北极星黎明号在太空行走的历史中有着怎样的地位?

北极星黎明号在太空行走的历史中有着怎样的地位?

太空行走绝对是人类最酷的壮举之一——只穿着宇航服就可以探索外太空,保护自己免受宇宙的伤害。尽管太空行走令人敬畏,但也非常危险。SpaceX 的北极星黎明号机组人员本周尝试了一次太空行走,并创造了历史,这是自 9 月 10 日星期二发射以来,商业航天飞机首次进行太空行走。

最早的太空行走(NASA 更正式地称之为舱外活动,简称 EVA)发生于 20 世纪 60 年代。1965 年 3 月,阿列克谢·列昂诺夫从太空舱中飘出,苏联抢先一步,抢先于美国。几个月后,美国(为了跟上太空竞赛的步伐)在双子座 4 号任务中,由爱德华·怀特进行了首次太空行走。

S84-27018(1984 年 2 月 7 日)——宇航员布鲁斯·麦坎德利斯二世在这张 70 毫米照片中与绕地球轨道运行的挑战者号航天飞机接近最大距离,这张照片由可重复使用航天器上的同事拍摄。麦坎德利斯正在首次“实地”试用一种名为载人机动装置 (MMU) 的氮气推进式手动背包设备。宇航员罗伯特·斯图尔特在稍后的漫长舱外活动中有机会测试同一装置,当时两位太空行走者在挑战者号舱室里被同事拍照和监控。舱内是宇航员万斯·布兰德、罗伯特·吉布森和罗纳德·麦克奈尔博士。图片来源:NASA

在太空探索的早期,事情有点危险。没有人确切知道太空行走会发生什么,因为这是人类第一次尝试这些操作。宇航员们肯定遇到了问题:列昂诺夫的宇航服在加压时变得僵硬且难以移动,如果不放出宇航服中的一些空气,他就无法回到航天器的舱口。怀特同样发现,在舱外活动期间穿着宇航服移动比任何人预期的都要困难得多

这些早期的太空行走还缺少一项独特的安全设施:气闸。就像任何科幻电影或书籍中一样,气闸有助于将航天器中可居住、含氧、加压的部件与太空真空隔开。当宇航员踏入气闸时,空气可以从该舱室中排出,而不会影响整个航天器的可居住性。例如,国际空间站有一个气闸,允许宇航员在穿上宇航服后进出。而像双子座这样的第一次太空行走只是给整个航天器减压——这意味着如果宇航服出现问题,宇航员就没有一个可以快速撤退的安全避难所。

自 NASA 首次进入太空以来的几十年里,舱外活动已成为宇航员太空生活的常规部分。巴兹·奥尔德林等宇航员曾完成月球表面的太空行走,后来宇航员也进行太空行走以组装国际空间站。20 世纪 90 年代和 21 世纪初的五次任务也包括宇航员进行太空行走以修复和升级哈勃太空望远镜,哈勃望远镜是天文学的主要主力之一,曾为无数的宇宙发现做出过贡献。

STS064-45-012(1994 年 9 月 16 日)——宇航员 Mark C. Lee 在 130 海里以下巨大的白云墙的映衬下自由漂浮,测试新的简化舱外救援辅助系统 (SAFER)。这张照片是用 35 毫米相机在发现号航天飞机的衬衣环境中拍摄的。1994 年 9 月 16 日,宇航员 Lee 和 Carl J. Meade 在共同的舱外活动 (EVA) 期间轮流使用 SAFER 硬件。SAFER 测试是大型 SAFER 计划的第一阶段,该计划的目标是为航天飞机和空间站计划的需求建立一套通用的要求,开发 SAFER 的飞行演示,验证系统性能,并最终为航天飞机和空间站计划开发 SAFER 的生产版本。照片来源:NASA

这些年的舱外活动教会了我们很多关于如何安全离开太空船以及在太空中如何操作的经验。1984 年,宇航员布鲁斯·麦坎德利斯尝试了一次完全不受束缚的太空行走,使用一种名为“载人机动装置”的喷气背包式装置四处移动。NASA 为身着笨重宇航服的宇航员开发了专用工具,并改进了扶手系统,帮助宇航员在航天飞机和国际空间站等航天器外部导航。他们甚至创建了一个训练程序,帮助宇航员在被送往高风险的外太空环境之前获得经验,使用一个名为“中性浮力实验室”的巨型游泳池来模拟太空行走条件。

但现在北极星黎明号却回到了 1965 年,对整个航天器进行减压,以至于机组人员只能依靠宇航服来保证安全。任务指挥官贾里德·艾萨克曼在新闻发布会上说:“你正在抛弃航天器的所有安全性,对吧?现在一切都取决于你的宇航服——它成为了你的航天器。”虽然以前也曾进行过这种无气闸舱外活动,但它肯定比国际空间站上现代标准的气闸舱更危险。

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1983 年 4 月 7 日,宇航员斯托里·马斯格雷夫(左)和唐·彼得森在 STS-6 任务期间,漂浮在绕地球轨道运行的挑战者号航天飞机的货舱中。他们的“漂浮”通过系绳与安全滑线进行限制。图片来源:NASA

这也是这套宇航服的首航,也是它第一次在真正的外太空领域接受测试。尽管任何任务前设备都会经过严格的真空测试,但任何工具首次进入轨道总是风险更大——总会出现意想不到的问题,这在航天史上确实发生过。北极星黎明号还将前往自 1970 年代以来无人涉足的太空区域,那里可能存在额外辐射和微陨石的危险,这些都可能刺穿宇航服。

不过,与任何成功的太空任务一样,北极星黎明号团队已严格制定了应急计划,以防万一。“虽然每次舱外活动都有风险,但我不会说这次的危险性特别大,”航天业顾问劳拉·福尔奇克在《新科学家》杂志上表示。“他们已经演练过每一种情况,他们为每种情况都准备了备份和冗余,他们的准备非常充分。”

一旦成功,这无疑将成为人类航天史上的重要里程碑:这是首次由非政府任务完成的太空行走,甚至可能是 SpaceX 朝着人类登陆火星的最终目标迈出的一步。

“我们很清楚,从现在起,这套宇航服可能要经过 10 次迭代和一系列改进,但总有一天,有人可能会穿上这套宇航服在火星上行走,”艾萨克曼在一份新闻稿中说道。“有机会在这次飞行中测试它,我感到非常荣幸。”

更新,2024 年 9 月 12 日,美国东部时间上午 8:15:该故事已更新,以反映历史上首次商业太空行走的成功,该行走由 SpaceX 的北极星黎明号宇航员于 9 月 12 日上午完成。

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