穿着喷气鞋在（模拟）太空中飞驰

20 世纪 60 年代中期，太空行走和宇航员在长期太空活动期间必然会面临的未知挑战是 NASA 真正关心的问题。该机构需要找到某种方法让宇航员在执行复杂任务的同时穿越太空真空。一些工程师想出了一个新颖而又出奇简单的解决方案：喷气鞋。

喷气鞋的概念是由美国宇航局兰利工程师约翰·D·伯德于 1965 年率先提出的。伯德在一定程度上受到了他的同事查尔斯·齐默曼和保罗·希尔的启发。他们的“飞行平台”是一个概念验证机动性测试，展示了人类利用脚上安装的推进系统控制行进方向的固有能力。伯德还研究了游泳潜水员，他们使用脚蹼在失重般的水下环境中产生定向推力。

但伯德追求喷气鞋的最有力论据是最明显的：人类花费大量时间直立，平衡感非常发达。利用宇航员的自然平衡作为舱外活动的一种姿态控制系统似乎是显而易见的。

脚部安装的推进系统还有另一个好处，这也是人类日常活动中显而易见的。通过安装在脚上的喷气装置控制自己，宇航员的双手可以自由地进行舱外活动，伯德预计这在更复杂的太空行走中会派上用场，比如在轨道上建造空间站。

伯德的喷气鞋系统是气动的，设计相当简单。该系统的大部分都是外部安装的。用户佩戴一个储存背包组件，用于容纳约 15 磅的气态氧气，压力为每平方英寸 6,000 磅，当然还有穿在宇航员靴子上的喷气鞋。加压气体通过供给管线到达喷气机的电磁阀，从每个推力阀喷嘴以约 165 磅/平方英寸的压力输送两磅的推力。

该系统的内部部分是打开和关闭喷气机的操作开关。这些开关位于宇航员脚掌下方，是一个简单的脚趾开关（虽然也曾短暂考虑过用嘴控制的咬合杆和吸气开关）。每只鞋上的喷气机都由脚的大脚趾以直观的方式控制。按下脚趾开关可激活喷气机并点燃靴子上的推进器。

直立站立（我们可以想象一下在轨道上的“上”和“下”），喷气鞋的推力会将宇航员直接送上天空。姿态和方向控制来自宇航员移动他的腿和脚来引导喷气推力的方向。

在兰利进行的一系列四种不同布置的测试证明喷气鞋是舱外活动的一种合理概念。一些测试使用简单的摆锤系统，将测试对象悬挂在天花板上。另一组测试使用更复杂的惠普尔树悬挂装置进行平移和旋转任务。第三组测试使用兰利的交会对接模拟器的头顶小车来创建平移悬挂系统。最后的测试设置使用了空气轴承设备。就像空气曲棍球桌上的冰球一样，测试对象由几乎没有摩擦力的表面上的气囊支撑，以模拟宇航员在零重力下的自由运动。

在所有测试中，受试者都侧卧，通过移动双脚来控制喷气鞋的推力方向，从而从一个便携式栅栏柱移动到另一个便携式栅栏柱。所有这些测试都存在局限性，因为它们只给用户三个水平自由度——俯仰、前后和头脚移动——而不是宇航员在太空中拥有的六个自由度。尽管如此，这些侧卧测试被认为是成功的。

但历史告诉我们，喷气鞋从未真正流行起来。伯德和参与该项目的团队知道这个系统并不完美。有人质疑脚趾开关是否适用于加压宇航服。第一款喷气鞋也很重、笨重，需要不断调整，这是太空行走宇航员无法应付的。后来，一种由一双改良的铝制溜冰鞋制成的轻便版本更容易使用，但整个系统仍然值得怀疑。

尽管存在缺点，但兰利的测试项目证明，将一双简单的低推力喷气发动机连接到宇航员的鞋子上可以为舱外活动提供一些可用的推进力和机动性。最终，人们对喷气鞋概念产生了足够的兴趣，并在太空中进行了一系列测试。美国宇航局在 20 世纪 70 年代初的天空实验室任务中测试了脚控机动装置。不幸的是，就像美国宇航局在 20 世纪 80 年代初在航天飞机任务中测试的喷气背包一样，这项技术从未成为航天飞行的主要技术。

_来源：NASA；NASA；NASA。另请查看兰利喷气鞋测试的精彩档案片段！_