當(dāng)前，中國(guó)航天員通過(guò)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙進(jìn)行出艙活動(dòng)。你知道嗎？過(guò)去，中國(guó)航天員曾使用天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙和神舟飛船軌道艙改裝的臨時(shí)氣閘艙進(jìn)行太空行走，收獲了不少經(jīng)驗(yàn)。而專用氣閘艙對(duì)比其他方案，出艙位置和條件都有所不同，別具優(yōu)勢(shì)。展望未來(lái)，相信航天員出艙還會(huì)有更完善和高效的新方案。

陳冬、劉洋出艙合影

“急就章”改裝起點(diǎn)高

說(shuō)起空間出艙，就不能不提中國(guó)人的首次太空行走。

2008年，神舟七號(hào)飛船航天員進(jìn)行了中國(guó)人首次空間出艙活動(dòng)，翟志剛那句“我已出艙，感覺(jué)良好”給大家留下了深刻印象。

翟志剛從神舟七號(hào)飛船出艙

當(dāng)時(shí)，神舟七號(hào)飛船的氣閘艙是充分利用現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)，將軌道艙改進(jìn)設(shè)計(jì)而成，既是創(chuàng)舉，又是中國(guó)航天科研人員為掌握出艙技術(shù)而采取的臨時(shí)性舉措，此后神舟飛船再也沒(méi)用過(guò)這種方法。

大家不要小看這個(gè)“急就章”改裝的臨時(shí)氣閘艙。它幫我國(guó)突破了氣閘艙的關(guān)鍵技術(shù)，使我國(guó)成為第三個(gè)獨(dú)立掌握太空出艙技術(shù)的國(guó)家，可以說(shuō)技術(shù)起點(diǎn)相當(dāng)高。

據(jù)公開(kāi)資料顯示，神舟七號(hào)飛船氣閘艙直接利用了原有軌道艙的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)系統(tǒng)化重新設(shè)計(jì)，增加了氣閘艙功能。而氣閘艙有兩個(gè)核心功能：一是密封能力；二是泄壓/復(fù)壓功能。密封是軌道艙固有能力，而為支持航天員出艙活動(dòng)，這個(gè)艙段專門安裝了管道閥門組成的泄壓裝置和5個(gè)高壓氣瓶支持的復(fù)壓裝置，滿足2次泄壓/復(fù)壓的用氣需求，還提供了艙外航天服貯存、運(yùn)輸、供給以及出艙活動(dòng)、攝像、照明等一系列功能。

不過(guò)，神舟七號(hào)飛船軌道艙改作氣閘艙只是權(quán)宜之計(jì)，細(xì)節(jié)難免會(huì)有紕漏，這從翟志剛出艙時(shí)遇到艙門打不開(kāi)的尷尬就能看出。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)軌道艙內(nèi)存放著不少生活和工作物資，氣閘艙泄壓后，這些物資、設(shè)備還在向外排氣，導(dǎo)致泄壓進(jìn)度不如預(yù)期，艙門被翟志剛拉開(kāi)一些后，又被艙內(nèi)氣壓“頂”回去。

即使如此，神舟七號(hào)飛船的氣閘艙仍然比美蘇早期同類“高級(jí)”得多。人類第一次太空出艙活動(dòng)是1965年蘇聯(lián)航天員列昂諾夫從上升2號(hào)飛船進(jìn)行的，當(dāng)時(shí)飛船攜帶了“伏爾加”柔性充氣型氣閘艙，只能支持1名航天員出艙。

至于美國(guó)航天員最初的太空出艙，就更是“急就章”——雙子星飛船只比“穿在身上”的水星飛船大一些，當(dāng)時(shí)把整個(gè)返回艙泄壓排空，毫無(wú)任務(wù)冗余，沒(méi)出意外，只能說(shuō)美國(guó)人運(yùn)氣太好了。

“兼職”“專用”都很強(qiáng)

隨著中國(guó)空間站建造工作漸入佳境，航天員從天和核心艙出艙執(zhí)行了多次任務(wù)。在此過(guò)程中，天和核心艙使用節(jié)點(diǎn)艙兼作氣閘艙，吸取了神舟七號(hào)飛船改裝氣閘艙的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)更為完善。

根據(jù)公開(kāi)發(fā)布的視頻和圖片，天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙出艙口的艙門鎖設(shè)置在旁側(cè)，還增加了助力手柄，使得艙門能夠很順利地打開(kāi)。

另外，這個(gè)“兼職”氣閘艙在中國(guó)載人航天史上首次使用了氣體復(fù)用技術(shù)，使中國(guó)繼美國(guó)之后第二個(gè)掌握了這項(xiàng)技術(shù)。借助艙間抽氣泵等設(shè)備，天和核心艙可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)艙氣體的部分回收復(fù)用，顯著降低了出艙活動(dòng)對(duì)氧氣的消耗，對(duì)于節(jié)約資源和運(yùn)力、提高航天員長(zhǎng)期在軌能力、支持多次出艙活動(dòng)都具有很大意義。

神舟十三號(hào)飛船乘組從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙出艙

相比之下，載人航天老牌強(qiáng)國(guó)俄羅斯獨(dú)立運(yùn)行過(guò)“禮炮”系列與和平號(hào)空間站，還參與了國(guó)際空間站大量艙段建設(shè)工作，但氣閘艙一直使用直接泄壓排氣裝置，氣體直接排放到真空，可能帶來(lái)氣體污染，或是干擾航天器姿態(tài)，多次出艙活動(dòng)所排放的空氣也是相當(dāng)可觀的消耗。

可以說(shuō)，中國(guó)空間站在這方面具備后發(fā)優(yōu)勢(shì)，技高一籌。

天和核心艙的“兼職”氣閘艙同樣是過(guò)渡性設(shè)施，中國(guó)空間站航天員今后將主要使用問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的專用氣閘艙出艙工作。作為專門設(shè)計(jì)、獨(dú)立使用的氣閘艙，其長(zhǎng)度和直徑都超過(guò)神舟飛船軌道艙，內(nèi)部容積更大，也使用了氣體復(fù)用技術(shù)。在出艙準(zhǔn)備階段，航天員會(huì)將氣閘艙空氣抽送到相鄰的密封艙，盡量減少對(duì)空氣資源的消耗。

問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙的容積空間比天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙大了50%，艙門更寬敞，直徑達(dá)1米，航天員穿上厚厚的艙外航天服，轉(zhuǎn)身活動(dòng)也不會(huì)受限，攜帶設(shè)備更從容。

航天員景海鵬、朱楊柱在問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙中

出艙使用的這扇門是復(fù)雜的航天產(chǎn)品，涵蓋了密封、傳動(dòng)、鎖緊、人機(jī)工效等學(xué)科。航天員的操作力度不變，只需用配套手柄旋轉(zhuǎn)解鎖，使用助力機(jī)構(gòu)消除殘壓，拉動(dòng)艙門把手即可打開(kāi)。平時(shí)艙門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，配套的檢漏儀等設(shè)備，能全方位保障安全。

陳冬拉開(kāi)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙艙門

當(dāng)然，有人可能擔(dān)心：這個(gè)出艙口位于氣閘艙正下方，航天員相當(dāng)于倒立出艙，會(huì)不會(huì)有危險(xiǎn)？其實(shí)，近地軌道上重力微乎其微，航天員即便是“拿大頂”出艙也不會(huì)有多大麻煩。

換角度再看問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙

中國(guó)空間站會(huì)在太空中遨游很多年，未來(lái)中國(guó)航天員會(huì)不會(huì)使用更先進(jìn)的氣閘艙？目前有一種兩室式混合充氣氣閘艙的新概念。具體來(lái)說(shuō)，就是使用充氣式艙段充當(dāng)乘員氣閘艙，既減少了氣閘艙的體積和質(zhì)量，又能保持雙室氣閘艙的固有優(yōu)勢(shì)，還能更便利高效地重復(fù)使用氣體，降低氣體消耗。此外，新設(shè)計(jì)的抗撞擊能力更強(qiáng)，可以在微流星體和軌道碎片等威脅下更好地保護(hù)內(nèi)部的航天員?？傊?，氣閘艙必然繼續(xù)進(jìn)步，讓我們拭目以待吧。

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