载人航天活动分为舱内活动(Intra-vehicular activity,简称IVA)和舱外活动(Extra-vehicular activity,简称EVA)。航天员离开座舱,直接在空间或在邻近星球表面进行的一切活动都称为舱外活动。舱外活动是载人航天活动的主要组成部分,是开发利用空间不可缺少的技术途径。
舱外活动有分系绳(宇航员通过系管与太空飞行器连结,氧气可透过系管传输过来,回到太空飞行器时不需要推进器)和不系绳之分。当执行系绳活动时支援生命所需机能,如提供氧气,被称作“脐状式”(umbilical)。太空飞行时进行无系绳舱外旅游,确保能返回太空飞行器是必要条件。
世界上第一个实现太空行走的人是前苏联宇航员阿列克谢·列奥诺夫。
舱外活动的主要内容是:检查、维修和保养航天器舱外设备,如舱外天线或太阳能电池的修理和更换;卫星的布置与回收;舱外实验;空间救援;必要时人员与设备的转移,即从一个航天器转移到另一个航天器上;大型空间设备的组装;到邻近星球上探险、开发等。eva
舱外活动必须具备的条件有:
(1)载人航天器必须设有过渡舱或称“气匣舱”(Airlock),内舱门和座舱相通,外舱门可直接向太空开放。当进行出舱活动时,航天员进入过渡舱,过渡舱开始减压,当压力降至和太空一致时,打开外舱门进行舱外活动。当航天员从舱外返回时,首先关闭外舱门,过渡舱增压,当过渡舱压力和座舱压力平衡时,打开内舱门,航天员返回座舱。
(2)必须有保障航天员生命安全的航天服及其生命保障系统,该套装备要保障航天员进行必要的操作活动。早期采用脐带式生保系统,长度为6m~18m,脐带的一头与座舱生保系统相连,另一头与航天服相连,航天员只能在离座舱6m~18m范围内活动。航天服的压力维持、氧的供给、二氧化碳清除、服装的通风、散热全靠舱内控制。后来发展了便携式生保系统和载人机动装置,航天员才真正地在空间自由行进。
苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫(Aleksei Leonov)于1965年3月18日在执行上升2号(Voskhod 2)任务时完成史上第一次舱外活动。
苏联宇航员斯维特兰娜·萨维茨卡娅是第一位执行舱外活动的女性,她于1984年7月25日登上礼炮7号(Salyut 7)太空站时完成舱外活动。
爱德华·怀特于1965年6月3日在双子星4号任务期间完成第一次由美国宇航员执行的舱外任务。凯瑟琳·苏利文(Kathryn D. Sullivan)是第一位执行舱外活动的美国女性,她于1984年10月11日挑战者号航天飞机STS-41-G任务期间进行太空漫步。
1988年12月9日法国的朗-卢·克雷迪安(Jean-Loup Chrétien)在和平号太空站三周停留期间完成第一次由非苏联亦非美国籍宇航员执行的舱外活动。
美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗于1969年7月20日阿波罗11号登月舱“鹰号”登月时完成第一次月球漫步。他与同伴巴兹·奥尔德林持续步行达两小时又三十二分。
美国宇航员布鲁斯·麦克坎德雷斯(Bruce McCandless)于1984年2月7日在挑战者号的STS-41-B任务期间完成第一次无系绳太空漫步。之后罗伯特·斯图尔特(Robert L.Stewart)加入,与他进行五小时又五十五分钟的太空漫游。
1997年11月25日、土井隆雄在美国哥伦比亚号航天飞机上完成了日本人的首次舱外活动。
美国宇航员史蒂芬·罗宾逊(Stephen Robinson)于2005年8月3日“返航”任务STS-114期间完成第一次为执行航天飞机航行修理(in-flight repair)而进行的舱外活动。当工程师决定重返大气层后,罗宾逊被派去移除发现号航天飞机隔热板上两块凸起的裂缝填充物。当发现号停靠在国际太空站时,罗宾逊成功移除了松脱的物质。
2008年9月27日,中国航天员翟志刚在神舟七号任务中完成中国人的第一次舱外活动,这标志着中国成为第三个有能力把宇航员送上太空并进行太空漫步的国家。现阶段,神七的舱外活动是脐状式,再加两条红色安全带以保证百分安全。
舱外活动因各种理由而十分危险。第一个理由是与太空废弃物的碰撞。距离地表三百公里处的轨道速率(航天飞机任务进行的典型轨域)为每秒7.7公里。这是一颗子弹的十倍飞行速度,所以质量只有子弹百分之一大小的微粒(比如漆料的碎片或一粒细砂)拥有的动能即等于一颗子弹。每次任务会制造更多轨道废弃物,因此这问题将会持续恶化。
危险的另一个理由是任务执行前难以模拟实际的太空环境,而太空漫步因其危险性而被避免作为例行性任务。因此,当发现问题或偶尔执行操作任务时,舱外活动通常晚于计划规划的时间。虽然自压力下选出具备高度稳定性的宇航员,然而他们仍旧是人,舱外活动时产生的高度危险终究造成宇航员情绪上的压力。
其他可能的问题包含太空漫游者与太空飞行器分离或遇到宇航服破损而可能使其减压,此时如果宇航员没有立即进入增压太空舱将缺氧而迅速死亡。
有名宇航员曾遇到宇航服破损的情形。STS-37任务期间,一根短棍刺穿了其中一名宇航员的手套(他的姓名并未公开,但应是杰瑞·罗斯Jerry L.Ross或杰伊·艾普特Jay Apt。)然而,这穿刺物卡住不动,因此没有明显的减压情形发生。事实上,直到宇航员安全返回亚特兰提斯号航天飞机后穿刺物才被注意到。
至2008年为止,舱外活动未曾发生过灾难性事件,也没有宇航员为此丧命。然而,仍有科学家开发外部件建设用的遥控机器人以尽可能减少人类进行舱外活动的需要。[1]
[1] 图文:舱外活动_新闻中心 · 新浪网[引用日期2021-07-08]
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假如宇航员不小心飘到太空,那么还有生还的希望到底有多大?
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