像日本動(dòng)畫片中的鐵臂阿童木那樣自由地在茫茫宇宙縱橫馳騁、遨游太空想必是很多人童年的夢(mèng)想，隨著太空科技的不斷進(jìn)步，人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想。

為什么要進(jìn)行太空行走？

相比于空間機(jī)械臂，航天員通過空間出艙活動(dòng)可以完成更多更復(fù)雜的空間作業(yè)，如組裝修理航天器，釋放、捕捉、回收小型航天器，開展科學(xué)研究，實(shí)施緊急救援行動(dòng)等。1973年5月到6月間，美國航天員通過三次出倉行走剪斷了纏住空天實(shí)驗(yàn)室太陽能帆板的金屬條，空天實(shí)驗(yàn)室的太陽能帆板能夠順利展開，才使得價(jià)值25億美元的空天實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃得以實(shí)施。1984年4月，蘇俄航天員通過太空行走修復(fù)了禮炮號(hào)空間站，并組裝和維修了和平號(hào)空間站。國際空間站更是需要航天員多次出倉才能在軌組裝完成，載人登月更是太空行走技術(shù)的高級(jí)應(yīng)用。這些難度高，極其復(fù)雜的太空任務(wù)是空間機(jī)械臂無法完成的，只能通過航天員出倉手動(dòng)完成。由此可見，太空行走技術(shù)在太空作業(yè)中具有巨大的作用，為人類進(jìn)入外層空間和其他星球打下良好的基礎(chǔ)。

航天員在修理航天器

太空行走的危險(xiǎn)性

太空中環(huán)境異常惡劣，不僅缺氧，高真空以及極端的高低溫和可怕的宇宙輻射。日益增多的太空垃圾以及宇宙塵埃，距離地表三百公里處的軌道速率為每秒7.7公里，這個(gè)速度是一顆子彈的十倍的飛行速度，所以即使只有子彈質(zhì)量百分之一大小的微粒（比如漆料的碎片或者一粒細(xì)沙）的危害性就相當(dāng)于一顆子彈。另外，任務(wù)執(zhí)行前難以模擬實(shí)際的太空環(huán)境，而太空漫步因其危險(xiǎn)性而被避免作為例行性任務(wù)。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題或偶爾執(zhí)行操作任務(wù)時(shí)，艙外活動(dòng)通常晚于計(jì)劃規(guī)劃的時(shí)間。雖然自壓力下選出具備高度穩(wěn)定性的航天員，然而他們?nèi)耘f是人，艙外活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的高度危險(xiǎn)終究造成航天員情緒上的壓力。所有這些因素都會(huì)危及航天員的生命安全，使得太空行走變得異常艱難。

太空行走技術(shù)的發(fā)展

在太空行走技術(shù)發(fā)展的早期，航天員系有與乘員艙連接的安全帶，就像孕婦生小孩時(shí)的臍帶一樣。安全帶有兩個(gè)作用，一是提供生命保障功能，航天員身穿航天服，航天員所需要的氧氣、壓力、冷卻工質(zhì)、電源、通訊等都是通過臍帶由“母”航天器提供的；二是起到保險(xiǎn)繩的作用，通過安全帶將航天員與航天器連接在一起，防止航天員在太空作業(yè)的時(shí)候飄走。這種方式的缺點(diǎn)也是非常明顯的，由于安全帶的長度有限，所以航天員只能在航天器附近活動(dòng)，如果走遠(yuǎn)了則會(huì)非常容易事安全帶發(fā)生纏繞，后果就是航天員會(huì)像嬰兒那樣由于失去生命保障“窒息”而死。

航天員系著安全帶在進(jìn)行太空行走

為了解決這個(gè)問題，人們后來用發(fā)明了安裝在艙外航天服背后的便攜式環(huán)控生命保障系統(tǒng)，即載人機(jī)動(dòng)裝置。航天員出艙后與“母”航天器分離，身穿艙外航天服，搭載載人機(jī)動(dòng)裝置，可以達(dá)到離“母”航天器100米遠(yuǎn)的地方進(jìn)行太空作業(yè)。實(shí)際上，艙外航天服及便攜式環(huán)控與生保系統(tǒng)是一個(gè)微型載人航天器，它保證人的周圍有適合的壓力，有通風(fēng)供氧，有溫濕度調(diào)節(jié)，使航天員在服裝內(nèi)正常生存，并能進(jìn)行太空作業(yè)。有人稱載人機(jī)動(dòng)裝置是太空“摩托艇”，因?yàn)樗b有推進(jìn)系統(tǒng)，并能“自由”機(jī)動(dòng)飛行。例如，美國航天飛機(jī)第10次飛行時(shí)，航天員使用的機(jī)動(dòng)裝置有24個(gè)氮推力器，利用推力器工作，航天員可以進(jìn)行6個(gè)自由度的飛行。載人機(jī)動(dòng)裝置外形像一個(gè)背包，航天員通過手控器控制其高壓氮?dú)鈴陌惭b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(tài)，成為名副其實(shí)的人體地球衛(wèi)星。

航天員乘坐載人機(jī)動(dòng)裝置在太空漫步

太空行走的過程

進(jìn)行太空行走的第一步是吸氧排氮，目的是防止減壓病的發(fā)生。我們生活在地球表面上，人體在一個(gè)大氣壓下不僅生活正常，而且與外界的氣體交換也正常。但是，外太空沒有大氣壓，艙內(nèi)外氣壓差別極大，航天員出艙后人體組織內(nèi)的氣體會(huì)因?yàn)橥饨鐗毫Φ投蛲庖莩?。溶解在脂肪組織的氮?dú)庥坞x出來卻不能通過血液循環(huán)帶到肺部排除而形成氣泡，可能造成氣栓堵塞血管，引發(fā)嚴(yán)重的疾病。

航天員進(jìn)入裝備氣閘艙，氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置。完成吸氧排氮之后，接下來就是換上艙外航天服。接著航天員出艙時(shí)先走出內(nèi)閘門，然后關(guān)閉內(nèi)閘門，把氣閘艙內(nèi)的空氣抽入座艙內(nèi)。當(dāng)氣閘艙內(nèi)和外太空壓力相等時(shí)就可以打開外閘門進(jìn)入太空了。航天員返回氣閘艙時(shí)按照相反的順序操作，頗像船過水閘。

太空行走的里程碑