焦點訪談：9月1日，正在太空出差的神舟十四號航天員乘組執行了首次出艙任務。這也是問天實驗艙在軌運行以來的第一次出艙任務，備受矚目。兩位出艙的航天員陳冬、劉洋經受住了極端環境對他們身體和精神的極大挑戰，與留在艙內的蔡旭哲和地面飛行控制人員配合默契，圓滿完成了這次的出艙活動任務。這次出艙活動都有哪些亮點，執行過程中又有哪些新設備亮相呢？ 北京時間9月2日0時33分，經過約6小時的出艙活動，神舟十四號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協同，完成出艙活動期間的全部既定任務，陳冬、劉洋安全返回問天實驗艙，出艙活動取得圓滿成功。 讓我們把目光放回到9月1日的18時26分，在距離地面約400公里的太空軌道上，航天員陳冬成功開啟問天實驗艙氣閘艙出艙艙門，開始了神舟十四號航天員乘組的第一次艙外之旅。與神舟十二號、神舟十三號乘組從天和核心艙的節點艙出艙不同，神舟十四號航天員是從問天實驗艙的氣閘艙出艙的。相較于天和核心艙的節點艙，問天實驗艙的氣閘艙內部空間更大，有將近14立方米，艙門也更加寬敞。 航天科技集團五院空間站系統副總設計師朱光辰說：“氣閘艙的艙門直徑是1米，原來的艙門直徑是850毫米，是允許航天服通過的最小直徑，1米是相對來說更舒適的一個直徑。” 不僅更大更舒適，氣閘艙作為一個專用的出艙通道，所在的位置還有不少便利之處，將成為以后航天員出艙的首選。 朱光辰說：“氣閘艙的位置在整個密封艙的尾端，就是盲端，從這個位置進行出艙活動，對其他艙段不會有太大影響。比如說由節點艙出艙，節點艙泄壓之后，整個艙就不能進人了，整個空間站的交通就要臨時中斷一段時間。但是由問天的氣閘艙出艙，就不存在這個問題。” 因為是首次啟用氣閘艙出艙，航天員出艙順利與否是技術人員最關注的焦點。這次出艙和過去還有一個明顯的不同，氣閘艙的出艙口朝向地球，從這里出艙的時候，航天員直接看到的就是地球。 朱光辰說：“兩個口的位置不一樣，完全由空間站的設計和有效載荷需求的設計來考慮，核心艙的出艙口放在朝天的方向，因為朝地的方向要對接載人飛船。實驗艙以實驗為主，朝天方向有利于開展暴露實驗，所以把這個位置留給有效載荷了，這樣人出艙由對地的方向出艙。” 出艙就看到地球，這也給了航天員一個很明確的方位感。于是，神舟十四號航天員出艙后，我們第一次看到這樣的景象：中國空間站、艙外航天員、地球、問天機械臂出現在同一個畫面中。航天員出艙時，在固定好雙腳的限位器以后，再把艙外操作臺固定到限位器所在的平臺上。從外觀上，這次出艙所使用的裝備看上去和前幾次差不多，但實際上，技術人員進行了不少細微的優化。 根據此前航天員出艙后的反饋，這次航天員出艙所使用的工具從重量、材質等都進一步進行了優化，這個艙外操作臺跟過去比就輕了四公斤。一般人理解，太空上沒有重力，航天員拿起來似乎并沒有區別，為什么還要進行這樣的調整呢？ 航天科技集團五院總裝與環境工程部宇航產品設計副主任工程師王哲說：“幾個主承力的結構，材質這次進行了一定程度優化，使整體質量，包括它的質心、轉動慣量都降低了。因為航天員操作的時候，是扶著它最下邊的扶手，艙外操作臺的質心越接近手部的位置就越好操作，慣量越小，擺動的時候就更省力。” 科技人員所進行的一切努力都是為了航天員出艙時更有效率和更安全。這次出艙，有一項任務是安裝電纜保護罩，這也是根據前幾次航天員出艙時的個體感受進行的改進。 航天員陳冬在打開艙門后，將保護罩仔細地安裝在電纜上。隨后，航天員出艙的任務有抬升全景相機、安裝拓展泵組、艙外自主轉移應急返回能力驗證等，這幾項都是前幾次出艙時航天員進行過的。 朱光辰說：“因為艙外的攝像機數量比較多，所以每個新的艙段上去都有這個工作，之所以需要人去抬，是因為通過自動裝置去實現會增加整個系統的復雜程度，而且航天員在一開始執行艙外活動任務的時候，也應該是循序漸進，從一些比較常規的作業項目開始，完了之后逐漸增加復雜程度。” 出艙任務由易到難，是為了確保萬無一失。無論是從流程的設計還是設備工具的改進，中國載人航天的每一點細微進步都源自于航天員的親身實踐和科研人員的精心研制。 這次出艙活動，除了航天員的表現，首次亮相的明星——小機械臂也非常受人關注。此前，神舟十二、十三乘組出艙時都用到了大機械臂，而這次負責艙外運送航天員活動的是小機械臂。核心艙機械臂展開的長度為10.2米，而小機械臂臂長近6米。 在執行這次出艙任務前，小機械臂在地面人員的支持下順利完成了在軌測試。這是小機械臂關節1的運動場景，通過關節，小機械臂可以實現類似人類手臂的運動能力，相比大機械臂末端定位精度更高，位置精度優于大臂的五倍，姿態精度優于大臂的兩倍。未來，小機械臂還可以與大機械臂形成組合機械臂，成為航天員執行任務的好幫手。 航天科技集團五院空間站總體研究室主任王為說：“小機械臂不能轉位，但它可以轉移航天員，出艙的時候，航天員可以站在小機械臂上去運動，現在航天員可以站在大機械臂上，也可以站在小機械臂上，甚至未來的話可以讓大機械臂和小機械臂連成一個15米長的組合臂，站在組合臂上進行更大范圍的轉移。” 在小機械臂的助力下，這次出艙活動堪稱完美。 在夢天實驗艙發射之后，整個空間站將有近千個科學研究項目滾動開展。在這個過程中，有一件繁重的任務——將暴露在太空的實驗器材定期進行回收和更換，最后帶回地面給科學家。有了大小機械臂的精密配合，就不需要每次都辛苦航天員出艙操作了。 問天實驗艙是中國空間站的第一個科學實驗艙。它發射入軌后，航天員已經在實驗艙內完成了變重力科學實驗柜、科學手套箱、低溫存儲裝置、生物技術實驗柜的解鎖和組裝。在9月1日的《開學第一課》上，航天員蔡旭哲還給全國的小朋友們介紹了正在問天實驗艙中茁壯成長的水稻“小薇”。 在期待水稻“小薇”實驗順利的同時，隨著中國空間站的建設和完善，更多的科學實驗將逐步展開，令人期待。 中國科學院空間應用工程與技術中心應用發展中心主任張偉說：“我們的規劃整體相當于形成了一個完整的規劃，我們希望在所有學科方面，包括生命、材料、流體、燃燒、天文、地球、新技術，方方面面都會開花結果，期望把空間站建成國家太空實驗室，通過這個實驗室長達10年以上穩定運行，我們期望不斷能產生一些科技成果，同時服務于人類。” 自今年6月5日發射升空以來，神舟十四號航天員乘組逐步開展了大量的在軌科學實驗。2022年是完成中國空間站建造的決戰決勝之年。建造中國空間站，建成國家太空實驗室是實現載人航天工程“三步走”戰略的重要目標，是建設航天強國、科技強國的重要標志。接下來的10月，夢天實驗艙將發射，中國空間站的三個艙段將形成“T”字基本構型，完成中國空間站的在軌建造。太空浩瀚，征程漫漫，中國航天人奮楫星海的腳步從未停歇。 |
