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我国空间站首批3宇航员（航天员）聂海胜、刘伯明、汤洪波分工配合圆满完成了首次出舱的全部既定任务，其中刘伯明、汤洪波都出色地完成了舱外作业所涉及的为机械臂安装上臂支架、抬升舱外全景摄像机A的位置以及应急返回验证等任务，而指令长聂海胜则在舱内操控机械臂，并不时地提醒在舱外执行任务的航天员注意安全。
航天员出舱 在此次航天员出舱过程中，作为吃瓜群众的我们都会发现两大亮点，一个是地面控制室“曙光”岗位反复提醒的机械臂已运动至某某位置，另一个则是航天员出舱所穿着的我国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服。 空间站任务中的“大力士”说到空间站上的机械臂，笔者此前有讲到过，它整体采用了“肩部3关节+肘部1关节+腕部3关节”的配置方案，一共有7个关节，能够像人的手臂一样灵活运动，其直径约0.4米、展开长度可达10.2米，最大可承载25吨的重量。
机械臂模拟轻轻 机械臂的作业效率是相当高的，这在航天员出舱任务方面就有很好的证明，例如汤洪波要借助外舱壁上安装的扶手“爬行”一段距离到作业点进行相关辅助工作，并且还要完成一次自主应急返回，8米的距离从起点到终点用了将近40分钟，而接到应急返回指令后最快也要15分左右才能从环形扶手处返回气闸舱，但要是站在机械臂这个太空“座驾”上返回也就几秒钟的时间。
航天科技集团五院供图：安装有机械臂的空间站核心舱 当然，机械臂除了托举航天员到指定位置，有效支持航天员出舱活动外，还承担着舱段转位、舱外货物搬运、舱外状态检查、舱外大型设备维护等在轨任务。 “飞天”舱外航天服如何为航天员的安全保驾护航？此次出舱的刘伯明、汤洪波所穿着的舱外航天服也同样引起了很多人的关注，实际上早在天舟二号发射之时就有相关报道，这是我国自主研发的新一代“飞天”舱外航天服，航天员仅需5分钟就能将它穿在身上，那么舱外航天服是如何护佑航天员的呢？
左图为新一代“飞天”舱外航天服，右图为舱内航天服 其实，在航天员出舱过程中是有严格步骤的，除了要穿好舱外航天服，还需要通过气闸舱作为一个过渡，当舱内的气压由常压逐渐减到真空环境后，航天员就可以直接出舱了。如果航天员直接从核心舱出舱的话，既会造成舱内空气瞬间流失，而且还会影响严重影响舱内留守航天员的安全，这种操作是极其危险的。 并且航天员出舱不同于舱内或地面活动，太空环境极其恶劣并充满各种危险，而航天员出舱的安全性主要取决于舱外航天服的可靠性，主要包括3个大的方面： 其一、太空中是真空超低压环境，空气含量极低人不仅无法呼吸，而且没有了大气压人体内的水分和血液就会因瞬间沸腾（高原上水不到100度沸腾就是因为大气压低于低海拔地区）而死亡；同时太空真空环境下温度变化也是非常的极端，太阳直射到的地方温度可达130度左右，而太阳直射不到的地方温度又会迅速下降到零下160度左右，温差将近300度，这些都远远地超出了人体所能承受的极限； 其二、航天员暴露在太空中会遭遇到辐射带，来自太阳的强紫外线辐射、宇宙射线以及X辐射等会严重危及航天员的健康甚至生命； 其三，太空里的太空碎片、微流星、高能粒子无处不在，它们以每秒数千公里的速度（十倍于音速）运动，一旦击中就是“洞穿”级别。 正是由于舱外充满各种危险，因此航天员必须穿上特殊材质和工艺制作的航天服出舱。
我国是世界上拥有完全独立自主制作舱外航天服技术的国家之一，并且此前美国和前苏联（主体由俄罗斯继承）完成了航天服的设计与制作，但年代比较久远，例如美国现有存放在国际空间站的4套舱外航天服，还是上世纪80年代设计、90年代初为航天飞机制造的“舱外移动单元（EMU）”，即便是按照现在的可比价计算，单件造价高达1.5亿美元，加上生命支持系统总价要超过10亿元人民币，但至今已有将近30年了。 舱外航天服实际上就是一种微型载人航天器，或者说是“穿在身上的小型飞船”，它既能满足航天员在舱外暴露在超真空、极高温差、强辐射、高能粒子碎片“洞穿”等环境下对于生命保障的需求，也就是起到了航天服生命支持系统和生命保障系统的作用，同时又能满足航天员出舱活动对于手脚等部位基本灵活性的需求。
我国此次空间站执行出舱任务的舱外航天服，一共有6层组成，从内到外包括由特殊防静电处理过的舒适层、合成橡胶质地的备份气密层、主气密层、涤纶面料的限制层、隔热层以及外防护层，单件重量达130公斤，高2米左右，并且全套“服装”还设计有调节带，四肢的长短可以自由调节，关节部位还加装了可以灵活转动的轴承，能够满足160cm-180cm不同身高航天员的穿着需求，而且穿脱仅需5分钟左右，看上去虽然臃肿，但实际上很灵活，相当于“灵活的大胖子”机动灵活性更好，重而不笨。
新一代航天飞靴子展示 除此之外，相比13年前神舟七号飞行任务中翟志刚出舱时穿着的第一代“飞天”舱外航天服，我国的新一代“飞天”舱外服科技含量比以前更高、关节部位更加灵活自如、支持出舱时间也更久、测试维修性更强的特点。不仅航天服上配备了摄像机，全程记录了航天员的相关操作，而且出舱作业时间也有原来的最多4个小时提高到了现在的8个小时，航天员能够在舱外长时间一次性完成相关任务，从而减少了多次进仓出舱等操作，降低航天员体力消耗，提高了舱外作业效率。 而且更重要的一点就是，新一代“飞天”舱外航天服已完全实现自主供氧以及温度、湿度、压力、液冷服等控制，航天员与舱体之间不再有电脐带连接，这既减轻了航天员舱外活动的负担，而且没有“电脐带”的“束缚”操作起来更灵活、舱外活动范围也更广，只要有扶手的地方都能到达。
新一代舱外航天服，方形的“背包”是生命支持系统 总之，舱外航天服的的设计与制造，基本上都是围绕着安全性、舒适性以及灵活性等方面展开的，由于舱外太空环境极其恶劣，加上在微重力下航天员“行走全靠手”，就像太空蜘蛛侠一样“爬行”，且任何一项操作都是一手将自己固定、一手作业，即便是拧螺丝也是这样的操作，所以只有提高航天服的安全性能和机动灵活性能，才能保障航天员的安全并减少体力消耗，确保各项任务按照既定的目标推行。 当然，作为我国新一代“小型载人航天器”，“飞天”舱外航天服的造价也是相对不菲的。据了解，我国空间站配备的两套舱外航天服单件费用高达3000万人民币（约465万美元），而我国航天员的服装还包括舱内航天服、舱内常服两种，也是由新型材料和工艺制作而成的，从而满足飞船发射、返回、交会对接、舱内正常活动等不同状态下航天员服装穿着的需求。 不过，虽然舱外航天服造价如此高昂，但按照“惯例”一般不会被带回地球，因为返回舱的有效载荷、容积等是通过精心设计的，实在是没有足够的空间摆放这样的“大件”物品，而航天员返回时只需穿舱内航天服即可，当阶段性任务完成后这两套航天服还将继续留在天和核心舱内，供后续神舟十三号等入住的航天员使用，等到“物尽其用”时再随着其它轨道舱坠入大气层焚毁，神舟七号任务中的舱外航天服就是在所有任务圆满完成后随着轨道舱坠入大气层焚毁的，这就是为什么舱外航天服不能带回地球的原因。
舱外航天服 有很多人可能很难理解，为什么不带一件回地球以便作进一步的研究和改进呢？其实这个问题科研人员早就想到了，地面不仅有相关的整套设计方案，还有“同款”备份，所以各位就不用操心了。 总结目前，我国的空间站正处在建设冲刺阶段，随着各项既定任务的顺利实施，到2022年前后我国将完成空间站的全部建造任务，届时空间站将有两个专门的实验舱承载科学实验设施，开展规模更大、更加丰富的科学实验。 因此未来航天员出舱除了要完成相关设备的安装、调试及维护等工作外，还将进行一系列太空科学实验，所以我国第三批入选的航天员中就有不少科学家，他们将担负着执行空间站运营的任务。
空间站失重环境 如今，随着我国载人航天工程全面转入空间站在轨建造任务阶段，不少国家看中了空间站实验平台的作用，想借用我国空间站进行科学实验，目前已有包括日本、印度、德国、巴西、俄罗斯等17个国家的9个太空项目入选。 最后，让我们共同预祝我国空间站建设各项任务顺利开展！ |
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