因此,美国国家航空航天局(NASA)对舱外活动的描述是:穿着航天服的航天员在非压力或空间环境中进行的主动性活动。

这一说法虽然消除了美苏(俄)两国在舱外活动问题上的分歧,但是在具体的表述上面仍然不够准确和全面。考虑到出舱活动这一现象所涉及的方方面面以及未来出舱活动的趋势和动向,可以这样说,出舱活动应该是指航天员脱离母载人航天器或建在其他天体上的基地,依靠自身携带的生命保障系统,在太空中或其他天体表面上进行工作和活动,然后返回母载人航天器或建立在其他天体上的基地的一系列过程的总称。其中,母载人航天器包括飞船、航天飞机、空间站和登月舱等。

图1.4 飘浮在太空中的航天员

如此来解说和描述就显得准确多了,也更为全面。首先,它明确了航天员必须脱离母载人航天器或建在其他天体上的基地才算是出舱活动,否则即使舱内的压力降到与舱外或基地外的压力一样的水平,也不算出舱活动;其次,它明确指出了出舱活动包括了在太空中的活动和在其他天体表面的活动,直接将在月球等天体表面进行的行走也纳入了出舱活动;再者,它指出了航天员依靠自身携带的生命保障系统走出其他天体上的基地也属于出舱活动,具有前瞻性;最后,它将出舱活动看成“过程”和“活动”,直接点出了其最明显的特征,更便于人们对出舱活动的理解和把握。

链接:什么是EVA

当我们试图进一步了解有关“太空行走”的内容而去查阅相关的著作或是学术资料的时候,经常会遇到这样一个英文缩写词:EVA。那什么是EVA呢?其实EVA就是太空出舱活动的英文缩写,全名为Extra Vehicular Activity,直译过来就是舱外活动。所以以后再听到EVA的时候,就知道是在介绍太空出舱了。 5nT2ul12Y1oQvTZtGGYz/r1jpXLK47WJYXou8sBUYkypmzByhe6i+/bConHFcpz8

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