当代太空行走大观

本文原载《中国国家天文》杂志，作者：司马杭仁  本帖转自：http://tech.sina.com.cn/d/2008-10-08/15552496631.shtml

                               
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美国太空行走第一人怀特

                               
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出舱活动时间最长的人之一赫尔姆斯在发现号航天飞机上出舱活动，脚束缚在遥控机械臂上

                               
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第一个自由行走的宇航员cCandless

                               
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焦立中准备在水池中练习舱外作业





　
　　导语：太空行走准确地说应该叫做“出舱活动”，是人类进行太空探险、开发宇宙资源必备的重要技术之一。中国航天员将搭乘“神舟七号”进行首次太空行走，引起了人们对太空行走技术的极大关注。
　　中国载人航天工程新闻发言人2008年9月6日宣布，”神舟七号”载人航天飞行于2008年9月25日～30日择机实施，中国航天员将首次进行太空行走。此举标志着中国载人航天技术将达到一个新水平，并成为世界上第三个完全独立实现太空行走的国家。

太空行走的概念
　　在《太空旅行》一书中，俄国的齐奥尔科夫斯基率先从科学意义上提出了出舱活动设想，并认为要实现出舱活动须给航天员提供航天服、气闸舱和安全带。
　　有些人以为太空行走是航天员在太空散步，其实太空行走是一种不是行走的“行走”，因为一是太空无路可走；二是航天员在太空处于失重状态，飘来飘去也没法用腿行走。他们在宇宙真空中移动身体主要是靠手、机械臂或机动装置。为了方便航天员的行动，航天器的内外都装有一些扶手，航天员用可手握住一个一个扶手来回移动身体。所以，“太空行走”只是一种俗称，严格地讲应该叫“出舱活动”。
　　出舱活动比较科学的定义是：航天员脱离母载人航天器或建在其他天体上的基地，依靠自身携带的生命保障系统，在太空中或其它天体表面上进行工作和活动，然后返回母载人航天器或建在其他天体上的基地的一系列过程。到母载人航天器外的出舱活动一般称之为太空行走，到月球、火星或小行星表面进行的出舱活动也称之为外星漫步。

太空行走的分类
　　太空行走主要有四种分类：
　　1、按航天员太空行走的场所不同可分为航天员到载人航天器舱外的太空中行走和在月球表面、火星表面、小行星表面行走。
　　2、按太空行走是否被列入计划和时间的紧迫性可分为计划内太空行走、计划外太空行走和应急太空行走。其中计划外太空行走是为了保证有效载荷的顺利操作或者是为了提高完成航天任务的效率，而应急太空行走也是一种计划外太空行走，它是为了保障载人航天器顺利返回地球或是航天员的生命安全。
　　3、按太空行走的目的和任务可分为验证类太空行走、组装类太空、维修类太空行走和有效载荷类太空行走(回收、维修或释放卫星，安装实验装置采集月岩标本等)。
　　4、按在太空行走时航天员的生命保障系统是否依赖母航天器可分为“脐带”式太空行走和“自主”式太空行走。
　　采用“脐带”式太空行走时，航天员在出舱过程中像刚出生的婴儿一样，通过一根类似“脐带”的绳索与母航天器相连接。这条“脐带”的作用一是提供生命保障功能，即航天员在舱外所需要的氧气、压力、冷却工质、电源和通信等都是通过“脐带”由“母”载人航天器提供；二是起保险作用，防止航天员漂离载人航天器太远而回不来。其优点是比较简单，早期的太空行走都采用这种方式。但它存在明显的缺陷，即“脐带”不能过长，航天员只能在离“母”航天器几米范围内活动，如果走远了则“脐带”容易缠绕，使航天员像婴儿那样“窒息”而死。由于“脐带”式太空行走对航天员在舱外的活动范围限制较大，在苏联太空行走第一人列昂诺夫出舱以后，美国从“阿波罗”计划开始不再使用“脐带”式太空行走，而采用“自主”式，即航天员在太空行走时使用一种外形像一个大背包的便携式生命保障系统。如果再配有机动装置，航天员最远可到离载人航天器100米远处活动。为了保障安全，采用“自主”式太空行走特别是活动距离较远时，航天员多两人一组，为的是相互关照，相互救助。

太空行走的用途
　　太空行走是载人航天的三大基本技术之一。所谓三大基本技术就是载人航天器的成功发射和航天员安全返回技术、太空行走技术和空间对接技术。只有掌握它们，人类才能自由出入太空，更有效地开发宇宙资源。
　　太空行走技术主要有五大用途：一是在太空组装、扩建大型航天器；二是在太空维修、维护、升级各类航天器；三是较方便地完成回收与释放卫星以及科研等任务；四是能进行紧急太空救援；五是建立月球基地和载人登火星等。
　　美国曾通过太空行走修复了刚一上天就出现重大故障的“天空实验室”，使这一价值连城的庞然大物起死回生，避免了高额损失。后来美国专家认为，“天空实验室”最重要的贡献是证明了人在空间的重要作用，特别是人具有完成本来没有安排的空间维修任务的能力。
　　苏俄航天员则利用太空行走修理过礼炮号系列空间站，尤其是多次组装、维修了和平号空间站，使它寿命达到15年之久。当前正在建造的国际空间站，也只能通过航天员多次出舱活动才能完成在轨组装。
　　通过太空行走，还可以完成发射或回收卫星等服务性工作。美国已多次在轨回收、维修和释放了“太阳峰年卫星”和哈勃空间望远镜等卫星，2008年10月将第5次在轨维修和升级哈勃空间望远镜。
　　国外航天员利用太空行走也完成了多项科学实验，最典型的例子就是“阿波罗”登月航天员在月面行走时所完成的科学实验。今后，在建造月球基地或载人登火星的过程中，更是离不开太空行走了。
　　目前，只有俄罗斯和美国能够完全独立实现太空行走，欧洲航天局和日本等国的航天员都是借助俄罗斯和美国的设备进行太空行走的。

太空行走的纪录
　　航天员在太空行走已创造了多个世界纪录。例如：
　　1965年，苏联航天员列昂诺夫成为太空行走第一人；1984年7月25日，苏联女航天员萨维茨卡娅成为世界太空行走第一位女性；1965年6月3日，怀特成为美国太空行走第一人；1984年10月8日，莎丽文成为美国太空行走第一位女性。
　　至今，出舱行走次数最多的航天员是俄罗斯的索洛维耶夫，他出舱16次(也有报道是17次)，累计在太空行走77小时41分钟(或80多小时)。这是由于索洛维耶夫技术高超，且当年百病缠身的和平号空间站老出故障，从而成就了他出舱活动次数最多的世界纪录。索洛维约夫不仅在太空行走的次数和太空停留时间上是“世界冠军”，而且在4个月内完成14次太空行走，即在一定时期内完成太空行走的频率上也是“世界冠军”。
　　单次在太空行走时间最长的是美国航天员赫尔姆斯和沃斯，他俩于2001年3月11日在太空行走8小时56分，调整了空间站团结号节点舱上1个对接舱的位置。单次在太空行走距离最远的是美国航天员麦坎德利斯，他于1984年2月太空行走距离达100米，而且是人类史上第一次自由的太空行走。
　　在太空行走的第一位华裔航天员是焦立中，他于1996年1月15日搭乘奋进号航天飞机在太空中作了长达6小时的太空行走，并在2004年成为国际空间站第一位华裔航天员站长。在太空行走距离最远的华裔航天员是卢杰，为安装电缆和吊杆，他和俄罗斯航天员巴伦琴科于2000年9月11日结伴在太空行走了30.58米，历时6小时14分钟。
　　到2007年底，，全世界航天员共完成342人次太空行走，其中美国207人次，俄罗斯(含前苏联)125人次，其它国家10人次。全球现只有9位(22人次)女航天员进行过太空行走。

                               
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美国宇航局航天飞机橘红色航天服

                               
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美国航天员在穿液冷服

                               
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神舟7号航天员出舱活动示意图

第一次太空行走
　　在太空行走世界纪录的创造过程中，有不少感人的故事，其中最惊险、最刺激的是世界第一次太空行走。冷战时期，太空行走是美苏争夺“航天第一”的重要目标之一，谁能成为太空行走第一人，谁将在太空竞赛中增加筹码。结果苏联获胜，苏联航天员列昂诺夫成为太空行走第一人。出发之前，苏联航天总设计师科廖夫对列昂诺夫说：“这是人类历史上第一次步入太空，没有经验，没有资料，全靠你自己去掌握了。”
　　1965年3月18日，上升2号飞船载着两名航天员从拜克努尔发射场升空，别列亚耶夫为指令长，列昂诺夫是驾驶员。他们乘飞船进入预定轨道后，开始为人类首次太空行走做准备。在别列亚耶夫的帮助下，列昂诺夫开始吸纯氧，吸了1个多小时后便漂进象一个手风琴似的充气式简易气闸舱。进入气闸舱后，列昂诺夫给自己的舱外航天服充压，并检查气闸舱的密封性，调整头盔。接着，他关上内闸门，并给气闸舱减压。最后，列昂诺夫打开外闸门进入茫茫太空，成为世界上第一个在太空漫步的人。事后他说，当我准备好出去时，轻轻地推了一下外闸门，于是就像一个软木塞一样呼的一下冲出舱口。
　　出舱后，列昂诺夫在太空不仅浮游，还翻筋斗，并从舱外卸掉一个相机，移动了几件舱外物体。事实证明，太空并不那么可怕，人只要穿上航天服和生保系统背包，就能在舱外工作和存活。
　　10分钟后，别列亚耶夫提醒列昂诺夫准备返回座舱，可此时出现了麻烦。起先，列昂诺夫报告说取回舱外相机有困难，每次把相机放进气闸舱时它都漂走。后来列昂诺夫硬把相机推进通道，并用脚踩住，这才将它放入。这时列昂诺夫已筋疲力竭，出汗量超出了他的航天服所能吸收的量。接着，又遇到了新问题，由于太空是真空的，无法从外部对航天服施压，而列昂诺夫穿的舱航天服的限制层在设计上有问题，使航天服鼓得汽球一样，因而无法返回气闸舱。此外，因戴头盔不能擦汗，汗水流到了眼睛上，汗气也使面罩模糊。此时，列昂诺夫除了能听到自己的心在咚咚地急促跳动外，什么也看不清，听不见。突然他灵机一动，给所穿的舱外航天服泄气降压。一次不行两次，两次不行三次，直到将压力降到了极危险的低限，即从0.4降至0.25个大气压。他终于穿着瘪下来的航天服活着爬进了舱门。列昂诺夫在太空行走了10分钟，但为了挤进舱门他又拼力花了14分钟。这时他已大汗淋漓，航天服里面全是汗水，体重减了5.4千克。
　　然而，祸不单行，上升2号在返航时导航系统出现故障，使着陆点偏离预定地点1300千米，最后溅落在乌拉尔山脉终年积雪的一个偏僻山坡上，并落在两棵冷杉树中间，降落制动伞高高地缠绕在树枝上。几架搜索直升机很快找到了他俩，但因地势原因无法降落，只能投下食物和防寒衣服，然后飞走了。列昂诺夫和别列亚耶夫不得不在返回舱边上休息，一直呆到第2天。当地的伐木工人连夜在森林中抢修了一个直升机着陆坪，救援人员坐雪橇滑了20千米，最后终于找到了这两位快要冻僵的太空英雄，用雪橇和直升机把他们运回拜科努尔发射场。

太空行走的门户
　　太空对人体来说是一个的致命环境，人一旦暴露在太空中将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤4大危险。所以，人要进入开放的太空必须使用复杂的出舱活动系统，包括气闸舱或舱门、舱外航天服和生命保障系统、安全带和限制装备、载人机动装置以及出舱活动用的特制工具。
　　进行太空行走首先要通过气闸舱。如果直接打开舱门就出舱，会出现多种问题，比如，由于舱门是向里开的(以便密封性好)，而舱外是真空，所以舱门很难打开；即使把舱门打开，舱内的所有气体也会迅速泄光，航天员就会像炮弹一样“发射”到太空中。因此，航天员出舱前必须通过居于两个大气压力不同的空间之间的一个小舱室——气闸舱(或叫气压过渡舱)。气闸舱的目的是防止两个空间之间的气体交流，这样可以防止在航天员打开舱门进入宇宙空间时载人航天器内的气体大量流失，并可在航天员出舱前对大气压力进行调节，预防航天员在进行太空行走时得减压病。
　　由于体积等原因的限制，目前只有空间站和航天飞机设有专用气闸舱，而在载人飞船中除苏联上升2号装过简易气闸舱外，其它飞船都是直接泄压和复压，或把轨道舱兼作气闸舱使用。因为飞船较小，泄压时不会浪费太多的氧气。
　　气闸舱一般能容纳两名穿舱外航天服的航天员，进出口直径在1米以上，以便穿着航天服的航天员进出。在气闸舱外和舱内，均有一些扶手和限制装置。其支持系统功能有：气闸舱泄压和复压、舱外活动设备再充电、液冷服的水冷却、舱外活动装置检查、穿舱外航天服和通信。舱外航天服检查用仪表和再充电接口装在气闸舱内壁上。气闸舱的内舱门向座舱内开启，外舱门向气闸舱内开启。气闸舱泄压通过排气口来实现，两个舱门上都有用于观察的小窗口。
　　目前，载人航天器内压力为一个大气压，即101.4千帕，而航天员出舱穿的舱外航天服内的压力是30千帕～40千帕。如果航天员通过气闸舱进行高低压环境的过度，再加上进行“吸氧排氮”，就可以预防减压病的发生。那么，什么叫“吸氧排氮”呢？人体在舱内受到一个大气压时，人体中氧气只占21%左右，而氮气约占79%。当航天员进入宇宙真空时，人体组织内的气体会因外界压力低而往外逸出。氧气是人体需要的，但氮气逸出人体组织外就会使人体产生皮肤发痒、关节与肌肉疼痛、咳嗽和胸闷等症状，这种病就是减压病。对此必须采取措施是，在出舱前通过吸纯氧来置换出身体内的氮，使存留在身体内的氮减少到不会影响航天员身体健康的程度，这个过程就叫“吸氧排氮”。

太空行走的服装
　　太空环境对于人的生存是非常恶劣的，因此，航天员进行出舱活动时必须穿舱外航天服。它相当于一个微型载人航天器，能把航天员的身体与太空恶劣环境隔离开来，并向航天员提供一个相当于地面的工作环境，同时提供氧气、正常气压、排放二氧化碳、维持舒适的温度和抵御宇宙辐射等维持生命所需的各种条件。与舱内航天服相比，舱外航天服的活动性能和耐太空环境性能更优异，且除有舱内航天服的所有各层外，一般还有液冷服、隔热服和最外层的防护服。
　　舱外航天服由服装、头盔、手套和航天靴等组成，其中结构最复杂的是服装，它由多层组成。最里层是液冷服的衬里；衬里外是由尼龙弹性纤维和穿在上面的许多输送冷却液的塑料细管制成的液冷服；液冷服外是加压气密层；然后是限制加压气密层向外膨胀的限制层；最外面的防护层除要有防高热、防磨损和保护内部各层的功能外，还要有防太阳辐射的功能和连接其它装具的接口，如与航天员舱外活动时的“脐带”连接、与身背携带式生保环境装备和太空机动飞行机构的连接等。
　　舱外航天服的头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成。目前在载人航天中使用的头盔有软式与硬式两种，其中硬式头盔又分为固定式和转动式，可作为舱外航天服的组件。航天员在出舱前，头盔面窗的内部要喷上防雾剂。航天员的手套与服装通过腕圈接连，要符合穿戴者的手型，能快速穿脱戴。航天员的靴子由压力靴和舱外热防护套靴组成。
　　现代舱外航天服在背部直接装有便携式生命保障系统。由于太空行走时间一般较长，所以舱外航天服内装有用饮水袋，它由进水阀、饮水阀和饮水管组成，其中饮水管通到航天员嘴巴的右下角，航天员只要用嘴一吸阀门，水就流进嘴中。在饮水管的旁边还有一个放置食物棒的长孔，航天员需要进食时，只要一伸嘴即可吃到美味可口的棒状食品。由于手伸不到脸部，舱外航天服中还有搔痒工具。舱外航天服内有“尿不湿”和专门设计的便器，因此在太空行走期间可以小便，但一般不大便。
　　俄罗斯目前使用的是奥兰-M(也叫海鹰-M)航天服，它是在奥兰-DMA航天服的基础上改进而来的。奥兰-DMA服装由硬的胸甲和软的织物构成。其中胸甲由1毫米厚的铝合金制成，软的织物从外向里包括用耐热的防护层、隔热层、限制层(限制下面的气囊在加压时向外膨胀)、主加压气囊层、氧气输送管道、液冷服等。其头盔采用铝合金材料，面窗上一层亲水涂料，以防雾气模糊视力，它与服装的胸甲连在一起。生保系统提供的氧气从头盔顶部进来，通过鼻子和口腔区域。其每只手套上有一个气囊，航天靴是用多层织物和皮革制成。该航天服胸前装有生保系统的各种控制器。便携式生命保障系统装在服装的背部。
　　奥兰-M比奥兰-DMA在服装的活动性上有很大提高，不仅对服装的胸甲和手套做了很大的改进，还提高了手臂、躯干和髋关节的活动性，扩大了航天服人体测量特性的调节范围，增加了航天服活动的可靠性和自主工作的持续时间。
　　美国目前使用的是航天飞机舱外航天服，它包括主生命保障系统、生理测量系统、气闸舱内用的冷气脐带、电池、服装上身、服装下身、上肢、手套、头盔、液冷通风服、尿收集袋、头盔上的遮阳板、饮水袋、通信设备等，由14层组成，价值1200万美元。
　　与俄罗斯舱外航天服相比，美国舱外航天服似乎只是颜色和质量不同，但实际上性能差异很大。例如，俄罗斯航天服的工作压力为39.989千帕，美国航天服的工作压力为29.647千帕，因此美国航天员能够完成的任务种类比较多，可以很容易地拾起1枚硬币；俄罗斯航天服设计简单，非常耐用，并可在太空中维修和更换零部件，而美国的则要运回地面修理；
　　俄制航天服属于“自穿”式的，即航天员一个人就可穿上航天服，关上门后开始加压，几分钟内就能完成；而美制航天服由软材料制成，航天员需要在别人帮助下才能穿得上，一般要用15分钟左右才能穿戴完毕；俄罗斯对所有与生命攸关的航天服系统都采用冗余设计，而美国航天服是按系统可靠性设计的。
　　目前太空行走的女航天员很少，除上天的女航天员总数本来就少外，其主要原因是舱外航天服基本不分男女，只是男性航天员在服装内用男性尿收集袋；女性航天员则用女性尿收集袋，使得40%的女航天员因身材矮小而没有合适的航天服穿用。

太空行走的程序
　　穿不同的舱外航天服出舱程序也不同。穿俄罗斯航天飞机航天服出舱程序：航天员进入气闸舱进行准备；检查航天服和航天服控制台；穿航天服，检查通信和医监遥测参数；密封航天服后再进行检查；气闸舱初步泄压，进行吸氧排氮；气闸舱再次泄压，检查气闸舱；航天服由舱载供给转为自主供给；打开外舱门和航天服温度调节系统，执行出舱任务；完成出舱任务后返回气闸舱，关闭外舱门和航天服温度调节系统；气闸舱初步复压，航天服由自主供给转为舱载供给；气闸舱再次复压，航天员脱航天服。
　　穿美国航天飞机航天服出舱程序：航天员进入气闸舱；把气闸舱压力从101.36千帕降低到70.33千帕；测试航天服；穿上航天服；再次测试航天服；戴上吸氧面罩，进行吸氧排氮；关闭气闸舱的内舱门，停止吸氧，戴好头盔，准备减压；气闸舱减压，对航天服进行最后测试，气闸舱压力减到零，打开通往太空的外舱门；航天员出舱，完成舱外任务；结束太空行走，航天员返回气闸舱；气闸舱复压后，打开内舱门；脱下出舱活动航天服；保养航天服，更换生保系统中的电池和氢氧化锂盒，给供水系统重新加水；把出舱活动航天服存放在气闸舱内指定的位置。
　　俄美出舱程序的相同之处是都采用分阶段泄压和进行吸氧排氮，但由于航天服的压力体制不同，所以航天员吸氧排氮的方式和时间也不同。俄罗斯航天员预吸氧的时间是30～50分钟。美国有2种：如在70千帕气闸舱停留24小时，预吸氧的时间是40分钟；如在101千帕气闸舱开始准备出舱，预吸氧的时间是4小时。
　　需要注意的是，在载人航天器上天后的72小时之内一般不安排航天员太空行走。这是为了让航天员适应太空微重力环境，同时也是为了避开航天运动病的高发期。据统计，有将近一半的航天员在太空飞行的头3天容易患航天运动病，由于这种病的主要症状是恶心和呕吐，因而对完成太空行走很不利。

太空行走的工具
　　目前，航天员在太空行走时还配有像动画片《铁臂阿童木》一样采用机动装置，即所谓太空摩托艇或太空摩托车，以扩大航天员的活动范围。
　　机动装置是航天员出舱时的交通工具，通过喷嘴喷出无污染的高压气体——氮，来推动航天员的身体朝一定方向移动，氮气使用完后可从母航天器上再补充。该装置有2套相同的系统用以备份来保障安全。最早使用的机动装置是美国“双子星座”飞船航天员使用的“手提式机动装置”，它有3个喷管，其中2个喷管对着后方，一个喷管对着前方。
　　1984年2月7日，美国航天员麦坎德利斯不系安全带，驾驶价值3000万美元的“载人机动装置”，以10厘米/秒速度进入太空，成为航天史上第一批“人体地球卫星”。“载人机动装置”重达111千克，外形像一背包，所以又叫喷气背包。装置内有2套互为备份的氮气箱和供气系统(箱内装有5.9千克的高压氮气)，以防止发生故障危及航天员安全。
　　不过，“载人机动装置”太昂贵了，而且太笨重。为此，美国又研制新一代机动装置——“舱外活动救生辅助装置”，现已用于国际空间站的组装、维修和救援。其体积比“载人机动装置”小，价值700万美元，装有24个喷气装置，可作6个自由度的机动控制，工作时间为13分钟。它们喷气时能产生15厘米/秒的移动速度，最大移动速度为3米/秒。该装置安放在出舱活动航天服的背包下方，航天员可通过绑在航天服前面的开关控制喷气，实现各个方向的移动。该装置也有自动姿态控制功能，将航天员的身体自动保持在一定的位置。
　　俄罗斯也有机动装置，其中名叫YMK的机动装置的速度可每秒钟30米。与奥兰-M航天服配套使用的俄罗斯“航天员救援装置”在特性上和工作方案上与美国“舱外活动救生辅助装置”相似，但它们在构造、气动液压管路、航天服的固定方式及控制等方面仍然有很大的差别。它有喷嘴16个，速度3.6米/秒。“航天员救援装置”与航天服固定于4点，可通过0.8米直径的舱门到达国际空间站的事故区，还可以在出舱过程中发生危险时可以把该装置从航天服上卸下(靠另一乘员的帮助)。该救援装置是靠奥兰-M航天服上的蓄电池供电，并通过航天服上的控制钮上的开关对它进行操作，而装置上的控制钮用来将装置锁定在工作位置。

太空行走的训练
　　太空行走技术的训练分技能训练和任务训练两种。前者是让航天员学习怎样穿脱舱外活动航天服、熟练掌握出舱程序和在太空行走是如何控制自己的身体和运动；后者是学习如何完成出舱活动任务。
　　俄罗斯和美国的出舱活动训练主要有失重飞机训练、在水槽中进行模拟失重训练、在各种模拟器上进行出舱活动的技术训练和应用虚拟现实手段进行训练，其最重要的就是在水槽中的训练，因为这种方法最接近实际。
　　俄罗斯巨型水槽为圆形，直径23米，深12米，能装下和平号空间站核心舱的模型或国际空间站上俄罗斯的服务舱模型。在这里训练时，航天员都穿一种水下训练用的“奥兰”航天服。为了保障胸、肩、手臂及腿部壳体的中性浮力，它安装有配重物。每次训练课至少有7名潜水员负责安全保护。
　　美国供航天员出舱活动训练用的水槽主要有2个，即“中性浮力实验室”和“失重环境训练设备”。“中性浮力实验室”长61米，宽31米，深12米，可容纳国际空间站的1个舱的模型和航天飞机货舱模型，是美国航天飞机航天员和国际空间站航天员的主要训练设备，通过它航天员能熟悉在失重状态下身体如何运动和双手如何操作。“失重环境训练设备”用于评定航天员出舱活动装备、航天员身体限制系统、发展出舱活动程序和提高航天员的出舱活动能力。
　　在水槽训练中，俄罗斯训练用的舱外活动航天服外形跟真的航天服一样，只是背包内没有生命保障系统，航天员呼吸和服装内通风都是通过一根“脐带”式通气管进行；美国训练用的舱外活动航天服背包上有生命保障系统，所以航天员行动自由。
　　用失重飞机作抛物线飞行可产生30秒左右的失重，每次飞2～3小时可作抛物线飞行40多次。通过它训练虽然失重时间短，但可以真切感受和体验失重环境，也能训练航天员太空行走时的各种操作和技能。美国失重训练用的飞机是一种经改装的KC-135喷气式运输机，俄罗斯失重训练用的飞机先后是经改装的图-104和伊尔-76。
　　俄罗斯和美国在航天员训练上有明显不同。例如，俄罗斯的训练强调全面掌握太空行走技术，以便能应付在太空行走中可能遇到的各种意外情况。而美国的训练强调要突出重点，在太空用什么，在地面学什么。凡在太空要做的操作，在地面要进行10～60次的练习。由于美国人在太空停留的时间比较短，所以每次出舱活动都安排的很周密。太空行走时，地面人员还能对航天员不断地进行指导和帮助。

太空行走的危险
　　太空行走是风险很大的一项航天活动，其中太空环境的因素、气闸舱的因素、舱外航天服的因素、机动装置的因素、人为失误的因素等，都会对太空行走的安全性有不同程度的影响，有时是几种因素在一次飞行中先后出现，甚至同时出现，因而很危险，可能使航天员有去无回，成为人体卫星。至今，已有300多人进行了太空行走，其中出现过不少事故，但还没有发生过人员死亡。
　　在太空特殊环境下，人的生理和心理都会发生变化，如容易得空间运动病，会对太空行走产生较大影响。1969年3月，阿波罗9号在飞行的第2天，航天员施韦卡特吃完早餐后突然呕吐，当时他正准备穿舱外航天服，以便进行出舱活动。一小时后他又吐了一次。于是，地面控制中心专家召开了紧急会议。考虑到出舱活动的安全，特别是如果航天员在舱外穿着航天服和戴着头盔时再呕吐，呕吐物将留在头盔内没法处理，航天员还可能将它吸入肺中，造成严重后果。因此原计划2个小时后的出舱活动不仅被推迟，而且时间也大大缩短。
　　气闸舱的设计、操作和质量对太空行走也很重要，尤其是其舱门的好坏直接关系到航天员的生命安全。1990年7月17日，两名俄罗斯航天员经过量子号气闸舱走出和平号空间站，他们在气闸舱还未完全减压时就打开舱门。舱门打开时气体涌出来，损坏了门的铰链，从而使他们在结束出舱活动后关舱门时遇到困难。他们决定采用应急程序，通过量子2号的应急气闸舱关闭了内舱门。直到1991年1月第3批航天员上去时，带上了合适的维修工具，才最后将舱门修好。1996年11月，航天飞机在执行STS-80时气闸舱的舱门也出现问题，由于舱门闩启动器被一颗松动的螺钉卡住，气闸舱门不能打开，航天员出不了舱。
　　对于太空行走来说，最常见的问题大都与舱外航天服有关，它是太空行走的薄弱环节，其中有的是因设计上有缺陷造成的，有的是质量不好出现故障引起的。1991年7月21日，一名航天员在太空行走中由于航天服的热交换器故障，致使头盔面罩雾化，航天员视力受损，看不清周围环境，不得不由另一名航天员引导，才返回气闸舱。1992年2月20日，一名航天员在太空行走时，只能在气闸舱的舱门的附近活动，原因是航天服在和平号上存放的时间过长，其热交换器堵塞。后来他用一根管子将服装连接在空间站的冷却系统上，靠空间站的冷却系统进行热交换。由于管子长度的限制，所以他无法到远一些的地方去完成任务。2003～2004年国际空间站第8和第9长期考察组在太空行走时，都曾因温控系统失灵或氧气瓶气压急剧下降等故障而紧急提前返回舱内。
　　最令人头疼的是人为失误对太空行走所造成的影响。1977年12月20日，联盟26号航天员格里奇科在气闸舱内辅助罗曼连科进行太空行走。当罗曼连科把头伸出舱门外，身体即将离开空间站时，格里奇科发现他没有系安全带，并手急眼快地一把拽住了他。实际上罗曼连科还是系了安全带，只不过后来松开了。1985年4月，执行航天飞机STS-51D任务的一名航天员，在太空行走中出现人为失误，他不小心走过航天飞机的机翼，差一点儿不能返回座舱。
　　航天员的死亡率有多高？据一有心人统计，航天员的事故死亡率是伐木工人的60倍。有人说，登山运动员是世界上最危险的工作，其事故死亡率是4.3%，但航天员的事故死亡率大约是登山运动员1倍。
　　在哥伦比亚号发生事故后的一段时间内，国际空间站上只有两名航天员。按照美国的惯例，空间站不能成为“空巢”，可是美国又要求太空行走必须“双人同行”，因此国际空间站航天员一直没有太空行走的机会。俄罗斯航天局不同意美国的做法，理由是俄罗斯航天员在和平号空间站上时经常“倾巢出动”，并没有遇到任何危险。在俄罗斯航天局的再三要求下，美国最后才决定让站上的两名航天员进行太空行走。
　　不过，2004年2月26日，国际空间站上的两名航天员在首次“倾巢出动”进行太空行走时就出现了问题。由于一件舱外航天服生命保障系统升华器上的一根管子扭曲，使升华器失灵，服装内温度升高，并产生大量水蒸汽，形成小水滴，在头盔面穿上形成一层雾汽。为了确保航天员的安全，俄罗斯地面飞行控制中心决定终止了这次太空行走，让他们提前两小时返回成为“空巢”的国际空间站。
　　另外，太空垃圾、微流星体、太阳活动高峰等也会影响太空行走。

太空行走，完全失重状态，而且周围都是漆黑的。不过这些照片真的不错

中国的太空行走
　　“神舟七号”飞船将在3个方面实现大的突破，一是执行航天员出舱活动；二是飞船满载3名航天员最长飞行5天；三是飞行期间要进行一些卫星通信的新技术试验。为此，专家们制定了有害气体控制等30多项出舱期间的应急预案，以保证航天员安全。
　　为什么“神舟七号”由原定的10月份提前到9月份底发射呢？有关航天专家透露，9月和10月均有较适合的发射窗口，但因“神舟七号”将执行太空行走任务，9月底发射飞船，太阳夹角更适合进行太空行走，能令飞船在最短时间内见到太阳，保证航天员出舱作业时有阳光，当航天员完成作业返回飞船时，天还没黑下来。
　　有关专家还公开介绍，在准备进行太空行走时，其中一人一直在返回舱里面值班，负责整个飞船的正常运行，另外两名航天员则打开返回舱和轨道舱之间的舱门(也叫内舱门)进入作为气闸舱的轨道舱。他们先穿上舱外航天服，接着开始吸氧排氮，然后把气闸舱泄压成真空，最终打开通向太空的外舱门，此时一名航天员出舱，另一名在舱内等待协助出舱的航天员返回。出舱航天员将完成空间材料科学实验和释放伴飞小卫星等科学实验活动。这对舱外航天服提出了很高的要求。能够满足出舱活动的舱外航天服不仅要防辐射、防微流星、真空隔热屏蔽，还要能够气密、保压、通风、调温，抵抗-100℃的低温等。为了安全起见，出舱的航天员将拴上一根“安全带”进行操作，他在舱外活动的大部分时间里是在爬行。完成出舱任务后，航天员返回气闸舱，再对气闸舱充气恢复压力。
　　按照计划，准备参加“神舟七号”飞行的中国航天员已完成出舱活动理论训练和专业技术训练，重点开展了舱外航天服与飞船气闸舱设备操作、水槽模拟失重训练、出舱程序模拟器训练、飞行程序与任务模拟等项目，并进行了有关任务联合演练。接着，对飞行乘组三名航天员和三名候补航天员进行出舱活动强化训练，进一步提高出舱活动操作技能，熟悉出舱程序等。
　　据“神舟七号”飞船有关负责人透露，“神舟七号”准备了两种舱外航天服，出舱的航天员将穿国产飞天号舱外航天服，留在作为气闸舱的轨道舱内的另一名航天员穿从俄罗斯进口的“海鹰”(即“奥兰”)舱外航天服。在气闸舱外围专门有一个护栏扶手，航天员可以抓住扶手到达想到的预定区域。留在舱内的航天员则起辅助作用，以防万一。航天员和飞船之间通过“电脐带”提供通信或者能源，也起到一定的安全保障作用，“电脐带”里面有很细的钢缆，保证航天员不会和飞船分离，确保出舱航天员的安全。“神舟七号”飞船在座椅、缓冲等方面都有所改善，且舱内和舱外都有摄像机，可直播航天员舱内外的活动。
　　在充分继承以往飞船成熟技术的基础上，针对“神舟七号”担负的任务特点，科研人员进行了许多全新设计，特别是对轨道舱的功能、外观等都做了具体改变，并对飞船进行了一系列验证试验。与神舟六号开关一个舱门相比，“神舟七号”要开关2个舱门。在任务过程中它们是否能被顺利开关好而不漏气，直接关系到航天员的生命安全，所以被称之为“生死之门”。苏联联盟11号飞船在返回地面的过程中，就是因为飞船漏气，导致3名航天员因窒息和体液沸腾而牺牲。为此，技术人员对“神舟七号”的舱门做了几百次各种压力下的试验。
　　“神舟七号”飞船总指挥尚志说，由于舱外是真空，所以出舱首先要把轨道舱里的压力泄放掉。泄放压力很简单，只要摁一下一个放气开关，就可以打开直接泄放。这样内外压力平衡，舱门才能打开，航天员才能出得去。航天员返回航天器后则要恢复轨道舱里的压力。因此，“神舟七号”上必须有一个设施具有泄压和复压功能。
　　神舟六号、七号飞船总设计师张柏楠表示，与神舟六号相比，“神舟七号”技术难度更大、可靠性要求更高、状态变化较多，飞船气闸舱等都是全新自主研制，并首次投入使用。
　　与发射神舟六号飞船的长征2号F火箭相比，用于发射“神舟七号”载人航天飞船的长征2号F火箭共有36项技术改进，进一步提高了可靠性和安全性，如火箭的二级增压管路材料由铝换成了钢，使其在高温下的强度得到提高。
　　在神舟五号发射的时候，航天员杨利伟曾提出，火箭发射后的120秒，由于震动加大，他感觉非常不舒服。为此，在发射神舟六号前，火箭研制人员专门针对这个问题进行了技术改进，把火箭的震动量级降低了一半。而这次针对3名航天员上天，技术人员再次对这一系统进行了技术改进，希望能够做到把震动消除。技术人员对发动机输送管路上的续压器进行改进，使用了变能续压器，降低了飞行过程中产生的一些接近人体频率的震动，进一步提高了航天员在舱内的舒适性。
　　相比发射神舟六号的长征2号F火箭上的2个摄像头，发射神舟六号的长征2号F在火箭二级的尾舱部位又增加了1个摄像头。通过它可以从火箭内部观察到火箭一二级的分离过程，还可以看到二级发动机的工作、点火。另外2个摄像头与发射神舟六号的长征2号F火箭一样，分别装配在整流罩内和火箭箭体外。3个摄像头一起，向地面显示着最直观的火箭飞行情况，清楚地看到和记录火箭主要飞行的动作和全过程有助于地面必要的时候进行有效调整保证火箭飞行的安全。
　　2008年我国发射了首颗中继卫星天链1号，它可大大提高中低轨道航天器的覆盖率，使“神舟七号”的覆盖率由原来的12%提高到60%。届时，将能直播中国航天员的首次太空行走。

转者注：中国的神舟七号尚未发射，2008年9月25日神舟七号发射，神七上载有三名宇航员分别为翟志刚（指令长）、刘伯明和景海鹏。北京时间2008年9月27日16点30分，景海鹏留守返回舱，另外两人分别穿着中国制造的“飞天”舱外航天服和俄罗斯出品的“海鹰”舱外航天服进入神舟七号载人飞船兼任气闸舱的轨道舱，翟志刚出舱作业，刘伯明在轨道舱内协助，实现了中国历史上第一次的太空漫步，令中国成为第三个有能力把太空人送上太空并进行太空漫步的国家（其中，翟志刚完全出舱。刘伯明的头部手部部分出舱）。
飞船于北京时间2008年9月28日17点37分成功着陆于中国内蒙古四子王旗。神舟七号飞船共计飞行2天20小时27分钟。


以下是中国太空行走的图片：

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都用上最好的设备，当然照得好

真想上去玩玩~~

我觉得虽然太空行走看似很奇妙 但是我认为太空行走宇航员的恐惧大于享受