从舱内到舱外，第一步怎么走？

9月1日，神舟十四号航天员乘组进行首次出舱活动。今年7月24日，问天实验舱发射成功。次日，实验舱与天河核心舱交会对接完成，“神舟十四号”航天员成功打开实验舱舱门，顺利进入实验舱。这是中国航天员首次进入在轨科学实验室。

“神舟十四号”航天员乘组进入问天实验舱后，立即开展平台仪器区和科学实验柜解锁工作。此外，“神舟十四号”航天员乘组还装配了控制力矩陀螺，可以保持飞船姿态稳定或进行快速调整。

回望中国航天出舱的“名景”，一个个金句，听起来依然扣人心弦。“神舟十二号”航天员刘伯明出舱时连连惊叹“外面真美”“好亮”，让东北话走向宇宙；“神十三”的航天员翟志刚、王亚平、叶广福表演的团体相声已经成为网络流行语:“我出舱了，感觉真好！”“我一会出舱，感觉很好！”“我下次出舱，感觉很好！”

这次舱外活动是神舟十四号航天员首次带乘组通过实验舱气闸舱进行太空行走。9月1日18时26分，神舟十四号航天员陈东打开实验舱气闸门。随后，陈东向镜头挥手说:“大家好！我出舱了，感觉好极了！”19时09分，航天员陈东和航天员刘洋成功出舱。9月2日0时33分，经过约6个小时的出舱活动，神舟十四号航天员、刘洋、蔡密切配合，完成了出舱活动中的各项既定任务。陈东和刘洋安全返回问天实验舱，出舱活动取得圆满成功。

“神舟十四号”航天员第一次出舱，从出舱到出舱。第一步是什么？

一起完成五次外出任务。

有针对性的训练，掌握出舱技能。

2022年，空间站任务包括两次载人任务。中国载人航天工程航天员系统总设计师、中国航天员科研训练中心研究员黄说，“神舟十四号”乘组即将执行空间站建造阶段的首次载人飞行任务，承上启下，意义重大。

9种组合构型，5次交会对接，3次分离撤离，2次舱体换位……6个月的飞行中，3名航天员要经历极其复杂的飞行条件。

“在这个过程中，他们负责监控状态的变化，必要时有可能实施手控遥操作交会对接。他们将首次进驻梦想空间舱和天空空间舱两个实验舱，完成载人环境的建立。他们还将首次使用气闸舱进行出舱活动。我们计划进行两到三次出舱活动，并在太空授课。”黄对说:

在这次出舱活动中，、刘洋在舱外工作，蔡在核心舱配合支持，完成了安装电缆保护装置、安装天舱扩展泵组、天舱全景相机吊装、天舱外工具箱安装、天舱外主路径转移验证等5项既定任务。整个出舱活动预计需要7个小时左右。

任务艰巨，但相应的航天员训练准备充分。黄说，从2017年3月开始，训练转向为空间站建设任务做准备。该系统在8大类100多个科目训练的基础上，针对“神舟十四号”任务的新特点、新任务、新状态、新变化，重点进行强化训练，如低气压环境下的舱外活动训练、舱外活动程序模拟器训练，以及利用虚拟现实训练器和机械手操作训练平台进行协同训练和演练，使航天员熟练掌握舱外活动技能。

天空舱配备了新的气闸舱。

帮助你走出机舱的“臂力”

空间实验舱是中国空间站“天宫”的组成部分之一。它由工作舱、气闸舱和资源舱三部分组成。

空间实验舱的一大特点是配备了全新的出舱气闸舱，支持航天员进行出舱活动。

在实验舱中，气闸舱的视觉效果非常独特。外圈是空间站系统中唯一看起来方方正正的舱体。里面的圆柱形结构是航天员进行舱外活动的“更衣室”。与同样支持太空出舱活动的天河、核心舱节点舱相比，实验舱的“更衣室”更大，航天员出舱准备和出舱返回时可以做更多的伸展运动。

出舱气闸有一个直径1m的闸门，比天河核心舱节点舱大15cm。航天员从这里进出不仅更加方便，还可以携带大型设备出舱，大大提高了他们的舱外工作能力。离开气闸舱时，只需关闭一个舱门，操作更加方便。

未来，气闸舱将成为中国空间站的主要出舱通道。这是因为天河核心舱的节点舱是公共空间，连接天河核心舱、田文实验舱、蒙恬实验舱，以及对接的货运飞船和载人飞船。节点舱用于出舱活动时，在航天员出舱活动过程中，节点舱被抽真空至真空状态，断开了舱间的联系，给工作带来不便。未来，节点舱将作为气闸舱的备份。一旦气闸舱出现问题，航天员还可以从天河的节点舱和核心舱返回，作为备份舱门，保证出舱活动的安全。

空间实验舱也是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体。大量的出舱设施设备可以更好地保障出舱活动，为更复杂的出舱作业提供支持。

出舱气闸室外的方壳是舱外暴露实验平台，配备了22个标准载荷接口。未来，空间站搭载的科学实验载荷可以通过机械臂准确地“交付”到其对应的标准载荷接口位置，“即插即用”。航天员不需要出舱进行手动操作。

执行精准“投放”的机械臂是实验舱携带的一套5米长的“小臂”。这套机械臂小巧精密，方便抓取中小型设备，进行更精细的操作。“小臂”还可以与核心舱的“大臂”组合成15米长的组合臂，便于覆盖空间站的所有位置，进行更多的舱外作业。届时，组合臂将可以在空间站与天空、问天与梦天三个舱之间活动，舱外活动范围更大。

同时，舱外维护和辅助工具作为航天员执行舱外任务的“机械伙伴”，可以帮助航天员克服空间作业中的诸多挑战。

舱外维护和辅助工具不仅包括舱外动力工具、舱外扳手、通用手柄等用于维护舱外设备的工具，还包括便携式脚约束器、舱外操作控制台等用于航天员舱外姿态稳定和转换的辅助工具。

舱外电动工具能够适应舱外复杂的真空和高低温环境，具有恒扭矩拧紧和松开的工作模式，并具有睡眠模式。

舱外的通用手柄可以安装在维修设备上，供航天员在轨维修时转移待维修设备，防止设备漂移。

便携式脚限制器设计有旋转、俯仰、横滚和偏航四个关节自由度，可以帮助宇航员调整工作姿态，以执行舱外任务。紧密使用的舱外控制台可以帮助航天员在执行维修任务时悬挂设备和维修工具，解放航天员的双手，实现设备或维修工具的临时存放。

直接连接在航天服上的微型工作台就像一条多功能腰带围在航天服腰部，航天员出舱使用的舱外电动工具、舱外通用手柄、舱外扳手都随身携带，保证航天员可以随身携带。

“神舟十二号”航天员出舱任务的成功实施，充分验证了舱外维修及辅助工具在轨应用的可靠性。

此外，“神十四”三名航天员穿的是我国自主研制的“天妃”舱外航天服，这是航天员“太空行走”时生命安全最重要的保障，也是目前世界上最先进的航天服之一。

2004年，中国在研制第一代国产舱内航天服曙光航天服的基础上，开始了舱外航天服的研制。2008年9月27日，翟志刚在神舟七号任务中完成了中国首次出舱活动，这也使中国成为第三个掌握出舱活动技术的国家。从开始研制到第一次出舱，短短四年时间，我国自主研制的第一代“天妃”舱外服装就和翟志刚一起出现在太空。但这次出舱活动只是验证了“天妃”舱外活动服的关键技术。为了满足中国空间站下一次任务的需要，研究团队面临着更大的挑战——为空间站研制新型舱外活动服。

中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任张万新说，空间站的舱外服务比神舟七号的舱外服务有更高的要求。使用寿命由一年4次提高到三年15次；单次工作时间由4小时延长至8小时。

面对更高的要求，RD团队走上了一条新的攻关之路。通过改性材料和改变加工工艺，增加了接头和轴承的耐磨性，延长了使用寿命。同时改变了结构布局设计，增加了可靠性。

服装开发出来后，请航天员试穿。航天员穿上水下服进行测试后，反馈出舱外服太大，不方便操作。张万新说:“他们试穿后，提出了30多条意见和建议，然后我们一一落实。其实最难改变的是小型化。”

空间站里有很多宇航员，包括女宇航员，大小不一。同时，由于空间站空间有限，研制成本和运输成本极其昂贵，不可能一个人做一套。如何用三套舱外航天服满足所有航天员的需求？经过9轮反复修改，研究团队开始优化舱外航天服的软体结构。

张万新介绍，整个躯干背包是一个硬件结构，四肢是一个软性结构，通过四肢来调节高度和肢体长度。“神十三”出舱活动时，“我们的黄色出舱服第一次是亚萍穿的，第二次是叶广福穿的。他们的身高相差很多，但都穿着西装。”

此前，“神舟十二号”、“神舟十三号”航天员全部身着我国自主研制的新一代“天妃”舱外航天服，圆满完成了出舱任务。“天妃”舱外航天服的完美表现赢得了宇航员的称赞。神舟十二号航天员刘伯明说:“在舱外爬行的时候，非常辛苦，因为大部分体力都花在这上面了。这一次，我觉得比以前更省时省力。”

机械臂测试+体能训练

确保出舱顺利。

距离前苏联宇航员列昂诺夫走出升天2号飞船，实现人类历史上首次舱外活动，已经过去了57年。当前的舱外活动精彩纷呈，根据舱外活动发生的地点不同，可分为太空行走和系外行星行走(在其他星球表面进行舱外活动)；根据航天员任务的不同，可分为验证出舱活动、有效载荷操作出舱活动、维护修理出舱活动、空间站组装出舱活动。根据是否列入计划和提前时间的紧急程度，可分为计划外活动、计划外活动和紧急外活动。

宇航员出舱时必须遵循严格的程序。例如，在太空行走中，宇航员进入气闸舱。舱门关闭后，气闸舱就变成了封闭舱。然后，航天员会在这里组装测试舱外航天服，确认没有问题后穿上舱外航天服。此时气闸舱的舱压仍为接近地面环境的1个大气压左右。然而，太空环境中的气压极低。为了保证航天员的安全，气闸舱会减压，降低舱内压力。当舱压下降到70 kPa时，航天员需要吸氧排氮，防止在太空中因气压低而出现减压病。然后，气闸舱进一步降压，直到舱压与太空中的气压基本相同。之后，舱门打开，宇航员可以在太空行走。太空行走任务结束后，宇航员需要执行与上述相反的程序，并返回实验舱。

为了保证首次出舱任务的顺利完成，“神十四”的三位航天员也做了充分的准备。

8月5日，三名航天员完成了中国空间站的物资整理工作，主要包括天舟四号、天河核心舱和田文实验舱的物资。在此期间，航天员先后完成了三套舱外航天服的状态检查。

随后几天，他们在地面人员的支持下，对安装在天空探索号实验舱外的小型机械手进行了在轨测试，为出舱任务做好了充分准备。据中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师王春晖介绍，在此之前，航天员利用在轨训练软件和训练平台做小型机械手在轨操作训练，然后通过控制台与真实的舱外机械手进行机械手控制联试，相当于实际使用控制台控制机械手。在航天员出舱过程中，舱内航天员控制机械臂支持舱外两名航天员出舱工作。

根据任务安排，3名航天员每人每天要完成80分钟的体能训练。实验舱的成功升空和使用，让航天员迎来了“新家”。“太空之家”的升级增加了航天员在轨活动的空间，航天员可以进行的体能训练项目也更加丰富。中国航天员科研训练中心航天员系统副总设计师王春晖说，航天员将太空自行车从天河核心舱移到了田文实验舱。“我们都知道自行车是用来骑的，是锻炼下肢的，但是手摇也可以锻炼上肢，为整个外出活动提前做好身心准备。”

身着“飞天”舱外航天服，打开气闸舱门，航天员在浩瀚太空中行走的每一步，都让中国的航天离“徒手摘星”的梦想更近了一步。

规划:张智超