中國(guó)太空“第一步”

蔡如鵬

相對(duì)于之前的“神六”，“神七”將實(shí)現(xiàn)太空行走，最大的挑戰(zhàn)是提供可靠的艙外航天服和氣閘艙

9月20日，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。

神舟七號(hào)飛船端坐在70米高的長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭上，沿著一條1500米長(zhǎng)的無(wú)縫鐵軌，經(jīng)過1小時(shí)零5分的垂直移動(dòng)，順利轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射架下，等待最后的發(fā)射。

據(jù)中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人早前宣布，神舟七號(hào)載人航天飛行將于9月25日至30日擇機(jī)實(shí)施，屆時(shí)，將有3名航天員組成飛行乘組。其中一人將走出飛船，成為中國(guó)太空行走第一人。

一位知情的航天專家告訴《中國(guó)新聞周刊》，由于要進(jìn)行出艙活動(dòng)，神舟七號(hào)的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)性要比此前的飛行大很多，無(wú)論是技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)品研制、航天員訓(xùn)練，還是任務(wù)組織指揮，都面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

中國(guó)載人航天工程火箭系統(tǒng)顧問組組長(zhǎng)黃春平透露，發(fā)射首選時(shí)間定于9月25日晚9點(diǎn)10分。太空行走預(yù)計(jì)在26日或27日的下午或晚上進(jìn)行，隨后飛船將于28日返回地面。

沒有路的行走

航天員將在神舟七號(hào)附近進(jìn)行40分鐘的太空行走,“一手拉著艙外的扶手，一手進(jìn)行操作”

《國(guó)際太空》雜志副主編龐之浩告訴《中國(guó)新聞周刊》，太空雖然浩瀚美麗，但不具備人類生存所必需的條件，到處潛伏著致命的危險(xiǎn)。這些危險(xiǎn)包括高真空、缺氧、極度的溫差變化、可怕的宇宙輻射和隨時(shí)光顧的微流星以及空間垃圾。

1971年6月30日，前蘇聯(lián)“聯(lián)盟”11號(hào)飛船返回地球時(shí)，返回艙一個(gè)與外界連通的壓力閥門被震開，空氣迅速漏光。艙內(nèi)三名航天員暴露在真空中，急性缺氧，液體沸騰(液體的沸點(diǎn)隨著氣壓的降低而下降，真空可導(dǎo)致液體迅速沸騰、汽化)，在幾十秒內(nèi)停止了呼吸。

為了確保首次太空行走的成功，中國(guó)不僅做了精心準(zhǔn)備，而且將發(fā)射時(shí)間推遲了將近一年。

2005年神舟六號(hào)成功完成載人飛行返回，中國(guó)載人航天工程辦公室主任唐賢明曾對(duì)外界宣布，“2007年我們要實(shí)現(xiàn)航天員出艙，在太空行走”。

此后不久，當(dāng)時(shí)的國(guó)防科工委(現(xiàn)國(guó)防科工局)主任張?jiān)拼ㄔ谙驔Q策層匯報(bào)進(jìn)展時(shí)表示，從技術(shù)方面考慮，2007年11月就可具備發(fā)射飛行的條件。但國(guó)務(wù)院高層批示，“不搶時(shí)間，各方面的工作要做細(xì)做好”。發(fā)射時(shí)間因此推遲至次年三四月間。

“到了2008年4月，由于其他方面的原因，包括環(huán)境因素，再次推遲半年。”一位知情人說。

盡管做了周密的準(zhǔn)備，但并不意味著到時(shí)的太空行走會(huì)變得輕松。

太空中沒有路。龐之浩說，航天員移動(dòng)身體更多的是靠手，而不是腳。因此，把出艙活動(dòng)稱為“太空行走”或“太空漫步”并不準(zhǔn)確。

在太空中活動(dòng)也不像看上去那樣輕松自如。有一次，美國(guó)航天員戈登,打算走出“雙子星座”飛船，將一根繩索系在飛船頂端。由于沒有手腳固定裝置，戈登半天也沒完成任務(wù)。最后，他不得不“騎”在飛船上，用腿來(lái)固定身體，被艙內(nèi)的指令長(zhǎng)戲稱為“騎飛船的牛仔”。

戈登后來(lái)回憶說：“這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的操作，我在地面進(jìn)行過多次訓(xùn)練，最多30秒就能完成，但在太空行走中竟然花了30分鐘。我知道太空作業(yè)比地面要困難得多，但沒想到會(huì)如此困難?！?/p>

“這是因?yàn)樵谔招凶邲]有著力點(diǎn)，體力消耗很大，而且沒有任何辦法減少這種體力消耗。”龐之浩說。

據(jù)悉，航天員將在神舟七號(hào)附近進(jìn)行40分鐘的太空行走。中國(guó)載人航天工程飛船系統(tǒng)原總設(shè)計(jì)師戚發(fā)軔說，出艙后，航天員將“一手拉著艙外的扶手，一手進(jìn)行操作”，取回事先放在艙外的科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。屆時(shí)，飛船還將釋放一顆小衛(wèi)星，同步傳回航天員在艙外活動(dòng)的畫面。

一套衣服一艘船

“艙外航天服是最難的一個(gè)，它的研制進(jìn)度決定了發(fā)射時(shí)間”

美國(guó)人在登月之前，曾搞了一個(gè)雙子星座計(jì)劃積累經(jīng)驗(yàn)。這項(xiàng)計(jì)劃前后共進(jìn)行了5次太空行走，為阿波羅航天員最終在月球上行走提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。其中，最重要的一條就是“要確保太空行走的安全，最好的手段是提供可靠的艙外航天服”。

龐之浩對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說，艙外航天服就像一艘五臟俱全、功能完備的“柔性小飛船”，不僅可以把航天員與太空的惡劣環(huán)境隔開，防止強(qiáng)輻射、微流星和空間碎片對(duì)航天員的傷害，還能提供一個(gè)確保航天員生命安全的生存環(huán)境。

艙外航天服的氣壓調(diào)節(jié)是關(guān)鍵，不能出現(xiàn)一絲漏氣，否則將危及航天員的生命。龐之浩，即使俄美在實(shí)現(xiàn)太空行走40多年后的今天，他們的艙外航天服仍時(shí)常出現(xiàn)問題。

美國(guó)航天員塞爾南一次執(zhí)行太空行走任務(wù)，用力過猛，導(dǎo)致艙外航天服的背部外層破裂，他的后背很快就被強(qiáng)烈的太陽(yáng)光灼傷。最后，塞爾南不得不在另一名航天員的幫助下才得以返回艙內(nèi)。

2007年，美國(guó)“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)的兩名航天員在艙外作業(yè)，其中一人發(fā)現(xiàn)自己左手手套出現(xiàn)一個(gè)小洞。雖然沒有穿透到里層，但地面人員還是要求他返回密閉艙。這名航天員不得不提前兩小時(shí)結(jié)束他的太空行走。

一位航天專家告訴《中國(guó)新聞周刊》，在神舟七號(hào)需要攻克的難關(guān)中，“艙外航天服是最難的一個(gè)，它的研制進(jìn)度決定了發(fā)射時(shí)間”。

中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人近日對(duì)媒體說，中國(guó)自主研制的艙外航天服，已經(jīng)過專家嚴(yán)格評(píng)審，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足神舟七號(hào)飛行任務(wù)需要。這位發(fā)言人還透露，艙外航天服每套總重量約120公斤，造價(jià)3000萬(wàn)元人民幣左右。

據(jù)《中國(guó)新聞周刊》了解，盡管中國(guó)自主研制的艙外航天服已通過評(píng)審，但為了航天員的安全，仍向俄羅斯購(gòu)買了一套艙外航天服。最終選哪套出艙，還要根據(jù)最后性能對(duì)比的結(jié)果決定。如不出意外，神舟七號(hào)航天員將穿著“中國(guó)制造”的航天服出艙，完成具有歷史意義的太空行走。

根據(jù)航天員出艙時(shí)是否系帶，太空行走可分為“臍帶”式和“自主”式兩種。

“臍帶”式行走是用一條系帶把航天員與航天器像嬰兒與母體一樣連接起來(lái)，航天員在艙外活動(dòng)時(shí)所需的氧氣、壓力、電源和通訊等生命保障系統(tǒng)都由這條“臍帶”提供。

這種方式簡(jiǎn)單、安全，技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是受“臍帶”長(zhǎng)度的限制，航天員只能在航天器附近活動(dòng)，太遠(yuǎn)容易出現(xiàn)“臍帶”纏繞，使航天員像嬰兒一樣窒息死亡。

蘇聯(lián)在太空行走第一人列昂諾夫出艙以后，美國(guó)從“阿波羅”飛行開始，航天員在太空行走時(shí)都不再使用“臍帶”式，而采用“自主”式，即航天員在太空行走時(shí)使用一種外形像一個(gè)大背包的便攜式生命保障系統(tǒng)。

1984年，美國(guó)航天員布魯斯?麥克坎德利斯二世背著噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，完全脫離“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)入太空。

麥克坎德利斯二世背上的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)看上去更像是一把椅子，也有人稱它為“太空摩托”。它屬于載人機(jī)動(dòng)裝置，能夠?yàn)楹教靻T移動(dòng)提供動(dòng)力，并可控制移動(dòng)的方向和速度。

“自主”式行擴(kuò)大了航天員的活動(dòng)半徑，使他們可以到遠(yuǎn)離航天器100米的空間活動(dòng)。但這也增加了危險(xiǎn)，一旦發(fā)生事故，航天員可能就再也回不來(lái)。

據(jù)《中國(guó)新聞周刊》了解，神舟七號(hào)航天員將采用“自主”式太空行走，不需要“臍帶”為航天員提供保障。但為了安全，仍會(huì)在航天員與飛船之間系一根安全繩。

穿越生死之門

開關(guān)艙門這項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的活動(dòng)步驟卻多達(dá)幾十項(xiàng)

航天員進(jìn)行太空行走時(shí)，最麻煩的事要算進(jìn)出氣閘艙了。一般沒有兩三個(gè)小時(shí)，根本沒法通過，即便只是出去幾分鐘。那么，氣閘艙有什么用呢？

氣閘艙又叫氣壓過渡艙，它像一道位于飛船與太空之間的閘門，既可阻斷兩邊氣體的自由流通，又可讓航天員進(jìn)出。

航天員出艙時(shí)必須要打開艙門，如果艙門直接面對(duì)太空，兩邊巨大的壓力差，不僅會(huì)使艙內(nèi)的空氣立刻泄漏掉，而且還會(huì)讓航天員像炮彈一樣沖出去，非常危險(xiǎn)。

龐之浩說，目前經(jīng)常執(zhí)行太空行走任務(wù)的國(guó)際空間站和航天飛機(jī)，均設(shè)置有專用的氣閘艙。據(jù)《中國(guó)新聞周刊》了解，神舟七號(hào)的氣閘艙并不是專門添加的，而由此前的軌道艙改造而成，改造后的軌道艙有兩扇艙門，內(nèi)側(cè)的與返回艙相連，外側(cè)的通向太空。

神舟七號(hào)航天員出艙時(shí)，兩名航天員首先由返回艙進(jìn)入氣閘艙，然后關(guān)閉氣閘艙內(nèi)側(cè)的艙門，接著在氣閘艙內(nèi)穿好艙外航天服；給氣閘艙逐步泄壓，并吸氧排氮；直至真空狀態(tài)——與太空中一致；最后，再打開氣閘外側(cè)的艙門，一名航天員出艙，進(jìn)行太空行走，另一名航天員則留在氣閘艙內(nèi)協(xié)助。

返回時(shí)，則正好相反。整個(gè)過程如同船舶通過江河上的水閘。

氣閘艙的另一個(gè)作用是航天員在出艙前，要坐在這里吸一兩個(gè)小時(shí)的純氧。這主要是為了預(yù)防減壓病。

艙外航天服盡管可以提供適當(dāng)?shù)拇髿鈮毫ΓＵ虾教靻T的生命和工作需要，但如果壓力過大，會(huì)使航天服僵硬，穿上后行動(dòng)不便。因此，艙外航天服內(nèi)的壓力要比身體承受的正常壓力低很多。

壓力降低后，原來(lái)溶于人體組織和體液中的氮?dú)饩蜁?huì)析出，形成氣泡(氣體在液體中的溶解度隨著壓力的降低而減少)。這些氣泡如果出現(xiàn)在皮膚，會(huì)像螞蟻爬一樣，瘙癢難忍；如在關(guān)節(jié)及其周圍組織，會(huì)引起關(guān)節(jié)疼痛；如在肺小動(dòng)脈或肺毛細(xì)血管，會(huì)引起咳嗽、呼吸困難；如在神經(jīng)系統(tǒng)或血管內(nèi)，則會(huì)導(dǎo)致死亡。這就是減壓病。

因此，航天員在進(jìn)行出艙活動(dòng)時(shí)，必須吸足一兩個(gè)小時(shí)的純氧，把體內(nèi)氮?dú)獾暮拷档阶畹汀?/p>

在太空飛行中，飛船的艙門被稱為“生死之門”。如果關(guān)閉不牢，就有可能導(dǎo)致船毀人亡，歷史上曾有過教訓(xùn)。因此，開關(guān)艙門對(duì)于神舟七號(hào)而言也是一個(gè)生死考驗(yàn)。

搭載神舟六號(hào)的航天員費(fèi)俊龍?jiān)榻B說，開關(guān)艙門這項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的活動(dòng)步驟卻多達(dá)幾十項(xiàng)。據(jù)了解，神舟七號(hào)的艙門已做過數(shù)百次試驗(yàn)，3名航天員也進(jìn)行了訓(xùn)練，都可獨(dú)立完成開關(guān)艙門的操作。

事實(shí)上，在進(jìn)行太空行走的過程中，操作的步驟和程序極其重要?！吧衿摺鄙系呐撻T密閉快速自動(dòng)檢測(cè)裝置，也能隨時(shí)監(jiān)控艙門密閉狀況。

為什么要冒著生命危險(xiǎn)“步”入太空

中國(guó)發(fā)射神舟七號(hào)進(jìn)行太空行走的最終目的，正是為建造自己的永久性空間站做準(zhǔn)備

自從40多年前列昂諾夫走出飛船的那一刻起，人類迄今已進(jìn)行100多次太空行走。

作為中國(guó)載人航天工程第二階段的首次飛行，神舟七號(hào)此次升空的主要任務(wù)有三項(xiàng)：航天員出艙活動(dòng)(即太空行走)、進(jìn)行空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)和釋放伴飛小衛(wèi)星。

中國(guó)載人航天工程分三個(gè)階段，即第一階段將航天員送入太空并安全返回；第二階段完成出艙活動(dòng)、空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室；第三階段建造永久性空間站。

我們?yōu)槭裁匆爸ｋU(xiǎn)步入太空呢？

事實(shí)上，在載人航天初期，人類自身對(duì)這個(gè)問題也不甚清楚。最大的初衷或許只是為了證明人類能夠在宇宙真空中生存和工作。

20世紀(jì)70年代后期，隨著蘇聯(lián)“禮炮號(hào)”“和平號(hào)”空間站的建成和美國(guó)航天飛機(jī)的使用。太空行走開始用于空間維修、布設(shè)衛(wèi)星和進(jìn)行空間試驗(yàn)。

尤其是搭載航天飛機(jī)的航天員，經(jīng)常執(zhí)行“放”衛(wèi)星和“抓”衛(wèi)星的任務(wù)。他們將有問題的衛(wèi)星帶回來(lái)，維修后再送回去。比如耗資25億美元的“哈勃”望遠(yuǎn)鏡，自1990年送入太空，一直故障不斷，多虧了航天員出艙維修，才得以工作至今。

自從國(guó)際空間站計(jì)劃實(shí)施后，太空行走又找到了新的用武之地——組裝、對(duì)接這個(gè)龐大的空中城堡。今天，各國(guó)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，離開太空行走，空間站就無(wú)從建起。此次，中國(guó)發(fā)射神舟七號(hào)進(jìn)行太空行走的最終目的，也正是為建造自己的永久性空間站做準(zhǔn)備。

也有人批評(píng)說，完全可以讓成本低廉又干得不錯(cuò)的機(jī)器人替代人類進(jìn)行太空行走，為什么一定要提心吊膽地讓人去冒險(xiǎn)呢？

載人航天飛行的支持者爭(zhēng)辯道，只有人類才具有柔韌的身體協(xié)調(diào)能力和靈活的頭腦，能搞從太空行走中獲得最大的收獲。

最有說服力的論據(jù),可能仍然是最初的動(dòng)因——太空探索,歸根結(jié)底是人類的夢(mèng)想。