作者：紫苏
“太空行走”，顾名思义就是航天员为了完成空间站外的设备仪器的安装、维修和其它维护任务，穿上专业航天服到舱外进行作业。
2021年11月8日1时16分，经过约6.5小时的出舱活动，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平圆满完成出舱活动全部既定任务，安全返回天和核心舱，叶光富迎接翟志刚、王亚平进舱，三人组紧紧相拥在一起！
2021年11月8日翟志刚、王亚平进舱与叶光富拥抱庆贺
王亚平也成为中国首位进行太空行走的女性航天员而被载入史册。
截至目前，我国空间站阶段的航天员出舱活动已经进行了三次，分别由神舟七号、神舟十二号和神舟十三号乘组完成，均取得了圆满成功。
航天员出舱活动与载人天地往返、交会对接一起，并称为载人航天三大基本技术，对发展载人航天事业有着独特而重要的作用，尤其是在组建空间站、太空维护维修和太空救援等任务中作用巨大。
然而，航天员的太空行走看似是在太空中闲庭信步，实则复杂且危险。
可以说，太空行走是航天活动中最危险的任务之一。
恶劣的太空环境是劲敌
太空行走，航天员要离开航天器的保护，只身进入茫茫太空，以近8千米/秒的速度漂浮在轨道上。由于没有参照物，无法分清物体的远近大小，也无法判断其速度快慢，如果无保险措施，很容易丢失在太空中成为人体“卫星”。
不仅如此，严酷恶劣的太空环境对航天员更是一种极大的考验。
在真空环境里，航天员如果失去有效防护，15秒内就会因缺氧而丧失意识，30秒内死亡。由于没有大气压力，人体血液和体液会像煮开的水一样“沸腾”，同时皮肤、组织和器官也会向外膨胀。
1965 年前，人类第一次实现太空行走的前苏联航天员列昂诺夫在返回时，因宇航服在太空中膨胀被卡在飞船舱口，不得不冒着生命危险为宇航服减压。1971年，由于飞船故障，前苏联三名宇航员在真空环境下，40秒过后就没有了生命体征。
前苏联航天员列昂诺夫
太空辐射量相当于地面辐射量的150倍。由于太空没有地球大气和磁场的屏障，航天员将直接面对各种宇宙辐射，包括太阳耀斑爆发期间喷射出来的太阳射线、银河系高能粒子，以及紫外线、红外线、射频辐射等非电离辐射。这些辐射会对人体造成不同程度的伤害，如果超过安全限值，会导致航天员身患放射病，甚至危及生命。
在神舟十二号飞船乘组执行出舱任务时，刘伯明正准备将脚限位器安装至节点舱外部接口，地面突然传来指令：02，请现在进舱，请将脚限位器在舱门口暂时放置，请02现在进舱，完毕！
2021年8月20日航天员刘伯明在空间站外挥手
这一指令凸显了太空出舱行走任务的高风险性。之所以突然传来进舱指令，是因为地面监测到空间站遭遇了异常辐射，紧急进舱的目的就是为了躲避伤害。
受地球磁场保护，来自宇宙空间的大部分辐射都会被屏蔽掉，但是也存在穿过磁场保护带的辐射。针对这些辐射危险因素，需要必要的规避防护措施，天宫空间站舱体有多层防护结构，可以屏蔽掉大部分危险辐射，所以在遭遇异常辐射时需要迅速回舱。
待异常辐射过后，刘伯明再次出舱将脚限位器安装于节点舱外表面的设备接口。
同时在太空失重环境中，航天员还会发生前庭功能障碍，产生晕眩、恶心、呕吐等“航天运动病”。长期失重还会造成体内钙、磷、镁等无机盐的排泄增加，出现骨质疏松和肌肉萎缩，对人的血液循环、体液调节以及内心都会有不同程度的损伤。
另外，太空中没有空气，对流消失，温度变化非常剧烈。空间站90分钟绕地球一圈，一半时间受太阳照射，一半时间受地球阻隔，照射时温度超过100摄氏度，阻隔时下降到零下100摄氏度。这种骤冷骤热交替的极端环境下，航天员持续几个小时的太空行走，对身体和心理都是一种极大的考验。
为了应对恶劣的环境，航天员出舱时必须穿上特制舱外的航天服以保证自身的安全。而且看似简单的每一步，都要精心准备好才能进行。
细心准备，保命神器助力太空行走
太空行走的关键是舱外服务。
一件航天服就是一台微型航天器，它将航天员的身体与太空的恶劣环境隔开，并向航天员提供大气压力和氧气等维持生命所需的各种条件，是航天员生命安全的保障。
中国航天服
在王亚平出舱时，她穿的新款舱外服与其它舱外服不同。新款舱外服有国旗上星星的颜色，这是我国专门为女性航天员设计的飞天航天服。
翟志刚在2008年第一次太空行走时所穿的第一代“飞天”舱外航天服重量为120千克，高2米，配有1.30米高的生命保障系统背包，可支持至少4小时的舱外活动，能重复使用5次以上，价值3000多万人民币。
翟志刚正在检查服装各关节是否可正常活动。秦宪安 摄
我国自行研制的飞天舱外航天设备由服装、头盔、手套和航天靴等组成，其中最复杂的是服装，由六层组成。
最里层是衬里和尿收集装置；衬里外是用于散热的液冷通风层；液冷通风层外是用于产生一定压力的加压气密层；然后是限制加压气密层向外膨胀的限制层；限制层外是对付舱外大温差变化的隔热层；最外面是保护层。
要完成这重达120公斤的舱外航天服的穿着工作，需要数个小时。
神舟十二号航天员汤洪波就曾表示，整个出舱程序非常复杂，专业知识、操作技能都很繁杂，信息量巨大。航天员在出舱前要准备很多天，出舱当天也要准备好几个小时才能打开舱门执行出舱任务。
舱外航天服在飞船发射前几十天就打包固定在轨道舱壁上。因此，航天员首先要启封，启封共分为21个操作单元，仅“解开舱外航天服包装物”就包含了12个大步骤，每个步骤又分为10多个动作。启封之后还要进行组合，再把净化器、氧瓶、电池、无线电遥测装置等可更换的部件装上航天服。
在舱外航天服穿着过程中，两名航天员需要密切配合。一人操作时，另一人对照操作手册逐一进行确认，以确保所有操作万无一失。航天员进入服装后，还要对服装进行尺寸调整、气密性检查和全性能测试，一切正常才算穿着完毕。
刘伯明、聂海胜对照手册准备航天服
穿戴航天服在失重的条件下，会消耗大量的体力。穿戴完舱外航天服以后，并不是立即出舱操作，航天员还要先体验失重状态下的移动和各种模拟操作。
虽然在地面上有中性浮力水槽提供失重训练，但与真正的太空环境相比还有较大差距。因此，出舱前航天员在失重状态下要把出舱以后的工作内容模拟一遍。
接着是过闸程序和开门，航天员都要通过气闸舱进出空间站。
航天员进入气闸舱后，关闭内舱门，给舱外服加压，同时进行吸氧排氮，避免减压病。
当气压降至1千帕左右时，就可以打开外舱门。开门时先解锁，等到舱内外压力平衡，再把门完全打开。
出舱之前，航天员还要给舱门罩上一个保护罩，避免进出舱发生剐蹭。
整个过程，航天员始终要用一只手固定身体，因此只能靠单手完成所有动作。
所以，太空行走是一种不用脚的“行走”，航天员移动身体靠的是手、机械臂或载人机动装置，而不是通过脚。
在神舟十二号的出舱活动中，航天员刘伯明通过机械臂执行任务，而航天员汤洪波则是通过主路径扶手自主爬行至作业点进行任务操作。
至此，经历长时间的精心准备，航天员正式开展舱外活动。
天上做的每一个动作，地上都会反复模拟
神舟十三号的出舱活动是翟志刚时隔13年后再次执行太空出舱活动。与13年前神舟七号出舱时相比，翟志刚这次出舱舱门开得很轻松，交流也更显轻松。
在他出舱后，三位航天员还上演了一段“群口相声”：
翟志刚：“我已出舱，感觉良好！”
王亚平：“我一会儿出舱，感觉良好！”
叶光富：“ 我下次出舱，感觉良好！”
航天员们声音平稳，地面控制中心传来阵阵笑声。
然而看似欢快的背后，却并不轻松。
根据国际空间站的经验，航天员出舱后将与空间站保持数个不同的相对运动轨迹，而航天员的运动轨道通常是呈椭圆形。航天员离舱时所用的力度、角度都将影响他在“太空飞行”时的轨道，力度和角度稍有偏差，就会掉入太空，所以航天员必须拥有丰富的物理知识以及千百次的模拟训练，才能进行太空行走。
可想而知，每一位航天员在进入太空执行出舱活动之前，都要在地面经历一番“魔鬼式训练”。
在地面上，除理论学习外，航天员主要在出舱程序训练模拟器、中性浮力水槽和低压舱三个设备上，进行舱外航天服和气闸舱出舱活动相关设备的操作训练及出舱程序训练。
最重要的就是在水槽中的训练，因为这种方法可以给航天员提供模拟失重的训练环境，所以也是最为有效的训练手段。
航天员在中性浮力水槽开展训练
但水槽训练并不像游泳那样轻松而简单。
当吊车把进入服装的航天员放到水下后，水下专业人员要对服装进行配平，服装如果浮力大了，就要往服装上加铅块，浮力小了，往下沉，就得拿掉几块，进一步精配调制到标准的30度角度，头朝上，脚往下，悬浮在水中，不能上浮也不能下沉。
这种状态调配好之后，人在服装里面，如果没有任何着力点，就哪儿也动不了，手只能在胸前晃一晃，脚只能是蜷一蜷。靠轻装潜水的辅助教员们把航天员拉到舱体旁边，航天员抓住舱体的用力点，才能开始进行规定操作。
每次下水，他们身着水下训练服一待就是6小时以上，等训练结束，已是大汗淋漓，身体透支，胳膊都抬不起来。
王亚平曾在采访中介绍，她穿着200公斤的水下训练服，在水下工作五六个小时后，吃饭时手都是抖的，连筷子都拿不了，每次训练体重都会减轻4、5斤。
尽管如此，航天员顾不上疲劳，抓紧跟教员进行讨论和总结。
“神七”航天员在失重模拟水槽中训练时，最初操作曾经非常困难，后来经过反复训练，他们把开门时间从最初的５分钟逐渐缩短到１分钟。
水槽训练其实也只能模拟空间失重条件下飘浮移动这一个方面，其它像出舱过闸和返回过闸两个状态就模拟不了，在轨道舱内服装怎么加压、卸压也模仿不了。所以还需要在出舱活动模拟器中进行训练，对舱外服进行组装、拆封、检查、测试，一步一步模拟整个出舱活动的程序，另外还要在低压舱模拟真空环境，训练缺氧耐力。
航天员进入低压舱训练
为此，为了完成太空出舱任务，2008年初，航天员中心研制完成了中国第一台出舱活动程序训练模拟器，专门用于航天员进行相关训练。
航天员进行出舱活动程序训练（资料照片）
新华社发（秦宪安摄）
模拟出舱程序，操作多且繁琐，消耗的时间也长，操作精度要求很高，任何一项操作都不能出错，工作量大，体力和心理消耗相当厉害，对人的耐力和精力是一个很大的考验。
而对于女性航天员来说，太空环境不会因为女性的到来而改变，也不会因为是女性就降低门槛。所以，女航天员的训练内容要求和标准与男航天员基本一样。
王亚平水下训练
王亚平说：“不得不承认，男女确实有差异，比如力量方面，女性不如男性。针对出舱训练，需要用到大量的臂力，我必须缩小和男航天员的差距。怎么缩小这个差距？就是练！”
可是再真实的模拟训练也不能真正反映太空的失重状态，尽管航天员都已训练有素，但也总有意料之外的事情发生。
太空险情防不胜防，训练有素是关键
在一次接受采访时，翟志刚说，他在执行神舟七号第一次出舱活动时已经做好了牺牲的准备。
实际上他们第一次出舱时，也确实遇到了危险。
当他们穿上舱外服准备离开时，意外的一幕发生了。
舱口关得很紧，无论他们怎么努力都没有动。
翟志刚说，虽然开舱门这个动作在地面练过很多次，但在空中实施这个动作和地面很不一样，差别比较大。地面时是在水槽里模拟失重环境进行训练，但在太空中，他跟刘伯明将压力卸到剩一个压力时，撬开舱门一个缝，感觉还有向外抽的力。这种力很顽强，也很大，这在水槽里是没有的。
翟志刚接受采访时讲述出舱过程
看到打开舱门不顺利，旁边的刘伯明也有些着急，不禁为翟志刚捏了一把汗。
之后，翟志刚再次努力开启舱门，但舱门仅仅开了一条小缝，又再次紧紧关闭。没办法，最后两人选择用撬棍打开舱门。
从开舱门到最终完全打开，用了将近７分钟的时间。在那样一个令人紧张焦虑的时刻，这７分钟显得格外漫长。
接下来，翟志刚把两个安全系绳的挂钩全部改挂到右侧的扶手上，准备全身飘出飞船。这时却突然出现了一个危急情况，北京飞控中心大厅的电子屏幕上，显示出一行令人心惊肉跳的红色语句，并随着电视画面直播到了全世界面前，仪表显示，轨道舱失火。
难题摆在两名宇航员面前，是选择排除火灾风险还是选择接着出舱？
火灾警报让地面上的人胆战心惊。火灾和设备爆炸是航天器一种最危险的遭遇，美国就曾发生过在空间站轨道舱失火导致宇航员伤亡的事故。
这时候，从太空传下来轨道舱内两位航天员充满英雄气概的对话：
刘伯明：“坚持，反正任务我们继续。”
翟志刚：“明白。”
刘伯明：“着火我们也来不及了，不管了。”
翟志刚：“成。”
于是翟志刚镇定自若地转身抓住了最上边一层扶手，整个身子滑出轨道舱，双脚漂离舱体，离舱体角度越来越大。按计划，他要先把一个固定在飞船舱外的实验样品送回舱内，然后再从舱内取出五星红旗，进行太空漫步和舱外展示。
第一时间，刘伯明先把国旗递了出来，翟志刚心领神会地接过，两人临时改变了出舱程序。
翟志刚在舱外挥舞五星红旗
后来，翟志刚和刘伯明表示，当时两个人不约而同的想法就是，即使回不来，也要让五星红旗在太空中飘扬。
很快，经检查原来是一个烟感探测器失效，传感器发出了高电频信号，误报为“出现火警”。
从仪表报告显示着火，到地面回复飞船状况正常，时间过去了整整４分钟。
在翟志刚顺利完成舱外安置的试验样品装置回收任务后，指挥中心传来返回轨道舱的命令。可就在翟志刚准备回到轨道舱时，那根保证生命安全的白色电脐带，恰好夹在了他的两腿之间，一时间竟然对他的安全形成了威胁。
好在这一点已经在地面多次设想过，也进行过多次训练。刘伯明在飞船发射前曾说，太空行走中电脐带和安全系绳发生缠绕会很危险，但这种情况很容易发生，所以我们平时训练时也特别注意。果然，翟志刚没用多久就手脚并用地把电脐带拨弄到了一边。
绝不要小看这个看上去无比简单的抬腿动作。如果不是训练有素，翟志刚要想摆脱这一小小的缠绕，也并非易事。
天地协同，梦幻联动
神舟十二号两次出舱活动进一步检验了我国新一代舱外航天服的性能，检验了航天员与机械臂协同工作的能力，以及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性。
航天员与地面指挥人员、工作人员配合密切是整个任务顺利完成的核心纽带。地面的北京航天飞行控制中心调配测控网对空间站组合体实施24小时不间断的测控跟踪，确保出舱任务正常实施，天地之间的协同配合也进一步加强。
北京航天飞行控制中心
如今在神舟十三号飞天期间，在北京航天飞行控制中心，“北京明白们”仍在不分昼夜地密切关注着太空。
在航天员背后，是已经成熟的天宫空间站、新一代舱外服、天链中继卫星通信系统、机械臂等一系列顶级技术的支持。
不积跬步无以至千里。中国航天员在太空行走的每一小步，都是中国载人航天事业的一大步。
从神舟七号中国航天员完成首次出舱，到空间站建造阶段实施首次出舱，中国航天人用了13年。
而从神舟十二号两次出舱到神舟十三号中国首位女航天员出舱，航天员们的“中国勇气”仍在延续。中国人探索浩瀚宇宙的浪漫梦想也将在空间站建造阶段一个个变为现实！
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