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国际空间站航天员太空行走问答
(2005年12月17日 13:29:53)
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□作者: 吴国兴
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2月27日凌晨,国际空间站上的俄罗斯航天员亚历山大·卡列里和美国航天员迈克尔·福勒同时离开空间站进行太空行走。这是航天员首次在无人留守国际空间站的情况下出舱,危险系数很大,因此格外引人注目。为此我们就此次太空行走读者感兴趣的一些问题采访了有关专家——
问:国际空间站两名航天员今年2月27日进行的太空行走有何特别的地方?
答:这次太空行走有两个特点:第一,两名航天员全部出动,空间站内不留人,国际空间站首次形成“空巢”;第二,由于出舱活动航天服出现故障,太空行走提前结束。
问:美国航宇局为什么要求在太空行走时,必须有一名航天员留守空间站?
答:过去国际空间站上至少有三名航天员,一般由两名航天员出去太空行走,留一人在空间站内,其任务一是照管国际空间站,二是作后勤保障,负责两名太空行走航天员的安全。
问:如果在太空行走时国际空间站内不留人,形成所谓“空巢”,可能会发生什么问题?
答:如果国际空间站内不留人,形成所谓“空巢”,一旦发生火灾、座舱减压或者仪器设备失灵等情况时,就没有人及时进行处理和维修;另外如果国际空间站在运行中偏离原定的位置,也没有人及时进行矫正。
问:两名航天员在这次太空行走中的主要任务是什么?
答:主要有三项任务:第一是从国际空间站外面取回欧空局的一个试验设备,这是欧空局准备安装在未来货运飞船上的一个导航仪器;第二是在国际空间站外面安装一个假人,这个假人只有头和上半身,但体内五脏六腑齐全,并安放有许多辐射剂量计,用来测量国际空间站外面宇宙辐射的剂量;第三是检查国际空间站外部被太空垃圾撞击后的受损情况,国际空间站在去年11月曾经遭到太空垃圾的严重撞击。
问:这次太空行走所要完成的任务并不十分紧急,为什么美国航宇局要提前进行这次太空行走?
答:美国航宇局原来计划在航天飞机重新上天以后才进行太空行走,但由于美国航天飞机长期停飞,日本和欧空局的许多太空实验受到严重影响。美国航天飞机原定今年9月重新上天,但最近美国航宇局决定又要往后延至明年3月,这种长期拖延,可能导致一些实验失效,因此美国航宇局才决定提前进行这次太空行走。
问:国际空间站航天员“倾巢出动”进行太空行走,最初是由俄罗斯提出来的,开始时美国航宇局不同意,但后来为什么又同意俄罗斯的建议?
答:第一,俄罗斯在以前的礼炮号和和平号空间站上进行的太空行走,都是“倾巢出动”,站上不留人,他们在这方面有丰富的经验,因此他们认为不会出现危险情况;第二,在俄罗斯提出建议后,美国航宇局进行了几个月的论证,对可能发生的问题采取了一系列措施,因此可以保证航天员和国际空间站的安全。基于这两个条件,美国航宇局最后才同意俄罗斯的建议。
问:国际空间站上两名航天员为什么提前结束太空行走?他们的航天服出现什么问题?
答:两名航天员原计划在太空停留5小时45分,后来减至3小时55分。原因是出舱活动航天服上升华器的一根管子扭曲,升华器失灵,服装内温度升高,并产生大量水蒸汽,形成小水滴,在头盔面罩上形成一层雾汽,影响航天员的视力。因此俄罗斯地面控制中心的负责人决定,提前结束这次太空行走。
问:美国航天员是否也穿俄罗斯的航天服?国际空间站上有几套出舱活动航天服?
答:美国航天员在这次太空行走中也穿俄罗斯的航天服。这种航天服是俄罗斯的“海鹰-M”型出舱活动航天服。国际空间站上共有4套出舱活动航天服,其中两套作备用。
问:两名航天员在这次提前结束的太空行走中完成了哪些任务?
答:大约完成原计划任务的一多半,其中包括对国际空间站外部被太空垃圾撞击后的受损情况进行检查;在国际空间站的外面放置欧空局的假人,用来测量空间站外面宇宙辐射的剂量。
问:一套出舱活动航天服有多重?穿着如此沉重的航天服,航天员还能在太空行走吗?
答:美国航天飞机出舱活动航天服重119千克;俄罗斯“海鹰”型出舱活动航天服重105千克。航天服在地面虽然沉重,但在太空中是处于失重状态,航天服没有重量,因此航天员穿在身上并不感到沉重,可以在太空中自由飘浮。
问:航天员将出舱活动航天服穿戴完毕,一般需要多长时间?
答:一般讲,穿航天服的时间并不长,15分钟至半小时即可穿戴完毕。但准备太空行走的时间则很长,可能需要4至5小时,其中包括1.5至2.0小时的预吸氧的时间。航天员真正在舱外的工作时间为6小时。
问:航天员太空行走前需要做哪些准备工作?
答:美国航天飞机和国际空间站航天员的太空行走一般按以下程序进行准备:
(1)航天员进入气闸舱;(2)降低气闸舱内压力;(3)对航天服进行测试;(4)完成穿戴航天服的准备工作;(5)穿上航天服;(6)对航天服进行测试;(7)在预吸氧之前将服装内的氮气排放空;(8)戴上预吸氧面罩,进行预吸氧;(9)关闭气闸舱的舱门,停止预吸氧,戴好服装头盔;(10)气闸舱进行减压,对服装进行最后测试,气闸舱压力减到零,打开通往太空的气闸舱舱门,最后是出舱。
问:航天员进行太空行走时,为什么都要通过气闸舱才能出舱?气闸舱的功用是什么?
答:气闸舱是航天员进行出舱活动的“门户”。一般只有空间站和航天飞机才有气闸舱,除苏联上升-2号外,载人飞船上一般都没有气闸舱。气闸舱有两个作用:其一是在打开航天飞机或国际空间站的舱门时,防止舱内的气体丧失;其二是在航天员出舱前对大气压力进行调节,以预防减压病。
问:为什么航天员在太空行走前都要预先吸氧气?
答:由于人体组织和体液中都含有一定的气体。人在进入低压环境时,人体组织和体液中溶解的气体就会分离出来,在血管内形成气泡,如果气泡过大过多会压迫人体内部组织,使组织受损,或在血管内形成气栓堵塞血管,从而引发减压病。在体内产生的气泡的气体,主要是溶解在体液组织里的氮气。航天员在减压前,预先都要吸进纯氧,即在纯氧环境中停留一定时间,使体内氮气释放出来,这个过程称为预吸氧或吸氧排氮。通过预吸氧或吸氧排氮,即可大大减少发生减压病的机会。
问:国际空间站这次太空行走的两名航天员多大年纪?他们以前参加过太空行走吗?
答:两名航天员都是47岁,美国航天员福勒1987年被选为航天员,曾经参加过3次太空行走;俄罗斯航天员卡列里于1986年被选为航天员,曾参加过4次太空行走。
问:到目前为止,有多少航天员进行过太空行走?航天员在太空停留的时间累积有多长?
答:从1965年3月18日苏联航天员列昂诺夫完成首次太空行走到现在,共有146名航天员完成233次太空行走,太空行走人次450,在舱外停留时间2306.707小时,有的航天员曾多次出舱,其中俄罗斯航天员索洛维约夫共进行过16次太空行走,在舱外停留时间总计77小时41分。太空行走的航天员中有10名是女性,她们在舱外停留的时间总计59.449小时。
问:为什么太空行走的航天员必须是两人同行而不能一人单独进行?
答:美国航宇局要求,每次太空行走必须是两名或两名以上航天员出舱。这是因为几个航天员一起出舱活动能互相支持和照应,比单独一个人出舱更为安全。这种要求就是所谓航天员太空行走的“搭档制”。
问:一套出舱活动航天服可以进行多少次太空行走?
答:在国际空间站上,每一套出舱活动航天服能保证25次出舱活动任务,然后再运回地面进行维修保养。俄罗斯的出舱活动航天服不需要运回地面,在完成10次至20次出舱活动后,可以直接在轨道上进行维修保养。
问:据说航天员在太空会患航天运动病,航天员在太空行走期间是否也会患运动病?
答:根据目前美国航宇局的规定,在航天飞机起飞后72小时之内不安排航天员太空行走。这是为了让航天员适应太空微重力环境,同时也是为了避开航天运动病的高发期。据统计,有将近一半的航天员在太空飞行的头三天容易患航天运动病,由于这种病的主要症状是恶心和呕吐,因而对完成太空行走很不利。
问:穿出舱活动航天服分不分男女?男女航天员是否都是穿同样的服装?
答:航天服不分男女,男女航天员都穿同样的服装,这真是百分之百的“男女平等”。当然服装里面还是有些小的不同:男性航天员在服装内用男性尿收集袋;女性航天员则用女性尿收集袋。不过由于男女身材的不同,使得40%的女航天员因身材矮小而没有合适的航天服穿用,结果丧失了太空行走的机会。
问:太空是空旷的,没有重力,航天员在太空如何行走?
答:我们通常所说的航天员太空行走,其实是一种误解,因为航天员在太空是不能自己行走的,他们或者是在失重状态下飘来飘去,或者是借助于特殊的机动装置。最早的机动装置是手提式的,真正的机动装置是美国航天飞机航天员使用的载人机动装置。这种装置重148千克,能保证6小时的太空行走。现在国际空间站上有一种新的机动装置,比较轻巧,仅重38千克,有24个氮气小推力发动机,可作6个自由度的随意转动,工作时间为13分钟。不使用时还可以折叠起来保存。
问:中国航天员也准备进行太空行走吗?
答:中国载人航天工程总设计师王永志说:神舟六号准备上两个人,飞行5~7天,继续考验这个飞船的实际能力。神舟七号、神舟八号将进行航天员太空行走,还将进行交会对接试验,建立短期有人照料的空间实验室。 |
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