从舱内到舱外，第一步怎么走？

　　9月1日，神舟十四号航天员乘组进行第一次出舱活动。今年7月24日，问天实验舱成功发射升空。次日，问天实验舱与天和核心舱完成交会对接，神十四航天员乘组成功开启问天实验舱舱门，顺利进入问天实验舱。这是中国航天员首次在轨进入科学实验舱。
　　进入问天实验舱后，神十四航天员乘组立即开展了平台仪器区解锁、科学实验柜解锁等工作。此外，神十四航天员乘组还组装了控制力矩陀螺，这套设备可保持航天器姿态稳定或进行快速调整。
　　回顾历次中国太空出舱名场面，频出的金句至今听来依旧令人心潮澎湃。神十二航天员刘伯明在出舱时则连连惊叹这外面太漂亮了老亮了，让东北话走向宇宙；神十三航天员翟志刚、王亚平、叶光富上演的群口相声则成了网络流行语：我已出舱，感觉良好！我一会儿出舱，感觉良好！我下次出舱，感觉良好！
　　此次出舱活动，是神舟十四号航天员乘组首次通过问天实验舱气闸舱进行太空行走。9月1日18时26分，神十四航天员陈冬打开问天实验舱气闸舱舱门。随后，陈冬冲着镜头挥手，并说道：大家好！我已出舱，感觉良好！至19时09分，航天员陈冬、航天员刘洋成功出舱。9月2日0时33分，经过约6小时的出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，完成出舱活动期间全部既定任务，陈冬、刘洋已安全返回问天实验舱，出舱活动取得圆满成功。
　　神十四航天员首次出舱，从舱内到舱外，这第一步要怎么走？
　　南方日报记者徐勉王诗堃实习生曾译萱
　　协力完成5项出舱任务
　　针对性训练掌握出舱技能
　　2022年，空间站任务包含两次载人飞行任务。中国载人航天工程航天员系统总设计师、中国航天员科研训练中心研究员黄伟芬说，神十四乘组要执行的是空间站建造阶段的首次载人飞行任务，承上启下，意义非凡。
　　9种组合体构型、5次交会对接、3次分离撤离、2次的舱段转位在长达6个月的飞行中，三名航天员要经历极为复杂的飞行工况。
　　在这个过程中，他们要负责监视状态的变化，必要的时候有可能要实施手控的遥操作交会对接。他们要首次进驻梦天舱和问天舱两个实验舱来完成载人环境的建立。他们还要首次利用气闸舱来进行出舱活动，我们计划做2至3次的出舱活动，还要进行太空授课。黄伟芬说。
　　此次出舱活动，陈冬、刘洋在舱外作业，蔡旭哲在核心舱内配合支持，共同完成线缆保护装置安装、问天舱扩展泵组安装、问天舱全景相机抬升、问天舱舱外工具箱安装、择机进行问天舱舱外主路径转移验证等5项既定任务。整个出舱活动预计约7小时。
　　任务艰巨，但航天员相应的训练早有准备。黄伟芬表示，从2017年3月开始，训练全面转向为空间站建设任务做准备。航天员系统在八大类百余科目训练的基础上，针对神十四任务的新特点、新任务、新状态、新变化进行了重点强化训练，如低压环境出舱活动训练，出舱活动程序模拟器训练，利用虚拟现实训练器和机械臂操作训练台来进行协同训练和演练，使航天员熟练掌握出舱活动的技能。
　　问天舱配备全新气闸舱
　　助出舱一臂之力
　　问天实验舱是中国空间站天宫的组成部分之一，由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成。
　　问天实验舱的一大特点，就是配置了全新的出舱气闸舱，用来支持航天员开展出舱活动。
　　在问天实验舱中，气闸舱的视觉效果十分独特。外方内圆的它，是空间站系统唯一一个看上去是方形的舱体。里面的圆柱状结构，是航天员开展出舱活动时的更衣间。与同样支持太空出舱活动的天和核心舱节点舱相比，问天实验舱的更衣间空间更大，航天员作出舱准备和舱外返回时，可以更舒展。
　　出舱气闸有一个直径达1米的大门，比天和核心舱节点舱大15公分。航天员从这里进进出出，不仅更加方便，而且还能携带大个头的设备出舱工作，舱外工作能力大大提升。从气闸舱出舱时，只需关闭一道舱门，操作更加便捷。
　　未来，问天气闸舱将成为中国空间站的主要出舱通道。这是因为天和核心舱节点舱是一个公共空间，连接了天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱，以及停靠的货运飞船和载人飞船。利用节点舱进行出舱活动时，节点舱在航天员出舱期间被泄为真空状态，就割裂了各舱之间的联系，给工作带来不便。今后，节点舱会作为问天气闸舱的备份使用。一旦气闸舱出现问题，航天员还可以从作为备份出舱口的天和核心舱节点舱返回，确保出舱活动的安全。
　　问天实验舱也是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体，大量的舱外设施设备能更好地保障出舱活动，也为更精细的舱外操作提供了支持。
　　出舱气闸外面的方形外壳，是舱外暴露实验平台，上面配置了22个标准载荷接口。未来，空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准投送到自己对应的标准载荷接口位置，即插即用，航天员不需要出舱进行人工操作了。
　　实施精准投送的机械臂，是问天实验舱携带的一套5米长的小臂。这套机械臂小巧、精度高，方便抓取中小型设备，进行更为精细的操作。小臂还可以与核心舱的大臂联成15米长的组合臂，便于覆盖空间站的各个位置，开展更多舱外操作。届时，组合臂能够在空间站天和、问天、梦天三舱组合体之间活动，能控制的舱外范围更大。
　　同时，舱外维修与辅助工具作为航天员执行出舱任务的机械伙伴，可以协助航天员克服航天作业的诸多挑战。
　　舱外维修与辅助工具不仅有用于舱外设备维修的舱外电动工具、舱外扳手、通用把手等工具，也有配合航天员舱外姿态稳定及转换的便携式脚限位器、舱外操作台等辅助工具。
　　舱外电动工具可以适应舱外复杂的真空和高低温环境，具有定力矩拧紧、拧松的工作模式，并且设置有休眠模式。
　　舱外通用把手可以安装到维修设备上，用于航天员在轨维修时进行待维修设备的转移及防飘。
　　便携式脚限位器设计了旋转、俯仰、滚转、偏航四个关节自由度，可协助航天员在舱外调整至执行任务的工作姿态；与之配合使用紧密的舱外操作台，可协助航天员进行维修任务时挂放设备和维修工具，解放航天员双手，实现设备或维修工具的临时存放。
　　与航天服直接相连的微型工作台，则像一根多功能腰带一样环绕在航天服腰部，将航天员出舱使用的舱外电动工具、舱外通用把手和舱外扳手随身携带，确保航天员随用随取。
　　神十二航天员出舱任务的成功实施，已充分验证了舱外维修与辅助工具在轨应用的可靠性。
　　除此之外，神十四三名航天员身上穿着的，是我国自主研制的飞天舱外航天服，它是航天员太空行走时生命安全最重要保障，也是目前世界最先进的航天服之一。
　　在研制国产第一代舱内航天服曙光航天服的基础上，2004年，我国启动舱外航天服的研制。2008年9月27日，翟志刚在神舟七号任务中完成了中国的第一次太空出舱，也使中国成为第三个掌握太空出舱技术的国家。从开始研制到首次出舱，仅4年时间，我国自主研制的第一代飞天舱外服就和翟志刚一起出现在了太空。然而，此次出舱只是验证了飞天舱外服的关键技术，为适应接下来中国空间站的任务需要，研制团队面临着更大挑战为空间站研制新的舱外航天服。
　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任张万欣介绍，空间站舱外服比神七舱外服的要求更高。使用寿命从原来的1年4次提高到3年15次；单次工作时间从4小时延长到8小时。
　　面对更高的要求，研制团队踏上了新的攻关之路。通过材料改性和改变加工工艺，增加了关节和轴承的耐磨强度，延长使用寿命，同时，改变结构布局设计，增加可靠性。
　　服装研制完成后，请航天员来试穿，航天员在穿着水下服进行试验后反馈，舱外服存在偏大、操作不便等问题。张万欣表示：他们试穿完了当时提出了三十几条意见建议，然后我们逐条落实。其实最难改的就是小型化。
　　空间站任务有多名航天员，其中还有女航天员，彼此体型不一样。同时，由于空间站空间有限，研制成本和运输成本极其昂贵，因此不可能做到一人一套、量体裁衣。如何用三套舱外服适应所有航天员的需求？在经过9轮的反复修改之后，研制团队开始对舱外航天服进行软结构适体性优化。
　　张万欣介绍道，整体躯干背包是硬体结构，四肢是软体结构，靠四肢来调节身高和肢体长度。在进行神十三舱外活动时，我们的黄色舱外服，第一次是亚平穿的，第二次就是叶光富穿的，身高他俩差了很多，但是他俩穿的是一套服装。
　　此前，神十二和神十三航天员都身着中国自主研制的新一代飞天舱外航天服，成功完成出舱任务。飞天舱外航天服用完美的表现赢得了航天员的好评。神十二航天员刘伯明表示：在舱外爬行的时候，那是非常的吃力，因为大多数的体能都消耗在这上面了，这次就觉得比以前要省时省力了。
　　机械臂测试体能训练
　　确保出舱顺利进行
　　距离前苏联航天员列昂诺夫走出上升2号飞船，实现人类历史上首次出舱活动，已过去57年。现在的出舱活动已精彩纷呈，可以按照出舱活动发生场所的不同，分为太空行走（太空中进行的出舱活动）和外星球行走（在其他星球表面进行的出舱活动）；按照航天员任务的不同分为验证类出舱活动、有效载荷操作类出舱活动、维护与维修类出舱活动、空间站装配类出舱活动；按照是否事先列入计划和时间的紧迫性分为计划内出舱活动、计划外出舱活动和应急出舱活动。
　　航天员进行出舱活动，需遵守严格的程序。例如，进行太空行走时，航天员进入气闸舱。舱门关闭后，气闸舱成为一个密闭舱室。接着，航天员会在这里组装和测试舱外航天服，确认没有问题后穿上舱外航天服。此时，气闸舱的舱压仍是接近地面环境的约1个大气压。但太空环境的气压极低，为保证航天员的安全，气闸舱会进行泄压，降低舱内压力。当舱压降到70千帕时，航天员需要完成吸氧排氮，以预防太空低气压环境造成的减压病。然后，气闸舱进一步泄压，直到舱压与太空中气压基本一致。之后，舱门打开，航天员就可以进行太空行走了。太空行走任务结束后，航天员需执行与上面相反的程序，回到问天实验舱中。
　　为保障首次出舱任务顺利完成，神十四的三名航天员也是做足了准备。
　　8月5日，三名航天员完成了中国空间站物资整理工作，主要包括天舟四号、天和核心舱和问天实验舱当中的物资。期间，航天员先后完成三套舱外航天服状态检查等工作。
　　随后几天，他们又在地面人员支持下，对安装在问天实验舱舱外的小机械臂进行了在轨测试，为出舱任务进行充分准备。据中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师王春慧介绍，此前，航天员先用在轨训练软件、训练平台做小机械臂的在轨操作训练，再与真正的舱外机械臂通过操控台进行机械臂控制的联试，就相当于真正地用操控台去控制机械臂。在航天员出舱的过程中，舱内航天员操控机械臂来支持舱外的两名航天员舱外工作。
　　根据任务安排，三名航天员每人每天要完成80分钟的体能训练。问天实验舱的成功升天与使用，使航天员们喜迎新居。太空之家的升级增大了航天员轨活动空间，航天员们可进行的体能训练项目也更加丰富。中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师王春慧介绍道，航天员们将太空自行车从天和核心舱搬到了问天实验舱。我们都知道，自行车原来都是骑的，是锻炼下肢，但是还可以通过手摇的方式锻炼上肢，为整个出舱活动提前做好身心的准备。
　　身着飞天舱外服，打开问天气闸舱舱门，航天员们在浩瀚太空中行走的每一步，都使中国航天离手可摘星辰的梦想更近一分。
　　策划统筹：张志超