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太空漫步

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太空漫步

中文名稱 ：太空漫步 文學家 ：趙壹 年 代 ：漢代 文學體裁 ：賦

太空漫步（The space walk）又稱為出艙活動。是載人航天的一項關鍵技術，是載人航天工程在軌道上安裝大型設備、進行科學實驗、施放衛星、檢查和維修航天器的重要手段。要實現太空漫步這一目標，需要諸多的特殊技術保障。

定義

太空漫步有兩種定義，按狹義的來說，即指航天員離開載人航天器乘員艙，隻身進入太空的出艙活動，按廣義的看，航天員在月球和行星等其他天體上完成各種任務的過程也可以稱為太空漫步。

實現方式

航天員在艙外漫步有兩種方式：一種是用早期研製的臍帶式的生命保障系統與乘員艙連接，航天員身穿航天服，航天員所需要的氧氣、壓力、冷卻工質、電源和通訊等都是通過臍帶由「母」載人航天器提供的。由於臍帶不能過長，所以航天員只能在「母」航天器附近活動，如果航天器走遠了則容易使臍帶纏繞，像嬰兒那樣「窒息」而死。另一種是後期發明的裝在航天服背後的便攜式環控生保系統。航天員出艙後與「母」航天器分離，由於身穿艙外用的航天服，背着便攜式環控生保裝置，以及太空機動裝置，航天員可到離「母」載人航天器100米遠處活動。實際上，艙外航天服及便攜式環控與生保系統是一個微型載人航天器，它保證人的周圍有適合的壓力，有通風供氧，有溫濕度調節，使航天員在服裝內正常生存，並能進行太空作業。 有人稱載人機動裝置是太空「摩托艇」，因為它裝有推進系統，並能「自由」機動飛行。例如，美國航天飛機第10次飛行時，航天員使用的機動裝置有24個氮推力器，利用推力器工作，航天員可以進行6個自由度的飛行。載人機動裝置外形像一個背包，航天員通過手控器控制其高壓氮氣從安裝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，成為名副其實的人體地球衛星。

作用意義

• 太空漫步不同歷史時期其目的是不一樣的。當1965年3月蘇聯航天員阿里克謝·列昂諾夫第一次由「上升」2號飛船飛出艙外時，其目的有兩個：一是在載人航天活動中進行一次技術性的突破，二是使蘇聯在航天技術方面走到了美國前邊，在全世界產生重大影響。美國也不甘示弱，同年6月，美國人懷特在乘雙子星座4號飛船飛行時也飛出艙外。從此，出艙活動的技術就為兩家所共有，在這時人們才談到太空漫步的實用意義。從多次出艙和登月過程中的月面活動看來，太空漫步的作用和意義是巨大的。其意義與作用是完成太空作業。例如，修復載人航天器或其它航天器上的受損部件。美國人曾通過太空漫步修復了天空實驗室、太陽峰年衛星和哈勃空間望遠鏡。組建空間站。蘇聯航天員則通過太空漫步修復過禮炮號空間站和組裝、維修和平號空間站。當前正在建造的國際空間站，更是需要航天員進行多次出艙活動，才能在軌組裝建成。登月活動更是體現了航天員在太空漫步和太空作業的巨大作用，為人類進入外層空間和其它星球打下了良好的基礎。
• 1965年3月18日，蘇聯發射載有別列亞耶夫、阿里克謝·列昂諾夫的「上升」2號飛船。飛行中，阿里克謝·列昂諾夫進行了世界航天史上第一次太空漫步，他在離飛船5米處活動了12分鐘， 他離開「上升」2號飛船密封艙，繫着安全帶實現了到茫茫太空中漫步。後來由於空間活動的需要，阿里克謝·列昂諾夫穿着一種新型宇宙服，內衣是由通心粉狀的管子盤成的，管子總長100米。管內流過的冷水能吸去航天員身上散發的熱量，並排放到宇宙空間去。在這種內衣外再罩上一層一層外套，套上同樣多層的手套，穿上金屬網眼靴子，戴上增強樹脂盔帽，就能保證到密封艙外安全活動了。1965年，蘇聯航天員阿里克謝·列昂諾夫走出了「上升」2號飛船，從而成功實現了人類第一次在太空的出艙活動。這次太空出艙活動使理論付諸實踐，從此真正打開了太空的大門。
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• 這是一次非同尋常的航行。雖說飛船從升空到返回地面不過26小時，阿里克謝·列昂諾夫和他的指揮長別利亞耶夫卻多次在生與死的邊緣徘徊。萬無一失向來是人類探索太空時的基本準則，而此次航行遇到的意外之多足以載入吉尼斯世界紀錄。
• 蘇聯太空漫步的計劃實施得確實匆忙，因為美國同時也在進行這方面的研究。出於安全考慮，蘇聯率先向軌道上發射了一艘不載人的偵察飛船，以收集太陽輻射、高能量粒子流等各種因素將對航天員身體造成的影響的數據。然而飛船在返回地面過程中卻意想不到地啟動了自爆程序，關乎航天員生命的珍貴數據就這樣消逝得無影無蹤。
• 兩位航天員很清楚期待他們做出怎樣的選擇：美國幾乎已經準備就緒，雖說他們的航天員只是準備把手伸到飛船外面，但這也將被宣傳為人類首次進入太空。
• 飛船剛一起飛就遇到了麻煩，本來預定進入距地球30萬米的軌道，實際高度卻達到了50萬米。不過，真正的險情還在後面。列昂諾夫穿的是一套多層特製宇航服，它不僅能保持恆溫，還有可以支持航天員在太空工作一個小時的生命保障系統。地面氣壓訓練室只能模擬相當於距地球9萬米高空的氣壓，而航天員走出飛船時周圍則是真空狀態。
• 為了防止宇航服膨脹變形，阿里克謝·列昂諾夫特地在上面繫上了許多條帶子。完成太空漫步後，他突然發現因為宇航服發生膨脹自己已經無法返回飛船了。列昂諾夫果斷地調低了生命保障系統的氣壓。
• 阿里克謝·列昂諾夫是頭朝前進入飛船的，他這樣做是為確保手中的攝像機萬無一失，可是關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·列昂諾夫拚命旋轉着身體。雖說從發現宇航服膨脹到關閉飛船艙門前後不過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：他的體重減少了數公斤，每隻靴子裡積聚了3升汗水。
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• 1965年6月3日，美國發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動飛行。這是美國第一次太空漫步。懷特乘坐的是雙子星座4號飛船，該飛船上沒有安裝氣閘艙，因此是直接打開艙門出艙的。由於雙子星座飛船是乘載兩名航天員，兩名航天員同在一個座艙內，因此當懷特打開艙門後，坐在艙內的另一名航天員麥克迪維也暴露在宇宙真空環境中。如果按照蘇聯的定義，只要航天員暴露在宇宙真空環境中就算進行了太空漫步，因此麥克迪維就是「沒有出艙坐在座椅上進行的太空漫步」。可惜美國不承認這種定義，因此麥克迪維仍然不能排列在太空漫步的航天員名單之內。
• 1984年7月17日，蘇聯發射「聯盟」T12號飛船升空。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號空間站-「聯盟」T10號飛船聯合體對接。她於1984年7月25日從禮炮7號空間站上進行了太空漫步，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行了3小時35分鐘的艙外活動。薩維茨卡婭成為世界上第一位在太空漫步的女性。
• 自從載人航天以來，宇航員已實現了近百次太空漫步。但在1984年以前的60多次太空漫步中，宇航員不僅必須穿上特製的宇宙服，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。

月面漫步第一人

美國的阿波羅航天員阿姆斯特朗，他於1969年7月20日乘坐阿波羅11號飛船在月面上着陸，第一個走出登月艙登上月球。他在月面上停留了2小時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後登上月球，在月球上也待了2小時31分鐘。  

最危險的漫步

2007年11月3日，美國航天員帕拉金斯基完成歷時7個多小時的太空漫步，成功修補了一塊太陽能電池板。由於電池板依然帶電，而且破損點距離工作艙足有半個足球場遠，帕拉金斯基要「走」上近一個小時，英國《泰晤士報》曾評論說這次任務是美國航天史上最危險的太空漫步。  

影響因素

太空漫步比較危險，有5個影響因素，一個是太空的環境因素，第二個是氣閘艙的因素，第三個是艙外航天服因素，第四個是機動裝置的因素，第五個是人為的因素。  

太空環境因素

• 太空漫步過程太空處於真空狀態，沒有大氣層的保護，溫度變化很大，太陽照射時溫度可高於100℃，無陽光時溫度可低於-200℃，同時存在各種能傷害人體的輻射。為保障航天員在出艙活動中能安全、健康和有效地完成任務，需要有出艙航天服、航天員在艙外乘坐的機動裝置、完成任務所需的工具、固定航天員身體的設備及安全帶等裝備。艙外航天服是出艙活動中最重要的裝備，相當於一個微型航天器。它將航天員的身體與太空的惡劣環境隔開，並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。由於宇宙飛船、空間站、航天飛機這些載人航天器密閉艙內的人造氣壓、空氣組成基本與地面相同，因此人體內吸有一定量的氮氣，而航天服內的氣壓較低，僅為大氣壓的27.5%，航天員如果猛然出艙，遇到低氣壓後血液供應不上，溶解在脂肪組織中的氮氣游離出來卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡，可能造成氣栓堵塞血管，引發嚴重疾病。所以航天員出艙前需要吸取純氧將體內氮氣排出，以排除隱患。在太空漫步的航天員由於沒有參照物，無法分清物體的遠近大小，並判斷其速度快慢，如無保險措施，很容易丟失在茫茫太空中而成為人體衛星。所以太空漫步需要採取保險措施——用安全帶將航天員與航天器連接起來，防止航天員在太空中走失。
• 為了防止減壓病，航天員在出艙活動之前還要進行吸氧排氮。生活在地球表面時，人體受到大氣層的壓力為一個大氣壓，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大，人體組織內的氣體因外界壓力低往外逸出。氧氣是人體需要的，逸到哪裡都可以。但氮氣往人體組織外逸出就會使人體產生皮膚發癢、關節與肌肉疼痛、咳嗽和胸悶等症狀。這種從高壓變成的低壓所引發的病就是減壓病。如果所設計的載人航天器乘員艙採用的是接近地面大氣的壓力制度，航天員進入航天器內時就不必進行吸氧排氮。如果所採用的是半個大氣的壓力制度（60%氮，40%氧）時，航天員在進入載人航天器之前，就得把體內多餘的氮氣排出，用氧氣代替它。這是因為在一個大氣壓的普通空氣中生活時，人體中氧氣只占21%左右，而氮氣約占79%。
• 航天員到艙外活動時，他身穿的航天服系統中的壓力比艙內的壓力要低，目前載人航天中使用的航天服只有低壓航天服，還沒有研製出實用的高壓服裝（航天服中的壓力太高，不僅在工程實現上難度很大，還會使航天員的運動和工作操作發生困難）。所以航天員在出艙（艙內採用一個大氣壓的壓力制度）準備，穿低壓航天服之前必須把體內多餘的氮氣排出，用氧氣來代替它，其方法就是吸入純氧。這一過程則簡稱為吸氧排氮。吸氧排氮還涉及到時間問題，如果航天服內的壓力相對較大，或者說它與艙內壓力水平接近，而且艙內的含氧量大，則吸氧排氮的時間就短，反之則長。
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氣閘艙因素

• 1993年12月，航天飛機STS-61上的艙門出現關閉障礙，影響航天員的太空漫步。
• 1996年11月，航天飛機STS-80上氣閘艙的艙門也出現問題，由於艙門閂啟動器被一顆鬆動的螺釘卡住，氣閘艙門不能打開，航天員出不了艙。

艙外航天服因素

• 1982年11月，在航天飛機STS-5飛行中，一名航天員由於出艙航天服故障，太空行走被取消。
• 1984年4月，航天飛機STS-41C上的航天員遇到「尿污染問題」。這次太空漫步的主要任務是維修衛星，但由於載人機動裝置停靠位置不當，未能固定住需要維修的衛星，維修任務失敗。

機動裝置因素

國際空間站的第53次太空漫步由於出現設備問題提前結束。此次出艙活動是國際空間站第九長期考察團的第一次出艙，開始時間是格林尼治時間2004年6月24日21：56（北京時間6月25日凌晨5：56），結束時間是22：10（北京時間6月25日凌晨6：10），整個出艙過程僅耗時14分鐘22秒。故障原因是航天員麥克·芬克的主氧氣瓶泄壓速度過快。這是時間最短的國際空間站太空漫步。 

人為因素

1985年4月，航天飛機STS-51D上的一名航天員，在太空漫步中出現人為失誤，他不小心走過航天飛機的機翼，差一點兒不能返回座艙。 

經典記錄

人類歷史上最著名的五次太空漫步：

美國宇航員布魯斯首次無安全索太空漫步：

• 1984年2月7日，美國「挑戰者」號航天飛機宇航員麥坎德列斯和斯圖爾特不系安全索離開航天飛機實現在太空漫步，成為人類探索太空奧秘的第一批「人體地球衛星」。美國宇航局測試 「載人機動裝置」(Manned Maneuvering Uni)。通過載人機動裝置，宇航員得以在空中自由地飛翔。雖然這種裝置僅僅在三個太空飛船上使用過，但這一標誌性照片是最著名的太空漫步照片之一。 
• 美國首位太空漫步的宇航員--懷特：蘇聯人列昂諾夫完成歷史性的太空漫步三個月後，即1965年6月3日，美國宇航員愛德華-懷特也實現了太空漫步這一壯舉。在懷特的太空漫步任務中，他還帶有一個特別的太空手套。該手套漂浮於太空艙外，用於搜撈某些有趣的太空碎片。懷特認為他一生中最悲哀的時刻就是被命令返回太空艙的那一刻。懷特1930年11月14日生於美國德克薩斯州，1962年被選拔為美國宇航局第二批宇航員。1965年他參加了雙子星座4號的飛行，完成了美國首次太空行走。此後，他被選為雙子星座7號的替補指令長，但沒有參加飛行。1967年，他被指定了阿波羅飛船首次飛行的宇航員。但在1967年1月27日的一次地面飛船封閉訓練時，阿羅波飛船內部起火，懷特不幸犧牲，年僅36歲。

美國首位太空漫步的女宇航員莎麗文

首位太空漫步的美國女性：女性宇航員凱瑟琳-莎麗文。1984年10月，凱瑟琳-莎麗文將音樂磁帶和隨身聽帶入了太空。當被起在太空飛行時聽何音樂時，莎麗文回答：「經典音樂和打擊樂。當你在太空艙中漂浮狀態下準備入睡時，不要指望任何抒情歌曲能夠有效果。」莎麗文還認為，太空電影《IMAX藍色星球》中的音樂最能讓她找回太空行走的感覺。

太空漫步維修「哈勃」望遠鏡

「哈勃」維修任務中的太空漫步：美國宇航員斯托里-馬斯格雷夫。也許，在所有太空漫步的宇航員中，斯托里-馬斯格雷夫是最具個性的一位。為了能夠圓滿完成太空任務，他願意頭下腳上地像蝙蝠一樣倒掛睡覺。他興趣廣泛，擁有六個學位，如醫學、數學以及文學等。作為歷史上最優秀的宇航員之一，馬斯格雷夫於1993年完成了首次「哈勃」首次維修任務五次太空漫步中的三次。他將這種太空漫步形象地比喻為「太空芭蕾」。實際上，「哈勃」維修任務中的太空漫步最能體現太空動作的奇妙之處。300多種不同的維修工具和巨型器械，雖然都處於一種無重力狀態，但仍然還有一些慣性。在最後一次飛行中，馬斯格雷夫一直呆在飛行甲板上，竟然還站立起來並面朝前窗而不系任何安全帶。在執行了6次太空飛行任務後，馬斯格雷夫最終離開了美國宇航局。

中國首次太空漫步

經歷三年多的準備工作，肩負中國航天員首次出艙活動任務的神舟七號（神七）飛船，2008年9月25日晚9點10分由長征二號F遙七運載火箭點火發射，在酒泉衛星發射中心成功升空；27日下午4點40分，航天員翟志剛出艙漫遊；晚上7點24分裝置在神七飛船的伴飛衛星成功釋放；28日傍晚5點37分，神七安全返回地面。