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人类首次太空漫步纪实是什么时候?

俄罗斯上天纪实

回首人类的航天征程,人们不能忘记自己的亲密朋友曾经留下的足迹和付出的牺牲,它们就是一批为人安全进入太空“打前站”的太空“狗侠”们,是它们首先被选作试验品踏上了生死未卜的太空之路。在实现出舱活动的过程中,科学家依然设想将一只穿着宇航服的狗放到可减压的“东方”号船舱里,然后把这只狗暴露在真空中。这样,在人类尝试进行出舱活动之前,可以从动物出舱活动中获得有价值的经验以及适宜的材料和系统。这相当于狗又先于人类成为出舱活动的“宇航员”。

后来,虽然把狗设想为出舱活动的宇航员的任务被取消了,但是“东方”号进行出舱活动的想法却一直被保留着。就在决定宇航员如何走出增压舱并安全返回时,问题出现了。“东方”号为了保温而把整个航天器都封闭了,因此如何设置出舱口和增压系统成为设计上的主要难点。“东方”号上的逃逸系统是由弹射坐椅构成的,它的舱门不是靠铰链转动的,而是在弹射系统启动时被掀走。为了更好地实现出舱计划,不得不对“东方”号进行必要的改造。改造后的航天器被称为“上升”号。而美国将在1965年2月发射的“双子星座4”号航天器上让宇航员打开舱门,从座位上站起来,这一消息激起了前苏联航天研究人员的斗志和决心,他们要赶在美国前面实现出舱活动。于是在克里姆林宫的压力下,1964年4月13日,政府决议批准了改造后的航天器也就是“上升”号的出舱活动计划定在1964年11月,比美国要早3个月。

就像对克里姆林宫许诺的一样,前苏联航天专家科罗廖夫最初计划在11月完成“上升”号的飞行任务,作为向“十月革命”纪念日的献礼。但在1964年10月,在“上升”号执行第一次任务期间,前苏联发生了政治变革,赫鲁晓夫政府被推翻。最后期限的压力没有了,“上升2”号和出舱活动试验改在了1965年上半年,但还是会在美国“双子星座”号进行出舱活动之前。前苏联仍然不放弃进行首次太空行走的决心!

事实上,太空行走是一项高科技工程,为了保证宇航员能安全顺利地完成太空行走,必须给宇航员提供一整套安全可靠的出舱活动系统。该安全可靠系统包括硬件和软件两大分系统,硬件分系统由舱外宇航服、气闸舱、背包式生命保障系统等组成。软件分系统由宇航员出舱活动的组织与程序、气闸舱和服装内压力变化、预吸氧要求等系统组成。

前苏联的“上升”号载人飞船是以“东方”号飞船为基础改造而成的,其形状和尺寸大体上与“东方”号相似,长约5米,直径2.4米,重约5.5吨,舱内自由空间1.6立方米。和“东方”号载人飞船比,其主要变化有:

(1)为了能容纳三名宇航员,去掉了弹射坐椅,换上了三个带有减震器的坐椅,但即使这样三个人穿宇航服也挤不进去,为此把宇航服改成了普通的飞行服。

(2)去掉弹射坐椅后,着陆方式改为座舱整体着陆,主伞由两具面积为574平方米的伞组成。座舱增加了着陆缓冲器,当飞船距地面1米时,由触杆式触地开关控制缓冲火箭点火,实现软着陆。

(3)为了实现出舱活动,增加了一个可伸缩气闸舱。气闸舱收缩后高度为0.7米,伸长后高度为2.5米,内径为一米。内有两个闸门,一个和飞船相连,一个与外界相通,出舱活动完成后,将它抛掉。

(4)将生命保障系统的10天储备减为3天。

“上升”号一***只发射了两艘。

实际上,要实现太空行走远不止改造航天器那么简单。对于一名宇航员来说,离开飞船或地面遥控监测器的监控,而单独进行出舱活动,存在诸多的安全问题。

太空的高真空、高洁净、强辐射等环境对人体来说是致命的,人一旦暴露在太空中将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤这四大危险。所以,人要离开航天器进入开放的太空,必须使用复杂的出舱活动系统硬件,它包括气闸舱、装有便携式生命保障系统的舱外宇航服和载人机动装置,其中任何一个出现故障都会有危险。

所以说,舱外宇航服是太空行走时的生命保障系统。它的外壳能防止宇宙射线、微流星体和太空垃圾的伤害。为了防止真空伤害,它有充气密封层,维持人体所需要的气压。当然,它不可能达到地面上和密封座舱中那样的气压,因为那样将对密封提出更高的要求,并增加重量。由于舱外活动宇航服中的气压较低,穿着它进行太空行走以前,要吸纯氧把溶解在身体中的氮排出来,以免气压降低后氮气释放出来,堵塞血管、形成气胸、危害生命(这便是俗称中的“减压病”)。

此外,舱外活动宇航服背部还有生命背包,它能隔热保暖,维持身体所需要的温度,防止高低温伤害。它还有供氧、供水和可进食的能力,控制二氧化碳浓度和处理大小便以及各种有害气体的能力,保持一定温度的能力等。为了便于行走和作业操作,它的关节部位可以灵活地弯曲和转动。

前苏联为了顺利完成第一次出舱活动,决定建造一个名为“伏尔加”的气闸舱系统,以便使得宇航员能在不给主机舱减压的情况下,离开航天器进行出舱活动。从整体上看,“伏尔加”气闸舱是由坚硬的环状部件构成的,里面是一个向内打开的舱门。气闸舱的外壳主要由40个沿结构长度方向排列的软质橡胶制成的可充气圆柱体构成,内部是一个气囊,外表面是一个软质拉伸度很高的纤维。在气闸舱的底部是一个装配环,将气闸舱固定在航天器进出口上,开口向内。装配环内是展开装置,由4只球形罐体构成气压操作系统、控制板、备份系统及胶带。整个装置被叠放在一起,紧贴在准备发射的航天器的侧壁上,上面有特制的覆盖装置。在脱离顶级火箭、进入轨道后不久,宇航员才能完全展开气闸舱。

此外,为了方便宇航员在失重环境中行动,气闸舱需要安装各种扶手和脚限制器。一般的扶手安装在电子仪器和环控生保系统的操纵仪表板附近。特制的铝合金扶手安装在气闸舱舱门的两边,这种扶手被漆成黄色,呈椭圆形。在气闸舱的地板上安装有脚限制器。这种脚限制器可以旋转,每次旋转90度,最大可旋转360度,由脚限制器上的弹簧插销定位。在气闸舱内装有4盏泛光灯供照明用,宇航员可通过舱内的开关进行调控。气闸舱内可以存放两套出舱活动宇航服。在气闸舱的舱壁上安装有专供存放宇航服的设备。此外,气闸舱内还有维修保养宇航服和为两名太空行走宇航员服务的各种必要设备。宇航服存放设备不仅可以将宇航服固定在一定的位置,而且还能协助宇航员穿脱和测试宇航服。

经过多年的准备和实验,前苏联终于带给全世界激动人心的一刻:1965年3月18日,宇航员阿里克谢·列昂诺夫与另一位宇航员别利亚耶夫在执行“上升2”号飞船飞行任务时,阿列克谢·列昂诺夫在距地球50万米的太空打开飞船舱门,只身进入茫茫宇宙。这是人类历史上的首次太空行走。

列昂诺夫虽然成功地进行了世界上第一次太空行走,但确实是冒着生命危险换来的。因为当时飞船刚一起飞就遇到了麻烦,本来预定进入距地球30万米轨道,而实际高度却达到了50万米。出舱后不久,列昂诺夫离开航天器7米远,在脐带的另一端边扭边转。这时,他的宇航服鼓了起来,限制了他的行动,他感到弯曲胳膊和腿都很困难,以致无法按动绑在他腿部的相机快门。为了防止宇航服膨胀变形,列昂诺夫特意在上面系上了许多带子。12分钟后,列昂诺夫准备结束出舱活动返回座舱。这时,汗水流进了他的双眼。他的宇航服膨胀得很大,以致他无法进入舱门。按飞行规则,宇航员在采取自救措施前必须向地面指挥部请示报告。列昂诺夫知道,要让宇航服体积变小,就必须调低生命保障系统的气压,地面指挥部在同意这一建议前肯定要详细研究他此时的心电图和各项生命指标。虽然氧气还可持续30分钟,但是照明系统只能再工作5分钟。在黑暗状态下返回飞船将更加艰难。他认为他一直都在呼吸纯氧,不会得减压病。于是,列昂诺夫果断地调低了生命保障系统的气压。但是当他将头伸进气闸舱时又发生另一个问题,因为按规定程序,他应该先进脚后进头,然而列昂诺夫是头朝前进入飞船的,他这样做是为了确保手中的摄像机万无一失,但他不能在圆筒形的气闸舱中将身体转过来以关闭身后的舱门。他反复弯曲自己的身体,想将身体转过来,但都无济于事。该舱断面直径只有120厘米,而膨胀的宇航服直径达到190厘米。列昂诺夫拼命旋转着身体,此时他的心律达到每分钟190次,体内温度也急剧升高。因此,后来不得不冒着患减压病的风险,再次调低宇航服内的压力。最后终于转过身来,将气闸舱的舱门关闭上,对气闸舱重新加压,并回到飞船座舱中。

虽说从发现宇航服膨胀到关闭舱门前后不过210秒,列昂诺夫所承受的心理和生理压力却是难以想象的:他的体重减少了5.4千克,每一只靴子里积聚了三升汗水。

开创人类历史的太空行走总算完成了,随后遇到的险情却更加惊心动魄。就在他们准备返航时,氧气压力急剧升高。为了防止发生爆炸,别利亚耶夫和列昂诺夫赶紧降低温度和湿度,但这些办法并未发挥作用。险情持续了整整7个小时,因为过于疲劳,两位宇航员甚至一度进入梦乡。突然,类似爆炸的声音将他们惊醒,别利亚耶夫和列昂诺夫都以为最后时刻到来了。可周围的一切并未燃烧,相反氧气压力在慢慢下降,过了一会儿竟完全正常了。原来,当列昂诺夫在太空行走时,飞船一直处于静止状态,其朝向太阳和背对太阳两个侧面的温差达到300℃,飞船因此发生了轻微变形。列昂诺夫返回飞船后,舱门留下了小小的缝隙。发现飞船内的空气向外泄露后,生命保障系统立即做出反应,氧气的压力随之不断升高。睡梦中,宇航员无意间碰到了补充空气的开关,强大的气压启动了排气阀,舱门随之彻底关闭了。惊魂未定,别利亚耶夫和列昂诺夫发现飞船定位系统也出了故障。得到地面指挥部同意后,他们冒险采用手动方式着陆。

在与美国的航天竞赛中,前苏联占得先机,抢先一步将宇航员送上太空并完成了太空出舱,这次出舱为接下来美国的第一次出舱活动提供了借鉴,而当时采用的气闸舱出舱方法也被日后太空出舱活动沿用。

竞争总是伴随着人类社会的发展脚步,国家之间的竞争亦如此。和在其他领域一样,前苏联/俄罗斯和美国从来就没有放缓过竞争的步伐,太空中的最初竞争便从这两个国家开始。也许这两个超级大国都坚定着这样一个信念:谁能有效控制太空,谁就能有效控制地球。

知识点

人在太空能待多久

医学专家对宇航员进行了大量的身体检查和测试,他们从人体主要的三大生理系统(神经的前庭系统、心血管系统以及肌肉和骨骼系统)在太空产生的各种问题和生理反应中得出结论认为,人在太空连续逗留的时间最好在90~120天之间,这样返回地球后,经过一定的恢复时期,还可以再次上天。如果在太空待的时间过长,将造成后遗症,且终生不能恢复正常。