“我已出艙,感覺良好!”北京時間2022年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。
這是我國航天員首次從問天實驗艙氣閘艙出艙實施艙外活動,也是航天員陳冬、劉洋首次執行出艙活動任務,加上首次使用小機械臂輔助出艙,可謂是新人、新艙、新狀態。
儘管挑戰和風險極大,但通過天地之間的協同配合,航天員們的精彩表現為此次“全新”狀態的出艙任務畫上圓滿句號。
6小時太空出艙,神十四航天員只能喝一瓶“礦泉水”
對神舟十四號航天員陳冬、劉洋來説,雖然兩人都有過不止一次的太空飛行經驗,但執行出艙任務還是第一次。
太空出艙,航天員“暴露”在外太空,面對的是200攝氏度左右的温差變化和空間輻射、真空環境等惡劣條件。而作為保障生命安全和支持艙外活動的艙外航天服,儘管安全可靠,但航天員要在這個100多公斤中的“人形飛行器”中控制好身體狀態,並且進行太空行走、攀援和精細化的艙外操作,並非所心所欲,其實是困難重重。
神舟十四號的首次出艙活動,也是空間站建造階段的首次出艙。此前通過神舟十三號、神舟十四號的四次出艙,充分驗證了艙外航天服的性能,和航天員長時間出艙工作的能力。出艙能力的具備,意味着空間站將是一個可維護可更新升級的太空之家。
此次神舟十四號的首次出艙活動,面臨許多新狀態新情況,有利條件和挑戰風險並存。航天員首次從氣閘艙出艙,氣閘艙出艙艙門更大,從85釐米的艙口口徑擴展至1米,出艙口更加“寬敞”;首次採用小機械臂轉移航天員,小機械臂是問天艙配備的機械臂,但此前還沒有實際經驗積累;天地之間的通信覆蓋度進一步提高,對天地協同和地面對天上的支持來説,時間相對更加充足。但這些新狀態,也需要航天員提前做好準備,現場做好應對。例如,這次出艙活動是在問天艙加入空間站的狀態下進行,空間站規模已發生變化,航天員面對的是一個更龐大、更為複雜的飛行器組合體。
9月1日下午,航天員關閉問天艙段間艙門,隨後陳冬、劉洋先後進入艙外航天服,進行出艙前各項準備工作。18 時26分,陳冬成功開啓問天實驗艙氣閘艙出艙艙門。到19時09分,陳冬、劉洋成功出艙。蔡旭哲則在核心艙內配合支持兩名出艙航天員開展艙外操作。
持續6個小時的出艙活動,天地間周密協同、艙內外密切配合,先後完成了問天艙擴展泵組安裝、問天艙全景相機抬升、艙外自主應急返回驗證等任務,全過程順利圓滿,檢驗了航天員與小機械臂協同工作的能力,驗證了問天實驗艙氣閘艙和出艙活動相關支持設備的功能性能。
在密閉航天服中進行高強度的出艙操作,體力消耗巨大。但在這6個小時,除了攜帶約500毫升的水,出艙的兩名神舟十四號航天員沒有其他補充。可以説,航天員在天上做的每一個動作,都是技術和勇氣的考量。
出艙活動順利完成,陳冬、劉洋準備返回氣閘艙前,地面支持團隊稱讚神舟十四號航天員乘組的精彩表現和協作精神,並請陳冬和劉洋以美麗的地球為背景,向着攝像頭招手,記錄這珍貴的一刻。
陳冬同時説到,第一次從氣閘艙出艙,第一次啓用小機械臂,更是我和劉洋第一次出艙活動,這麼多第一次當中,我們感受到了艙外的美景,感受到了出艙的不易,感受到了中國空間站在不斷地壯大,最重要的是感受到了地面人員的鼓勵、支持和幫助。
劉洋則説,天地一心,向前一步,雖然充滿了艱辛和挑戰,但每前進的一小步,都是夢想的一大步,中國空間站永遠值得期待!
蔡旭哲同時也在艙內感謝了地面團隊和廣大科技工作者對此次出艙任務的支持。
當劉洋説“提前祝中秋節快樂”時,地面團隊也馬上回答説“你們也要吃月餅”,這些天地之間的對話和細節頓時讓太空出艙活動變得温馨起來。
首次從問天實驗艙氣閘艙出艙,出艙更加從容
神舟十二號、神舟十三號乘組出艙時,出艙通過的艙門是位於空間站核心艙節點艙的出艙口,艙門口徑為85釐米。此次任務,神舟十四號航天員首次從問天實驗艙的氣閘艙“出門”,這個艙門口徑達到了1米,讓航天員在身着艙外航天服的情況下,能夠更加從容地攜帶設備“走出家門、遨遊太空”。
不過,看似簡單的幾何尺寸增大,其實是一項“剛”與“柔”的平衡。在保持航天員操作力不變的條件下使得口徑1米的艙門實現密封,研製難度不言而喻。負責抓總研製的中國航天科技集團五院空間站結構與機構團隊,為此進行了創新。
從技術上看,1米艙門作為航天器機構中的複雜產品,涵蓋密封、傳動、鎖緊、導向、潤滑、人機工效等學科,面對如此複雜的科研產品,航天員的操作過程會不會很複雜?經過艙門設計團隊的精妙設計,航天員出艙前,只需使用艙門門體上配套的操作手柄旋轉解鎖,使用助力機構消除殘壓,拉動艙門把手即可完成打開艙門的動作。艙門還配套了量身定製的艙門保護罩,全方位保障問天艙門的安全使用。
此外,出艙使用的“安全繩”“照明燈”、艙外維修工具等一系列太空裝備,都為順利出艙提供了保障。
安全繩是連接出艙航天員與空間站的“生命線”。在神舟七號任務時,航天員翟志剛完成了我國首次太空出艙活動。當時出艙時使用的安全繫繩是固定長度的繫繩,有效長度僅1米多。在空間站建造任務中,航天員要完成空間站設備安裝、檢修等出艙任務,出艙範圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴格,需要長度更長且可伸縮的安全繫繩機構。在出艙過程中,這種安全繩能保證航天員與空間站艙體間超過10米的安全連接,又不會對航天服產生勾掛和干涉航天員的運動,還要經受住太空中巨大温差、空間輻照、空間粒子等惡劣環境的考驗。中國航天科技集團五院529廠研製團隊為此進行了新型可伸縮安全繫繩機構研發,創新性地提出了一種巧妙的設計方案,並通過大量試驗驗證,確保10餘米長鋼絲繩可在機構的狹小空間裏上萬次、重複性的有序纏繞。
自北京時間2022年6月5日順利進駐空間站組合體以來,神舟十四號航天員乘組已在軌工作生活約 89天,先後完成了貨運飛船物資轉移、問天艙平台在軌測試、科學實驗機櫃解鎖與測試、小機械臂解鎖與在軌測試、空間站組合體管理等工作,開展了在軌醫學檢查、失重防護鍛鍊、空間科學實(試)驗等日常工作,進行了在軌緊急撤離演練、小機械臂操作、醫療救護演練等在軌訓練項目。