創造歷史!中國航天員出艙7小時

2021-07-05 09:04劉揚樊巍
環球時報 2021-07-05
關鍵詞:神舟航天員空間站

本報記者 劉揚 樊巍

7月4日,神舟十二號航天員乘組的兩名航天員順利完成出艙任務。這是自神舟七號任務翟志剛實現中國航天員首次出艙之后,時隔13年中國人再次實施出艙活動,也是中國空間站時代的首次航天員出艙。在這約7小時的時間里,中國航天員都完成了哪些重大任務,機械臂、艙外航天服等設備又是如何全力“托舉”航天員本次出艙任務的呢?

空間站時代的首次出艙

“哇,這外邊太漂亮了!”這是神舟十二號乘組航天員劉伯明在4日當天出艙后的一句感嘆,而這句帶有東北話味道的“金句”隨著央視直播畫面在互聯網上刷屏。

《環球時報》記者4日一早就趕赴北京航天飛行控制中心采訪本次出艙任務,當記者在大屏幕上看到航天員開啟艙門的一刻,心中感慨萬千:中國人等待這一刻,等了13年!上次實現中國航天員出艙活動的首次突破,還要回溯到2008年的神舟七號任務,當時中國航天員翟志剛完成歷史性突破。

4日當天的這一組時刻注定是要被寫進中國載人航天史與中國空間站發展史。北京時間2021年7月4日8時11分,航天員劉伯明成功開啟天和核心艙節點艙出艙艙門,截至11時02分,航天員劉伯明、湯洪波身著中國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服,已先后從天和核心艙節點艙成功出艙,并已完成在機械臂上安裝腳限位器和艙外工作臺等工作,之后又在機械臂支持下,相互配合開展空間站艙外有關設備組裝等作業。北京時間12時09分,航天員劉伯明、湯洪波協同完成空間站艙外全景相機抬升操作。完成操作后,劉伯明把自己的頭盔相機對準地球并解說:“現在有白云朵朵,還有成片的,像海洋一樣的畫面。現在,跟隨我的步伐,一起自由地飛翔吧。”其間,在艙內的航天員聶海勝配合支持兩名出艙航天員開展艙外操作。

據中國載人航天工程辦公室消息,北京時間4日14時57分,經過約7小時的出艙活動,神舟十二號航天員乘組密切協同,圓滿完成出艙活動期間全部既定任務,航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙,標志著我國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。據了解,此次出艙活動,天地間大力協同、艙內外密切配合,圓滿完成了艙外活動相關設備組裝、全景相機抬升等任務,首次檢驗了我國新一代艙外航天服的功能性能,首次檢驗了航天員與機械臂協同工作的能力及出艙活動相關支持設備的可靠性與安全性,為空間站后續出艙活動的順利實施奠定了重要基礎。

《環球時報》記者獲悉,神舟十二號航天員乘組自6月17日進駐天和核心艙以來,按計劃開展了各項工作,目前3名航天員狀態良好,后續在軌飛行期間還將進行一次出艙活動。▲

“飛天”艙外航天服如何護佑航天員

本次出艙任務中的艙外航天服備受外界關注。就以首先出艙的劉伯明為例,他穿著中國“飛天”艙外航天服在艙外工作了數小時,一定程度上體現該艙外航天服的性能。

據介紹,艙外航天服是一種微型載人航天器,既能滿足航天員生命保障需求,又能實現艙外移動。此次用來執行出艙任務的艙外航天服高2米左右,科技含量比以前更高、關節更靈活、支持出艙時間也更久——從以前的4小時增加到8小時。航天服頭盔上配有攝像機,可以全程記錄航天員艙外操作過程。對比視頻畫面,可以發現與13年前出艙的神舟七號航天員有明顯不同——此次出艙,航天員與艙體之間不再有電臍帶連接。這是因為艙外航天服已實現供氧和溫度、壓力控制,減輕了航天員艙外活動的負擔,使其活動范圍更廣、更靈活。

相比實現我國航天員首次太空出艙任務的神舟七號任務,空間站任務中艙外服性能又有哪些改進呢?中國航天員科研訓練中心航天服工程研究室主任、載人航天工程航天員系統副總設計師張萬欣介紹,針對空間站任務出艙活動需求,這次任務使用的艙外服在“神七”艙外服研制的基礎上,進行了三方面重要改進:一是改變了結構布局設計,二是提高了服裝的壽命,三是提高了人服能力。總之,目前的空間站艙外航天服較第一代相比,具有使用時間更長、安全可靠性更高、機動靈活性更好、測試維修性更強的特點。

另據專家介紹,身著艙外航天服的航天員還可以在出艙時使用核心艙內的WiFi。航天員在進駐核心艙第二天,就已建立起艙上WiFi環境。據航天科技集團五院空間站系統總體副主任設計師湯溢介紹,以空間站為中心,半徑40米范圍內的周邊都可以共享“天和”網絡。因此,艙外航天員的視頻畫面、話音通話、生理參數等數據都可以實時傳輸到艙內和地面,并且減少了有線設備的煩瑣,使航天員活動更加靈活。▲

機械臂如何成為航天員“座駕”

相比神舟七號的出艙方式,本次出艙任務中,空間站核心艙的機械臂首次托舉航天員到指定位置,圓滿完成出艙操作,因此它被媒體稱為“航天員座駕”。這一目前同類航天產品中復雜度最高、規模最大、控制精度最高的空間智能機械系統到底如何深度參與到出艙任務的呢?

《環球時報》記者從空間站核心艙機械臂抓總研制單位——航天科技集團五院了解到,核心艙機械臂展開長度為10.2米,最多能承載25噸的重量,是空間站任務中的“大力士”,主要承擔艙段轉位、航天員出艙活動、艙外貨物搬運、艙外狀態檢查、艙外大型設備維護等八大類在軌任務。

據介紹,空間站核心艙機械臂是我國首個可長期在太空軌道運行的機械臂,肩部設置了三個關節、肘部設置了一個關節、腕部設置了三個關節,一共七個關節,每個關節對應一個自由度,就如同人的手臂一般能自由活動。通過各個關節的旋轉,它能實現自身前后左右任意角度與位置的抓取和操作,為航天員出艙順利開展出艙任務提供強有力的保證。為擴大任務觸及范圍,空間站核心艙機械臂還具備“爬行”功能。據介紹,機械臂通過末端執行器與目標適配器對接與分離,同時配合各關節的聯合運動,從而實現在艙體上的爬行轉移。

在這次的艙外行走中,機械臂又是如何發揮“座駕”作用呢?航天科技集團五院空間站系統總體副主任設計師湯溢介紹說,在艙外時,航天員處于失重狀態,再加上艙外航天服的加壓,活動起來十分不便。機械臂可以讓航天員免去攀爬環節,為航天員節省最大體力。“最重要的是釋放了雙手,讓航天員能干更加有意義的事兒。”五院空間站系統副總師侯永青介紹:“我們做了一個叫腳限位器的,有點像咱們滑雪用的滑板。把它裝在機械臂上,人站在上面,通過機械臂的爬行到指定位置。”湯溢還透露:“腳限位器可以通過踮腳、左右腳用力實現前后、左右傾斜。”

據《環球時報》記者了解,空間站機械臂是我國航天事業發展的新領域之一,研制單位在關鍵技術、原材料選用、制造工藝、適應空間站環境的長壽命設計等方面均作出了巨大的突破和創新。中國由此成為世界上第三個掌握大型空間機械臂核心技術并應用的國家,全部核心部件實現國產化,并形成多項國家空間機器人行業標準,引領空間智能裝備的中國制造之路。▲

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