首次商業(yè)太空行走

2024年9月10日，4名游客乘坐美國太空探索技術(shù)公司的載人“龍”飛船升空。其實，他們不是純粹的游客，而是在執(zhí)行代號“北極星黎明”的任務：高軌載人飛行、首次商業(yè)太空行走、基于“星鏈”的激光空間通信，以及太空健康影響研究。

在這4名非職業(yè)宇航員中，賈里德·艾薩克曼是任務指揮官，他曾在2021年9月搭乘載人“龍”飛船進入太空，擔任“靈感四號”任務指揮官，繞地球飛行約3天后返回；駕駛員斯科特·波特是經(jīng)驗豐富的空軍退役飛行員；任務專家莎拉·吉利斯和安娜·梅農(nóng)（兼醫(yī)療員）均是太空探索技術(shù)公司員工，曾在地面多次參與貨運/載人“龍”飛船任務，其中梅農(nóng)曾在美國航空航天局工作，其丈夫是專業(yè)宇航員。為了此次飛行，他們都經(jīng)過了兩年半艱苦的專業(yè)訓練。

9月12日，“龍”飛船到達距離地球超過1400千米的遠地點。艾薩克曼和吉利斯穿戴著艙外宇航服交替短暫出艙，完成首次商業(yè)太空行走。與以往太空行走不同，他們僅是將上身探出艙外，在“移動輔助設備”保護下完成一些移動動作。

太空行走很危險，宇航員和宇宙真空之間除了宇航服別無他物。這次參與行走的4位成員穿戴的是太空探索技術(shù)公司設計和制造的新型艙外宇航服。

織物制成新“盔甲”

在得克薩斯州的美國宇航局約翰遜航天中心，新型艙外宇航服接受了嚴格的評估，包括模擬真空條件下的加壓測試。這一過程模擬了太空行走的真實環(huán)境，以確保宇航服能夠在失去壓力的情況下維持宇航員的生命。新型艙外宇航服集優(yōu)雅和功能性于一身，能夠讓宇航員在極端條件下進行太空行走。乍一看，它與常見的艙內(nèi)活動宇航服十分相似，實際上兩者之間的差別非常大。艙內(nèi)活動宇航服是為飛船內(nèi)的緊急情況而設計，而艙外宇航服是為抵御外太空的惡劣條件而設計。在這種生死攸關(guān)的時刻，宇航服就不僅僅是一件衣服，而是茫茫太空中的生命之光。

新型艙外宇航服像一套由織物制成的盔甲，它的主體部分借用了新型熱量管理織物和阻燃材料，具有柔性，不僅能提供保護，還可以讓宇航員在太空中實現(xiàn)前所未有的靈活機動性，工作起來更輕松，不會感到比日常穿得多。其秘訣就在于宇航服的關(guān)節(jié)可以彎曲和旋轉(zhuǎn)，手指、肩膀和肘部的關(guān)節(jié)運動更為平滑順暢，活動限制范圍更小。這對在飛船外執(zhí)行任務至關(guān)重要。

設計新型艙外宇航服的最大挑戰(zhàn)之一是熱量管理。在太空中，宇航員不僅要面對宇宙輻射，還要面對沒有陽光時零下幾百攝氏度的低溫、陽光充足時超過120攝氏度的高溫。新型艙外宇航服增加了導電層，可以保護宇航員免受外部電場影響，同時配備了先進的隔熱系統(tǒng)。

精心設計有特色

傳統(tǒng)艙外宇航服主要為官方任務制造，需求量很少，采用定制設計且對成本不敏感，造價高昂；而新型艙外宇航服未來有可能大批量制造，因此設計時不僅要確保安全，也要著重考慮成本。例如，傳統(tǒng)美國宇航服頭盔用的是黃金鍍膜，而這次新頭盔改成更廉價的鍍銅設計。

新型艙外宇航服在艙內(nèi)宇航服基礎(chǔ)上改進而成，但在關(guān)鍵領(lǐng)域進行了增強，在結(jié)構(gòu)上配備有密封件和壓力閥，可以增強太空行走期間的可靠性和冗余性，以確保宇航服保持增壓狀態(tài)，保證宇航員的安全。

在新型艙外宇航服頭盔的4層結(jié)構(gòu)中，內(nèi)側(cè)2層是壓力面窗，中間充氮，起到隔熱和防起霧作用；外層是防護面窗，設計為在軌可更換模式，避免宇航員作業(yè)過程中磕碰劃傷，影響視野。遮陽板由聚碳酸酯制成，帶有銅和氧化銦涂層，能將太陽光反射出去，并能在面向深空時將紅外熱量反射回來，幫助宇航員面對極端寒冷時保持體溫。

頭盔采用3D打印技術(shù)制造，內(nèi)設一塊帶有透明屏幕的平視顯示器，僅在太空行走期間激活，能夠在艙外活動期間，不阻礙宇航員視線，并提供宇航服內(nèi)部壓力、溫度、相對濕度和整個艙外活動期間消耗了多少氧氣等關(guān)鍵遙測數(shù)據(jù)。很酷的是，無論在什么光線下宇航員都可以看到它。必要時，宇航員可以戴上集成有微型傳感器的隱形眼鏡，持續(xù)測量眼壓，保障工作效率和健康安全。

新型艙外宇航服還具有擴展設計，可以根據(jù)不同的體型進行調(diào)整。需要指出的是，這套艙外宇航服沒有類似背包的“初級生命支持系統(tǒng)”，而是從連接在飛船上的長軟管獲得電力和氧氣供應，這在一定程度上限制了宇航員艙外活動的范圍和工作內(nèi)容。具有生命支持系統(tǒng)的專業(yè)宇航服可以幫助宇航員長時間在太空中執(zhí)行任務，這是任何宇航服都無法比擬的，而對于執(zhí)行短時間任務來說，新型艙外宇航服無疑有它的優(yōu)勢。