9月1日，神舟十四號(hào)航天員陳冬、劉洋成功從問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙，開始艙外活動(dòng)。這是我國航天員在中國空間站進(jìn)行的第五次出艙作業(yè)，也是首次從問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙實(shí)施艙外活動(dòng)。相比較中國空間站前四次的出艙作業(yè)，第五次有哪些變化?航天員在太空中“干活”，為什么不會(huì)飄走?記者特邀南京航空航天大學(xué)的專家進(jìn)行了解析。

出艙是從上往下“鉆”，首先看到地球景象

此前，中國空間站已經(jīng)進(jìn)行了四次出艙作業(yè)，航天員都是從天和核心艙的節(jié)點(diǎn)艙出艙。第五次出艙和前四次相比，最大的變化或許是航天員的舒適程度。根據(jù)已經(jīng)公開的信息，相比此前的天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙，更新?lián)Q代后的“大房間”——問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙活動(dòng)空間更大、更便捷，航天員們可以更從容地走出家門、遨游太空。不同于以往的從下往上“爬”，從問天氣閘艙出艙是從上往下“鉆”，因此，神十四航天員出艙后不會(huì)先看到星空，而是會(huì)率先看到地球景象。

出艙期間，兩位航天員需要完成安裝腳限位器和艙外工作臺(tái)等工作，還將在小機(jī)械臂的支持下，進(jìn)行問天實(shí)驗(yàn)艙擴(kuò)展泵組安裝、問天實(shí)驗(yàn)艙全景相機(jī)抬升等作業(yè)，并開展艙外自主轉(zhuǎn)移應(yīng)急返回能力驗(yàn)證。

值得一提的是，本次出艙的兩位航天員中，有一位女性航天員劉洋。身著新一代艙外航天服出艙，圓滿完成了既定的出艙作業(yè)任務(wù)。此前，航天員王亞平也曾成功出艙，成為中國首位實(shí)施出艙活動(dòng)的女航天員。南京航空航天大學(xué)航天學(xué)院教授聞新告訴記者，此前在國際空間站里，雖然也有女性航天員的身影，但她們出艙的次數(shù)很少。“這是因?yàn)榕越邮茌椛涞拈撝狄陀谀行?，因此在太空作業(yè)時(shí)，身著航天服的男性會(huì)更加適合。但我國能夠兩次安排女性航天員出艙，充分說明我國在艙外航天服的設(shè)計(jì)上有了更完善的設(shè)計(jì)，尤其是在抵擋輻射方面更加安全。這也是航天綜合實(shí)力的一種展現(xiàn)。”

航天員出艙為什么不會(huì)“飄走”?

在失重的太空中，航天員在空間站里活動(dòng)都靠“飄”。因此有讀者提出疑問，航天員出艙進(jìn)入太空，為什么不會(huì)“飄走”?專家告訴記者，無論是在空間站的艙內(nèi)還是艙外，科研人員都安排了好多個(gè)“把手”，航天員“飄”起來移動(dòng)是需要借力來完成的，因此，只需要握緊把手，便可以成功實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。艙外航天服也有安全繩做保障。

最重要的一點(diǎn)，航天員在進(jìn)入太空前，為了確保失重環(huán)境下作業(yè)的準(zhǔn)確無誤，需要在地球上經(jīng)歷艱苦的水下訓(xùn)練考驗(yàn)。

聞新教授介紹，水下訓(xùn)練鍛煉的正是航天員在失重環(huán)境下的工作能力。水下環(huán)境里，因?yàn)楦×椭亓ο嗟窒蒲泄ぷ髡呖梢詾楹教靻T模擬出失重的狀態(tài)。在失重的環(huán)境下吃飯、工作，甚至是穿脫航天服都是“難題”。

記者了解到，航天員的水下訓(xùn)練，有南航科研人員的貢獻(xiàn)。應(yīng)航天員中心、上海宇航系統(tǒng)工程研究所委托，南航機(jī)電學(xué)院張得禮副教授領(lǐng)銜課題組參與研制了“水下機(jī)械臂及其智能控制系統(tǒng)”，該系統(tǒng)逼真地模擬了空間站出艙活動(dòng)的機(jī)械臂轉(zhuǎn)運(yùn)以及定點(diǎn)作業(yè)支持工況，是出艙活動(dòng)任務(wù)工程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和航天員訓(xùn)練的重要保障。

在航天員中心總體單位指導(dǎo)下，上海宇航系統(tǒng)工程研究所聯(lián)合課題組經(jīng)過技術(shù)途徑仿真驗(yàn)證、總體方案設(shè)計(jì)、工程實(shí)施、調(diào)試聯(lián)試以及試運(yùn)行，創(chuàng)新性研制出了國內(nèi)首臺(tái)10米級(jí)水下大作業(yè)空間、高可靠性、高安全性水下機(jī)械臂。

其中，課題組面向模擬失重環(huán)境的中性浮力水槽航天員訓(xùn)練任務(wù)，開展了水下機(jī)械臂控制系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)以及供配電支持系統(tǒng)的學(xué)術(shù)研究與工程研制。據(jù)介紹，課題組研制的內(nèi)容作為整系統(tǒng)核心指揮樞紐。突破了基于多傳感融合和基于優(yōu)化算法的水下路徑規(guī)劃技術(shù)、水下機(jī)械臂人機(jī)交互控制技術(shù)、虛擬孿生的大尺寸空間碰撞檢測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)、水下安全監(jiān)控技術(shù)等，有力保障了整系統(tǒng)的可靠、高效運(yùn)行，是水下機(jī)器人控制技術(shù)在載人航天模擬失重訓(xùn)練應(yīng)用的一次突破。(楊甜子)