太空行走来自(Walking in space)又称为出舱活动。是载人航天的360百科一项关键技术,是载人航天工程在轨道上安装大型设备、进行科学五却族运应念实验、施放卫星、检查和维修航天器的重要手段。要实现太空行走这一目标,需要诸多的特殊技术保障。
2019年3月6日,伟沉全待宽跳美国航天局证实,两名美国女宇航得排攻裂干范把员将于3月29日在国际空间站外进行太空行走。 3月25日,美国航天局已取消原计划29日实施的国际空间站首次全女性太空行走任务,部分原因在于没有为女宇航员们准备足够的合身宇航服。
狭义
即指航天员离开载人局溶落角些航天器乘员舱,只身进入太空的出舱活动,还要考虑思聚航离式联凯制行到太空的微重力环境对航天员人身安全可能造成的影响。
广义
航天来自员在月球和行星等其他天体上完成各种任务的过程360百科也可以称为太空行走。
早期研制的脐带式的生命保障系统与乘员舱连接,航天员身穿航天服,航天员所需要的氧气、压力、冷却工质、电源和通讯等都是通过脐带由“围识试母”载人航天器提供的。由于脐带不能过长,所以航天员只能在“母”航天器附近活动,如果航天器走远了则容易使脐带缠绕,像婴儿那样“窒息”而死。
后期发明的装掌握做在航天服背后的便携式环控生保系统。航天员出舱后与“母”航天器分离,由于身穿舱力厚久外用的航天服,背着便携式环控生保装置,以及太空机动装置,航天员可到离“母”载人航天器100米远处活都克油月氧的必优迫岁代动。实际上,舱外础互轻航天服及便携式环控与生保系统是一个微型载人航天器,它保证人的周围有适合的压力,有通风供氧,有温湿度调节,使航天员在服装内正常生存,并能进行太空作业。
有人称载人机动装置是太空“摩托艇”,季房间响故示年维花因为它装有推进系统,并能“自由”机动飞行。例如出修征型识值爱形适之,美国航天飞机第10次飞行时,航天员使用的机动装置有24个氮推力器,利用推力器工作,航天员可以进行6个自由度会的飞行。载人机动装置外形像一个背包,航天员通过手控器控制其高压氮气从安装在不同部位的推力器喷出,就能改变飞行的速度、方向和姿态,成为名副其实持续的人体地球卫星。
航天员进行太空行走不同历史时期其目的不一样的。当1965年3月苏联航天员阿里克谢·列昂诺夫第一次由"上升乎元千导"2号飞船飞出舱外时,其目的有两个:一是在载人航天活动中进行一花者住在资直助验块物业次技术性的突破,二是使苏联在航天技术方面走到了美国前边,在全世界产生重大影响。美国也不甘示弱,同年6月,美国人怀特在乘双子星座4号飞船飞行时也飞出舱外。从此,出舱活动的技术就为两家所共有,在这时人们才谈到太空行走的实用意义。
从多次出舱和登月过程中的月面活动看来,太空行走的作用和意义是巨大的。其意义与作用是完教便罪儿溶齐区船范粮步成太空作业。例如,修复载人航天器或其它航天器上的受损部件。美国人曾通过太空行走修复色了天空实验室、太阳峰年卫星和哈勃空间望远镜。组建空间站。苏联航天员则通过太空行走修复志其水孔死责的无然过礼炮号空间站和组装、维修联的按药士决亮造能据律和平号空间站。当前正在建苗线阿造的国际空间站,更是需要航天员进行多次出舱活动,才能在轨组装建成。登月活动更是体现了航天员在太空行走和太空作业的巨大作用,为人类进入外层空间和其它星球打下了良好的基础尽是令林大。
1965年3月18日,苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫在“上升2号”飞船航天飞行期间实现了离舱12分钟老意的太空行走,成为历史上首位实现太空行走的宇航员。
1965年6月3日,注定将被美国人铭记,因为那一天,他们的宇航员爱德华·怀特(EdWhite)被送上太空,成为第一个进入太空行走的美国人。当天,他离开格米尼4号宇宙飞船,在全世界的仰望下,在太空中漂来自浮了创纪录的23分钟。
1983年4月7日,挑战者号太空飞船中,宇航员唐纳德·皮德森进行太空行走,失去重力的他漂浮在空中。
1984年2月7日,美国“挑战者”号航天飞机级破西胡阿识宇航员麦坎德列斯和斯图尔特不系安全索离开航天飞机实现在太空行走,成为人类探索太空奥秘的第一批“人体地球卫星”。美国宇航局测试 “载人机动装置”(Manned Maneuvering Uni)。通过载快呢分愿人机动装置,宇航员得以在空中自由地飞翔。积贵地酒给庆虽然这种装置仅仅在三个太空飞船360百科上使用过,但这一标志性装置是最著名的太空行走之一。
2005年8月13日,STS-114航天计划,专家史蒂芬·罗宾森参加这次计划的第三次太空行走,他的脚被一个足固定器连接容绝西发级所九合生弦在国际空间站加拿大2号臂上。
2008年9月27日上午,神七乘组指令长翟志刚,于下午进行出舱活动。
2致多015年,美国宇航局纪念人类太空行走50年。
经历三年多的准备工言害根序液终论误作,肩负中国航天员首次出舱活动任务的福历传态老升且计村粒百神舟七号(神七)飞船,25日晚9点10分由长征音过便附倒二号F遥七运载火箭点火发射,在酒泉卫星发射中心成功升仅状发门孩术继编湖空;27日下午4点40分,航天员翟志刚出舱漫游;晚上7点24分装置在神七飞船的伴飞卫星成功释放;28日傍晚5点37分,神七安全返回地面。
2019年3月6日,美国航天局证实,两名美国女宇航员将于3月29日在国际空间站外进行太空行走。 3月25日,美国航天局已取消原计划29日实施的国际空间站首次全女性太空行走任务,部分原因在于没有为女宇航员们准备足够的合身宇航服。
太空行走比较危险,有5个因素,一个是太空的环境因素,第二个是气闸舱的因素,第三个舱外航天服因素,第四个机动装置的因素,第五个人为的因素。
太空处于真空状态,没有大气层的保护,温度变化很大,太阳照射时温度可高于100℃,无阳光时温度可低于-200℃,同时存在各种能伤害人体的辐射。为保障航天员在出舱活动中能安全、健康和有效地完成任务,需要有出舱航天服、航天员在舱外乘坐的机动装置、完成任务所需的工具、固定航天员身体的设备及安全带等装备。舱外航天服是出舱活动中最重要的装备,相当于一个微型航天器。它将航天员的身体与太空的恶劣环境隔开,并向航天员提供大气压力和氧气等维持生命所需的各种条件。由于宇宙飞船、空间站、航天飞机这些载人航天器密闭舱内的人造气压、空气组成基本与地面相同,因此人体内吸有一定量的氮气,而航天服内的气压较低,仅为大气压的27.5%,航天员如果猛然出舱,遇到低气压后血液供应不上,溶解在脂肪组织中的氮气游离出来却不能通过血液带到肺部排出而形成气泡,可能造成气栓堵塞血管,引发严重疾病。所以航天员出舱前需要吸取纯氧将体内氮气排出,以排除隐患。
在太空行走的航天员由于没有参照物,无法分清物体的远近大小,并判断其速度快慢,如无保险措施,很容易丢失在茫茫太空中而成为人体卫星。所以太空行走需要采取保险措施——用安全带将航天员与航天器连接起来,防止航天员在太空中走失。
为了防止减压病,航天员在出舱活动之前还要进行吸氧排氮。生活在地球表面时,人体受到大气层的压力为一个大气压,人体在这样的压力下不仅生活正常,与外界气体交换也正常。但是,如果外界气压下降过大,人体组织内的气体因外界压力低往外逸出。氧气是人体需要的,逸到哪里都可以。但氮气往人体组织外逸出就会使人体产生皮肤发痒、关节与肌肉疼痛、咳嗽和胸闷等症状。这种从高压变成的低压所引发的病就是减压病。如果所设计的载人航天器乘员舱采用的是接近地面大气的压力制度,航天员进入航天器内时就不必进行吸氧排氮。如果所采用的是半个大气的压力制度(60%氮,40%氧)时,航天员在进入载人航天器之前,就得把体内多余的氮气排出,用氧气代替它。这是因为在一个大气压的普通空气中生活时,人体中氧气只占21%左右,而氮气约占79%。
航天员到舱外活动时,他身穿的航天服系统中的压力比舱内的压力要低,载人航天中使用的航天服只有低压航天服,还没有研制出实用的高压服装(航天服中的压力太高,不仅在工程实现上难度很大,还会使航天员的运动和工作操作发生困难)。所以航天员在出舱(舱内采用一个大气压的压力制度)准备,穿低压航天服之前必须把体内多余的氮气排出,用氧气来代替它,其方法就是吸入纯氧。这一过程则简称为吸氧排氮。吸氧排氮还涉及到时间问题,如果航天服内的压力相对较大,或者说它与舱内压力水平接近,而且舱内的含氧量大,则吸氧排氮的时间就短,反之则长。
航天员在气闸舱内主要是穿舱外航天服和吸氧排氮,气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置,是航天员出舱进入太空不可缺少的缓冲区。
作用
·航天员进入真空之前,气闸舱起到适应作用
·保证飞船的气体在舱门打开时不能全跑掉
结构
·气闸舱一般有2个闸门,一个与座舱连接叫内闸门,另一个是可通向太空的外闸门。
步骤
美国航天飞机舱外航天服
1·首先将穿好航天服,同时充分吸氧,一位协助工作的航天员回到轨道舱并关闭舱门。
2·航天员出舱时先走出内闸门,然后关闭内闸门,把气闸舱内的空气抽入座舱内。
3.当气闸舱内和外太空压力相等时就可打开外闸门进入太空了。航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作,这颇像船过水闸。
舱外航天服因素
舱外航天服实际上是最小的载人航天器,是航天员走出航天器到舱外作业时必须穿戴的防护装备。
功能
·具有舱内航天服所有的功能
·增加了防辐射、隔热、防微陨石、防紫外线等功能,在服装内增加了液冷系统(液冷服)
·配有背包式生命保障系统。
结构
主要由外套、气密限制层、液冷通风服、头盔、手套、靴子和背包装置等组成。
结构特点是:采用硬质的上躯干,上面装有双臂和生命保障系统组件,头盔与上躯干为一整体,不能跟随航天员头部运动,通过气密轴承和一个自由度的关节连接来保证四肢各关节的活动性能。有硬结构,也有软结构部分,是混合式结构,软的部分采用气囊和约束结构。外套是由多层防护材料组成的真空隔热屏蔽层,具有防辐射、隔热、防火、防微陨石的功能。气密限制层是舱外航天服最重要的部分,通常选用无毒性、重量轻、抗压强度高、伸长率小的织物和像胶材料制成,它的作用是保持服装气密,限制服装膨胀,使各大关节具有一定的活动度。液冷通风服穿在气密限制层内,在服装的躯干和四肢部位有网状分布的塑料细管,液体流过时可将热量带走。此外还装有通风管。头盔有两种,均通过颈圈与服装连接,一种是面窗可随意启闭,在应急减压时可自动或手动关闭并自锁;另一种是由聚碳酸酯模压成头形壳体,平时不戴,必要时戴上。头盔外还有防护罩和护目遮阳装置。手套、靴子与服装通过断接器连接,袜子和气密限制层连成一体,通常有3种型号供选用。
背包装置,又被称为便携式生命保障系统,主要由氧源(气瓶)和供气调压组件、水升华器和水冷却循环装置、空气净化组件、通风组件、通信设备、应急供氧分系统、控制组件和电源、报警分系统、遥测分系统等组成。它能够为航天员提供呼吸用氧,并控制服装内的压力和温度,清除航天服内二氧化碳、臭味、湿气和微量污染。当航天员出舱活动时,将背包装置与舱外航天服配套使用,可以保证航天员在舱外活动长 达8-9小时之久。
由于太空作业环境条件的十分苛刻,而作业的精确要求又极高,因此,在国际空间站的建设过程中,需要使用机械臂来帮助或代替宇航员,完成一些微小设备的运输和安装任务。
心理问题,生理问题,通常失误等
著名成功事例
太空行走“世界冠军”是俄罗斯的索洛维约夫。他总共进行过16次太空行走,在太空停留时间总共为77小时41分钟。
在一次太空行走中在太空停留时间最长的是两名航天员赫尔姆斯和沃斯,他们于2001年3月11日从国际空间站出舱,在太空停留8小时56分钟,将近9个小时。而美国航宇局的要求是6小时,一般航天员在太空停留的时间是7小时左右,因此在太空停留8小时56分已到了太空行走时间的极限。
著名失败事例
气闸舱因素
1993年12月,航天飞机STS-61上的舱门出现关闭障碍,影响航天员的太空行走。
1996年11月,航天飞机STS-80上气闸舱的舱门也出现问题,由于舱门闩启动器被一颗松动的螺钉卡住,气闸舱门不能打开,航天员出不了舱。
舱外航天服因素
1982年11月,在航天飞机STS-5飞行中,一名航天员由于出舱航天服故障,太空行走被取消。
1984年4月,航天飞机STS-41C上的航天员遇到“尿污染问题”。这次太空行走的主要任务是维修卫星,但由于载人机动装置停靠位置不当,未能固定住需要维修的卫星,维修任务失败。
机动装置因素
国际空间站的第53次太空行走由于出现设备问题提前结束。此次出舱活动是国际空间站第九长期考察团的第一次出舱,开始时间是格林尼治时间2004年6月24日21:56(北京时间6月25日凌晨5:56),结束时间是22:10(北京时间6月25日凌晨6:10),整个出舱过程仅耗时14分钟22秒。故障原因是航天员麦克·芬克的主氧气瓶泄压速度过快。这是时间最短的国际空间站太空行走。
手套现漏洞 太空行走提前结束
人为因素
1985年4月,航天飞机STS-51D上的一名航天员,在太空行走中出现人为失误,他不小心走过航天飞机的机翼,差一点儿不能返回座舱。
2007 年 8 月 15 日,由于发现宇航服手套出现一个小漏洞(如右图),“奋进”号航天飞机一名机组成员当天被迫提前结束太空行走。
女性太空行走
2019年3月6日,美国航天局证实,两名美国女宇航员将于3月29日在国际空间站外进行太空行走,这将是国际空间站历史上第一次全女性太空行走。这两名女宇航员分别是安妮⋅麦克莱恩和克里斯蒂娜⋅科赫,加拿大航天局飞行控制员克里斯滕⋅法西奥将从美国休斯敦约翰逊航天中心的地面控制台为此次太空行走提供支持 。
2019年3月25日,美国航天局已取消原计划29日实施的国际空间站首次全女性太空行走任务,部分原因在于没有为女宇航员们准备足够的合身宇航服。迄今,国际空间站上已实施214次太空行走,全部由男性宇航员或男女混合队伍完成。
中国载人航天工程办公室新闻发言人2008年9月12日宣布,神舟七号飞船任务实施期间 ,飞行乘组中1名航天员将出舱进行太空行走,并完成有关空间科学实验操作。
发射时间:2008年9月25日晚上9:07-10:27
运载火箭:长征二号F运载火箭
关注点:中国航天员首次太空行走。航天员出舱时间在神舟七号发射后的第二天下午4:30进行,航天员出舱选择在神七在太空飞行的第29圈出舱。
航天员:将搭载3名,2人进入轨道舱,其中1名将太空行走。航天员已确定为翟志刚、刘伯明、景海鹏。没有女航天员。
太空行走步骤
进入轨道舱(即气闸舱):
第27圈,两名航天员进入轨道舱,关闭返回舱舱门。
穿舱外航天服:
第28圈,两名航天员互相协助穿好航天服后吸氧排氮。
泄压开门:
先将轨道舱泄压,与飞船外真空状态一致,航天员合作打开舱门。
太空行走:
一名航天员穿国产舱外航天服出舱,另一名协助。
舱外活动:
航天员借舱外扶手等沿轨道舱外壁移动,到达后返回。
科学实验:
航天员放飞一颗小卫星,用立体相机近距离为神七拍照。还设备安装等操作。
返舱:
航天员回到轨道舱后,关闭舱门。
复压:
航天员进行舱外航天服漏检,检漏合格后,轨道舱开始复压。
脱舱外航天服:
大约第30圈,航天员脱掉舱外航天服。
神舟七号航天服全面解析
航天员所穿的航天服按照功能可分为舱内用航天服和舱外用航天服。舱内航天服也称应急航天服,当载人航天器座舱发生泄漏,压力突然降低时,航天员及时穿上它,接通舱内与之配套的供氧、供气系统,服装内就会立即充压供气,并能提供一定的温度保障和通信功能。航天员一般在航天器上升、变轨、降落等易发生事故的阶段穿上舱内航天服,而在正常飞行中则不需要穿着。
杨利伟、费俊龙和聂海胜所穿的就是舱内用航天服。而由于神舟七号要实现太空行走,执行舱外任务的航天员所穿的舱内用航天服将接受更大的考验,所以在研制上需要实现更多的技术突破。
舱外航天服是保证航天员安全、有效完成出舱活动的重要手段。其基本功能是保护航天员不受宇宙空间恶劣环境的影响,并为航天员个体提供赖以生存的微环境。随着载人航天科学技术的发展,航天员出舱活动越来越频繁,出舱活动的时间也越来越长,对舱外航天服的设计提出了更高的要求。
舱外宇航服外层防护材料是其成型的关键所在,它应具备舱内服所不具备的防辐射、防紫外线、抗骤冷、骤热等功能。因为出舱的航天员可能会遇到向着太阳的一面是200多摄氏度高温、背着太阳的一面是零下摄氏度的低温。这种骤冷、骤热的变化必须要使用特殊的材料及防护层。
我国自主设计的舱外航天服能使宇航员免受太空微流星体撞伤,并能过滤一定程度的辐射。
隔热功能好散热能力强
为了应付极端变化的温度,大多数航天服都会用许多层纤维去隔热,并再用能够反射光的布料覆盖着最外层。在呼吸作用中,每个人都会产生热,因此每当宇航员在进行工作时都会产生大量的热。如果这些热不除去,皮肤便会产生大量汗水并覆盖着头盔,宇航员会因此严重地脱水。
航天服里有风扇或水冷式的布料去除过量的热。还有一件由一系列的尼龙及弹性人造纤维并由胶管交织成的“长内衣”。由航天服背部或经由管道从太空穿梭机中送出的冷水会流过这些胶管除去宇航员制造的过量的热。
功能全面的通讯传递系统
航天服上有个纤维罩,包含了免提装置的通讯用的麦克风及喇叭,配合宇航服中的传输器及接收器,可以使宇航员与地面控制中心及其他的宇航员通话。
自主动力系统
它还能产生助力,使宇航员在太空穿梭机外能自由行走。在这一方面,美国的宇航服做的最好。他们的舱外宇航服有以气体推动的操纵杆装置,每当宇航员要向某方向移动时,相应位置便会喷出气体,使宇航员移动。这装置提供的最高速度为每秒三米。
输送养料排泄废物
每次太空漫步都会维持很长时间,而身体会不断制造尿液,如果走进太空穿梭机中的洗手间,会把太多时间浪费在平衡太空穿梭机与航天服的压力程序中。因此航天员都会穿上一块吸收尿液及排泄物的布。当工作完成后,这块布便会被弃掉。
航天员需要的食水被放在一个胶袋中。胶袋可容纳1.9公升的食水,由航天员嘴边的一条小管及饮管连接。胶袋有一个可放置壳类食物棒的长孔供正在进行太空漫步的宇航员进食。
每个人都会呼出二氧化碳,航天员也不例外。在航天服这个密封的空间中,如不除去二氧化碳,那它的浓度会上升至危险程度,令宇航员死亡。空气首先会进入一个装有木炭的盒子除去臭气,接着便会进入过滤二氧化碳的部分,随后,经过一个风扇,在纯化器被除去水蒸气后再回到水冷系统。空气的气温维持在12.8摄氏度,航天服上的转换装置可提供长达7小时的氧气供应及二氧化碳的去除。