“神器”助出舱

杨斯爽

2021年7月4日，神舟十二号航天员乘组密切协同，圆满完成了设备组装、全景相机抬升等出舱活动期间全部既定任务，我国空间站建造阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。出舱活动是什么？是航天员在太空自由翱翔吗？舱外航天服中藏着哪些奥秘呢？

出舱活动和太空行走是一回事吗？

出舱活动也称舱外活动，指的是航天员从飞船、空间站等舱体内出来，靠自己携带的简便装备在太空或是其他天体表面进行活动，随后返回飞船或空间站的一系列过程。

实际上，太空行走只是出舱活动的一种。按照出舱场所的不同，出舱活动可以分为在太空中进行的出舱活动和在其他星球表面进行的出舱活动。在太空中进行的出舱活动，就是我们通常所说的太空行走;而在其他星球表面进行的出舱活动，被称为“外星球行走”。比如在月球上出舱就称为“月球行走”，它还有一个浪漫的名称是“月球漫步”，听起来是不是更科幻了？

航天员出舱之前要做哪些准备？

中国空间站的天和核心舱分为节点舱、生活控制舱和资源舱三部分，神舟十二号航天员是在节点舱中准备并进行出舱活动的。当航天员刘伯明、汤洪波进入节点舱并关闭舱门后，节点舱就变成了一个密闭的舱室，航天员会在这里组装和测试舱外航天服，确认没有问题后就可以穿上舱外航天服。

在这个过程中，节点舱内的舱压是接近地面环境的约1个大气压，但太空环境的气压极低，内外压力差巨大，直接打开舱门很可能会导致舱门在解锁瞬间就被舱内的巨大压力弹飞，甚至航天员也有可能被弹到远离空间站的太空中。如果觉得不好理解，同学们可以回想一下，开罐头食品时，罐头中的气压低，而罐头外的气压高，罐头外的高气压压着罐头的盖子，不好打开。一旦罐头被打开，内外气压平衡一致，再次关闭打开就没那么困难了。

所以，为了保护航天员的安全，节点舱需要进行压力调节，直到节点舱的舱压与太空中的气压差不多后，才能打开舱门。然后航天员就可以进行出舱活动了。出舱任务结束后，航天员回到空间站中，还需要执行与上面相反的程序。

什么是吸氧排氮？

由于空氣中氮气占了约78%，所以在地球上正常呼吸就会使人体内储存许多氮气。出舱活动前航天员要吸氧，在吸氧的过程中，航天员体内的氮气就会被逐渐呼出体外，也就是吸氧排氮。为什么要这样做呢？当外界环境的压力快速下降时，人体内的气体，比如氧气、氮气等就会自发排出体外。氧气排出对人体没有影响，但氮气排出会导致皮肤发痒、关节肌肉疼痛、咳嗽、胸闷等症状，这就是减压病的表现。因此，在出舱活动前，航天员都需要进行吸氧排氮，预防减压病。

世界上最具科技感的服装

出舱后，保护航天员的重任就完全落在了舱外航天服“肩上”。舱外航天服包括航天服本体、测控通信系统以及背包式环控生保系统。

我们先来看看我国航天员穿着的“飞天”舱外航天服本体，它包括服装、头盔、手套和航天靴等。服装和手套属于软结构，从里到外有十多层，能够为航天员的身体保温，同时保护航天员免受太空空间环境及流星等危险因素的侵害。

其中比较有意思的是液冷服，它是航天员进入舱外航天服前穿着的那件蓝色的衣服。由于航天员在太空行走时十分耗费体力，身体会产生许多热量，为了保证舒适，就需要为身体散热。液冷服上布满了塑料细管，全部展开的话长度将达到100米左右。航天员穿着液冷服时，塑料细管内将流通冷却液，带走航天服内多余的热量，使航天员在舱外工作时也能保持身体干爽舒适。

此外，航天服还在肩、肘、腕、膝、踝等关节处使用了气密轴承，使航天员的手脚可以随意转动的同时严格保证气密性。所以，重达130千克的“飞天”舱外航天服可以说是重而不笨，行动灵活。

出舱戴着“太阳镜”

“飞天”舱外航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等构成。其中，面窗有四层，最内层是两层压力面窗，中间充斥着氮气，能够隔热、防结雾，保证航天员视野清晰;然后是防护面窗，进一步保护着航天员的视野;最外层金色的是滤光面窗，相当于航天员的“太阳镜”，当航天员在太阳能够照射到的区域出舱时，就可以放下滤光面窗，保护眼睛。

神秘的“大背包”

航天员刘伯明、汤洪波出舱活动时，都背着一个巨大的包。在出舱活动中，这个“大背包”到底起什么作用呢？

舱外航天服实际上相当于穿在身上的载人飞船，不仅要保护航天员的身体安全，还要为航天员在太空环境中生存提供保障。航天员刘伯明和汤洪波背在身上的“大背包”，实际上就是“飞天”舱外航天服的背包式环境控制与生命保障系统，简称环控生保系统，可以直接给舱外航天服通风、供氧、供水，还可以控制航天服内的气体环境，保证航天服内的环境舒适，满足航天员出舱时的需要。

“大背包”——环控生保系统，不仅能够有力地保护航天员，它的设计还十分贴心，操作起来非常便利。当“大背包”内的一些仪器设备，比如氧气瓶、电源、无线电通信设备等出现问题时，航天员可以在轨维修，更换零件。

此外，“飞天”舱外航天服还配备了测控通信系统，不仅支持着航天员在舱外活动时与舱内通信，而且能够监测和传输航天员出舱活动期间的各项生理信号，例如系统的计算机和传感器可以测量出舱航天员的血压、脉搏，航天服内的温度、压力等，这些数据将先传回空间站，再由空间站转发至地面，以便地面人员及时掌握航天员的状况。

神舟十二号航天员的出舱活动检验了我国新一代舱外航天服的功能性能，航天员与机械臂协同工作的能力，以及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性，为空间站后续出舱活动的顺利实施奠定了重要基础。

了解了出舱活动与“飞天”舱外航天服的知识，你是不是更向往在太空漫步了呢？也许有一天，你会进入太空，成为航天英雄;也许有一天，航天员会穿着你设计的航天服遨游太空。不论哪一种未来，中国航天都期待着有你参与！

（责任编辑  高博）