“問天”開門大吉！航天員出入“家門”更輕鬆了

中青報·中青網記者 邱晨輝

北京時間9月2日0時33分，經過約6小時的出艙活動，神舟十四號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協同，完成出艙活動期間全部既定任務，陳冬、劉洋圓滿完成出艙首秀，安全返回問天實驗艙。

此次是航天員首次從問天實驗艙氣閘艙出艙、由小機械臂輔助實施的出艙活動——問天實驗艙開“門”大吉！航天員出艙活動期間，天地間周密協同、艙內外密切配合，先後完成了問天艙擴充套件泵組安裝、問天艙全景相機抬升、艙外自主應急返回驗證等任務，全過程順利圓滿，檢驗了航天員與小機械臂協同工作的能力，驗證了問天實驗艙氣閘艙和出艙活動相關支援裝置的功能效能。

記者從中國航天科技集團五院瞭解到，從抓總研製天舟四號、神舟十四號、問天實驗艙，該院科技團隊再次全力支撐出艙任務圓滿成功。

北京時間2022年9月1日18時26分，航天員陳冬成功開啟問天實驗艙氣閘艙出艙艙門。至19時09分，航天員陳冬、航天員劉洋成功出艙。中國載人航天工程辦公室供圖

出入“家門”更輕鬆

此前，神舟十二號、神舟十三號乘組出艙時，是透過位於空間站核心艙節點艙的出艙口，艙門直徑為85釐米。本次任務，航天員首次從問天實驗艙的氣閘艙“出門”，該艙門由五院空間站結構與機構團隊抓總研製，直徑達到1米，讓航天員在身著艙外航天服的情況下，能夠更加從容地攜帶裝置透過。

看似簡單的幾何尺寸增大，其實是“剛”與“柔”的平衡，需要利用槓桿放大原理尋找平衡點，在保持航天員操作力不變的條件下，讓直徑更大的艙門實現密封。

中國航天科技集團五院專家介紹，作為航天器機構中的複雜產品，1米直徑艙門涵蓋密封、傳動、鎖緊、導向、潤滑、人機工效等學科，但設計團隊卻將複雜的功能深入淺出地落實到產品操作細節中。航天員只需使用艙門門體上配套的操作手柄旋轉解鎖，使用助力機構消除殘壓，拉動艙門把手，即可完成開啟艙門動作。

此外，艙門還配套了量身定製的艙門保護罩，並將艙門檢漏儀作為密封檢測手段、將艙門壓點開關作為狀態輔助判斷，全方位保障其使用安全。

根據在軌的使用需求不同，研製團隊還在夢天實驗艙等後續任務中配備了多種不同功能的艙門產品。

太空漫步更自由

航天員執行出艙任務，必須有連線在空間站上的“生命線”時刻護衛左右，這就是由五院529廠研製的可伸縮安全繫繩機構。

神舟七號航天員翟志剛完成我國首次太空出艙活動時，使用的是固定長度的繫繩，其有效長度僅1米多。但在空間站建造任務中，航天員要完成空間站裝置安裝、檢修等出艙任務，出艙範圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴格，需要長度更長且可伸縮的安全繫繩機構。

五院專家表示，研製團隊研發了適用於空間站出艙任務的新型可伸縮安全繫繩機構。這種安全繩能保證航天員與空間站艙體間超過10米的安全連線，又不會對航天服產生勾掛和干涉航天員的運動，還要經受住太空中近200℃大溫差、空間輻照、空間粒子等惡劣環境考驗。同時，考慮到人機工效學的要求，產品還要實現恆力輸出，以保證其收放力不對航天員運動產生影響。

針對長距離以及空間環境適應性的設計需求，研發團隊創新提出了一種巧妙的設計方案，實現了鋼絲繩的恆力收放，無須電機提供迴轉力矩，避免了電纜的引入，保證了航天員攜帶的便捷性和機動性。

同時，設計人員選用耐空間輻照的特殊包覆材料對鋼絲繩進行保護，確保機構的使用安全。為滿足長壽命使用的要求，他們採用了輔助排繩滑輪組引導鋼絲繩排繩的設計方案，透過大量試驗驗證，確保10餘米長鋼絲繩能在狹小的機構裡重複有序纏繞上萬次。

引航燈塔更多了

此次出艙任務中，航天員可以在更清晰明亮的環境下開展艙外操作，這得益於儀表與照明分系統為航天員帶來的兩臺新神器：雲臺照明燈。

五院專家介紹，空間站規劃了艙外多艙段多自由度動態照明為主、固定照明為輔的一體化、多層次、多維度照明系統。隨問天實驗艙發射的艙外雲臺照明燈具備全覆蓋角度轉動功能，透過多自由度轉動機構以及投光燈光學系統設計，使航天員出艙路徑以及艙外作業點的照度得到充分保障，成為航天員艙外行走的“引航燈塔”。

其實除了出艙，儀表照明分系統對航天員的呵護也體現在太空生活的每時每刻。

專家稱，不同於地球，太空沒有晝夜、四季的變化。航天員在軌每天會經歷大約14次日出日落，體內的生物鐘很容易被打亂，並有可能造成一定程度上的睡眠障礙、倦怠和健康損害及工作效率降低。

而透過該系統，航天員進入空間站後，可以根據個人需求透過手機App調節艙內照明環境，在睡眠、工作、運動等模式間切換，以避免長時間單調環境帶來不適，保證高效工作、高質量睡眠。