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國際空間站航天員太空行走問答
(2005年12月17日 13:29:53)
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□作者: 吳國興
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2月27日凌晨,國際空間站上的俄羅斯航天員亞歷山大•卡列里和美國航天員邁克爾•福勒同時離開空間站進行太空行走。這是航天員首次在無人留守國際空間站的情況下出艙,危險系數很大,因此格外引人注目。為此我們就此次太空行走讀者感興趣的一些問題采訪了有關專家——
問︰國際空間站兩名航天員今年2月27日進行的太空行走有何特別的地方?
答︰這次太空行走有兩個特點︰第一,兩名航天員全部出動,空間站內不留人,國際空間站首次形成“空巢”;第二,由于出艙活動航天服出現故障,太空行走提前結束。
問︰美國航宇局為什麼要求在太空行走時,必須有一名航天員留守空間站?
答︰過去國際空間站上至少有三名航天員,一般由兩名航天員出去太空行走,留一人在空間站內,其任務一是照管國際空間站,二是作後勤保障,負責兩名太空行走航天員的安全。
問︰如果在太空行走時國際空間站內不留人,形成所謂“空巢”,可能會發生什麼問題?
答︰如果國際空間站內不留人,形成所謂“空巢”,一旦發生火災、座艙減壓或者儀器設備失靈等情況時,就沒有人及時進行處理和維修;另外如果國際空間站在運行中偏離原定的位置,也沒有人及時進行矯正。
問︰兩名航天員在這次太空行走中的主要任務是什麼?
答︰主要有三項任務︰第一是從國際空間站外面取回歐空局的一個試驗設備,這是歐空局準備安裝在未來貨運飛船上的一個導航儀器;第二是在國際空間站外面安裝一個假人,這個假人只有頭和上半身,但體內五髒六腑齊全,並安放有許多輻射劑量計,用來測量國際空間站外面宇宙輻射的劑量;第三是檢查國際空間站外部被太空垃圾撞擊後的受損情況,國際空間站在去年11月曾經遭到太空垃圾的嚴重撞擊。
問︰這次太空行走所要完成的任務並不十分緊急,為什麼美國航宇局要提前進行這次太空行走?
答︰美國航宇局原來計劃在航天飛機重新上天以後才進行太空行走,但由于美國航天飛機長期停飛,日本和歐空局的許多太空實驗受到嚴重影響。美國航天飛機原定今年9月重新上天,但最近美國航宇局決定又要往後延至明年3月,這種長期拖延,可能導致一些實驗失效,因此美國航宇局才決定提前進行這次太空行走。
問︰國際空間站航天員“傾巢出動”進行太空行走,最初是由俄羅斯提出來的,開始時美國航宇局不同意,但後來為什麼又同意俄羅斯的建議?
答︰第一,俄羅斯在以前的禮炮號和和平號空間站上進行的太空行走,都是“傾巢出動”,站上不留人,他們在這方面有豐富的經驗,因此他們認為不會出現危險情況;第二,在俄羅斯提出建議後,美國航宇局進行了幾個月的論證,對可能發生的問題采取了一系列措施,因此可以保證航天員和國際空間站的安全。基于這兩個條件,美國航宇局最後才同意俄羅斯的建議。
問︰國際空間站上兩名航天員為什麼提前結束太空行走?他們的航天服出現什麼問題?
答︰兩名航天員原計劃在太空停留5小時45分,後來減至3小時55分。原因是出艙活動航天服上升華器的一根管子扭曲,升華器失靈,服裝內溫度升高,並產生大量水蒸汽,形成小水滴,在頭盔面罩上形成一層霧汽,影響航天員的視力。因此俄羅斯地面控制中心的負責人決定,提前結束這次太空行走。
問︰美國航天員是否也穿俄羅斯的航天服?國際空間站上有幾套出艙活動航天服?
答︰美國航天員在這次太空行走中也穿俄羅斯的航天服。這種航天服是俄羅斯的“海鷹-M”型出艙活動航天服。國際空間站上共有4套出艙活動航天服,其中兩套作備用。
問︰兩名航天員在這次提前結束的太空行走中完成了哪些任務?
答︰大約完成原計劃任務的一多半,其中包括對國際空間站外部被太空垃圾撞擊後的受損情況進行檢查;在國際空間站的外面放置歐空局的假人,用來測量空間站外面宇宙輻射的劑量。
問︰一套出艙活動航天服有多重?穿著如此沉重的航天服,航天員還能在太空行走嗎?
答︰美國航天飛機出艙活動航天服重119千克;俄羅斯“海鷹”型出艙活動航天服重105千克。航天服在地面雖然沉重,但在太空中是處于失重狀態,航天服沒有重量,因此航天員穿在身上並不感到沉重,可以在太空中自由飄浮。
問︰航天員將出艙活動航天服穿戴完畢,一般需要多長時間?
答︰一般講,穿航天服的時間並不長,15分鐘至半小時即可穿戴完畢。但準備太空行走的時間則很長,可能需要4至5小時,其中包括1.5至2.0小時的預吸氧的時間。航天員真正在艙外的工作時間為6小時。
問︰航天員太空行走前需要做哪些準備工作?
答︰美國航天飛機和國際空間站航天員的太空行走一般按以下程序進行準備︰
(1)航天員進入氣閘艙;(2)降低氣閘艙內壓力;(3)對航天服進行測試;(4)完成穿戴航天服的準備工作;(5)穿上航天服;(6)對航天服進行測試;(7)在預吸氧之前將服裝內的氮氣排放空;(8)戴上預吸氧面罩,進行預吸氧;(9)關閉氣閘艙的艙門,停止預吸氧,戴好服裝頭盔;(10)氣閘艙進行減壓,對服裝進行最後測試,氣閘艙壓力減到零,打開通往太空的氣閘艙艙門,最後是出艙。
問︰航天員進行太空行走時,為什麼都要通過氣閘艙才能出艙?氣閘艙的功用是什麼?
答︰氣閘艙是航天員進行出艙活動的“門戶”。一般只有空間站和航天飛機才有氣閘艙,除甦聯上升-2號外,載人飛船上一般都沒有氣閘艙。氣閘艙有兩個作用︰其一是在打開航天飛機或國際空間站的艙門時,防止艙內的氣體喪失;其二是在航天員出艙前對大氣壓力進行調節,以預防減壓病。
問︰為什麼航天員在太空行走前都要預先吸氧氣?
答︰由于人體組織和體液中都含有一定的氣體。人在進入低壓環境時,人體組織和體液中溶解的氣體就會分離出來,在血管內形成氣泡,如果氣泡過大過多會壓迫人體內部組織,使組織受損,或在血管內形成氣栓堵塞血管,從而引發減壓病。在體內產生的氣泡的氣體,主要是溶解在體液組織里的氮氣。航天員在減壓前,預先都要吸進純氧,即在純氧環境中停留一定時間,使體內氮氣釋放出來,這個過程稱為預吸氧或吸氧排氮。通過預吸氧或吸氧排氮,即可大大減少發生減壓病的機會。
問︰國際空間站這次太空行走的兩名航天員多大年紀?他們以前參加過太空行走嗎?
答︰兩名航天員都是47歲,美國航天員福勒1987年被選為航天員,曾經參加過3次太空行走;俄羅斯航天員卡列里于1986年被選為航天員,曾參加過4次太空行走。
問︰到目前為止,有多少航天員進行過太空行走?航天員在太空停留的時間累積有多長?
答︰從1965年3月18日甦聯航天員列昂諾夫完成首次太空行走到現在,共有146名航天員完成233次太空行走,太空行走人次450,在艙外停留時間2306.707小時,有的航天員曾多次出艙,其中俄羅斯航天員索洛維約夫共進行過16次太空行走,在艙外停留時間總計77小時41分。太空行走的航天員中有10名是女性,她們在艙外停留的時間總計59.449小時。
問︰為什麼太空行走的航天員必須是兩人同行而不能一人單獨進行?
答︰美國航宇局要求,每次太空行走必須是兩名或兩名以上航天員出艙。這是因為幾個航天員一起出艙活動能互相支持和照應,比單獨一個人出艙更為安全。這種要求就是所謂航天員太空行走的“搭檔制”。
問︰一套出艙活動航天服可以進行多少次太空行走?
答︰在國際空間站上,每一套出艙活動航天服能保證25次出艙活動任務,然後再運回地面進行維修保養。俄羅斯的出艙活動航天服不需要運回地面,在完成10次至20次出艙活動後,可以直接在軌道上進行維修保養。
問︰據說航天員在太空會患航天運動病,航天員在太空行走期間是否也會患運動病?
答︰根據目前美國航宇局的規定,在航天飛機起飛後72小時之內不安排航天員太空行走。這是為了讓航天員適應太空微重力環境,同時也是為了避開航天運動病的高發期。據統計,有將近一半的航天員在太空飛行的頭三天容易患航天運動病,由于這種病的主要癥狀是惡心和嘔吐,因而對完成太空行走很不利。
問︰穿出艙活動航天服分不分男女?男女航天員是否都是穿同樣的服裝?
答︰航天服不分男女,男女航天員都穿同樣的服裝,這真是百分之百的“男女平等”。當然服裝里面還是有些小的不同︰男性航天員在服裝內用男性尿收集袋;女性航天員則用女性尿收集袋。不過由于男女身材的不同,使得40%的女航天員因身材矮小而沒有合適的航天服穿用,結果喪失了太空行走的機會。
問︰太空是空曠的,沒有重力,航天員在太空如何行走?
答︰我們通常所說的航天員太空行走,其實是一種誤解,因為航天員在太空是不能自己行走的,他們或者是在失重狀態下飄來飄去,或者是借助于特殊的機動裝置。最早的機動裝置是手提式的,真正的機動裝置是美國航天飛機航天員使用的載人機動裝置。這種裝置重148千克,能保證6小時的太空行走。現在國際空間站上有一種新的機動裝置,比較輕巧,僅重38千克,有24個氮氣小推力發動機,可作6個自由度的隨意轉動,工作時間為13分鐘。不使用時還可以折疊起來保存。
問︰中國航天員也準備進行太空行走嗎?
答︰中國載人航天工程總設計師王永志說︰神舟六號準備上兩個人,飛行5∼7天,繼續考驗這個飛船的實際能力。神舟七號、神舟八號將進行航天員太空行走,還將進行交會對接試驗,建立短期有人照料的空間實驗室。 |
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文章作者:吳國興
責任編輯:skylook
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