□本報(bào)記者 廉穎婷

“感覺地球就在我的眼前，這么近，向我撲面而來。”

9月1日18時(shí)26分，神舟十四號航天員陳冬打開問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙艙門后，激動地說。

9月2日0時(shí)33分，經(jīng)過約6小時(shí)出艙活動，神舟十四號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協(xié)同，完成出艙活動期間全部既定任務(wù)，陳冬、劉洋已安全返回問天實(shí)驗(yàn)艙，出艙活動取得圓滿成功。

此次出艙活動創(chuàng)下多個(gè)“首次”：我國航天員首次從問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙實(shí)施艙外活動，陳冬、劉洋首次執(zhí)行出艙活動任務(wù)，首次使用小機(jī)械臂輔助艙外作業(yè)，航天員首次登上小機(jī)械臂進(jìn)行艙外活動，首次驗(yàn)證問天實(shí)驗(yàn)艙艙外自主轉(zhuǎn)移主路徑，首次應(yīng)用新“神器”艙外云臺照明燈。

圖為9月1日在北京航天飛行控制中心拍攝的航天員陳冬（上）、劉洋（下）開展艙外操作的畫面。 李杰 攝

高科技裝備支持出艙活動

出艙活動，是航天員身著艙外航天服在航天器外進(jìn)行太空行走和作業(yè)的統(tǒng)稱。2008年9月27日，翟志剛在執(zhí)行神舟七號載人飛行任務(wù)時(shí)，完成我國首次出艙活動，這也標(biāo)志著我國成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握航天員出艙活動技術(shù)的國家。

此次出艙活動中，三名航天員分工明確，由陳冬、劉洋開展艙外作業(yè)，蔡旭哲在核心艙內(nèi)配合支持，共同完成問天實(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、艙外自主應(yīng)急返回驗(yàn)證等任務(wù)。

出艙活動的圓滿完成，離不開高科技裝備的支持。9月1日15時(shí)48分，航天員關(guān)閉問天艙段間艙門，隨后陳冬、劉洋身穿“飛天”艙外航天服進(jìn)行出艙前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。新一代“飛天”艙外航天服與第一代相比，具有使用時(shí)間更長、安全可靠性更高、機(jī)動靈活性更好、測試維修性更強(qiáng)的特點(diǎn)。

此次出艙活動中，航天員首次應(yīng)用的新“神器”——艙外云臺照明燈，具備全覆蓋角度轉(zhuǎn)動功能，通過多自由度轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)以及投光燈光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得航天員出艙路徑以及艙外作業(yè)點(diǎn)的照度得到充分保障，成為航天員“太空漫步”的“燈塔”。

氣閘艙帶來出艙新體驗(yàn)

神舟十二號、神舟十三號乘組出艙時(shí)，通過的門是位于空間站核心艙節(jié)點(diǎn)艙的出艙口，艙門口徑為85厘米。本次任務(wù)，航天員首次從問天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙“出門”，艙門口徑達(dá)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?cái)y帶設(shè)備“走出家門、遨游太空”，艙外工作能力大大提升。

這個(gè)更大的“大門”由中國航天科技集團(tuán)有限公司五院空間站結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)抓總研制，看似是簡單的幾何尺寸增大，其實(shí)是一項(xiàng)“剛”與“柔”的平衡。利用杠桿放大原理尋找平衡點(diǎn)，在保持航天員操作力不變的條件下使得直徑1米的艙門實(shí)現(xiàn)密封，研制難度不言而喻。

問天艙氣閘艙出艙口被設(shè)計(jì)在面向空間站的“下方”，航天員從氣閘艙出艙，像是從上往下“鉆”。之前從節(jié)點(diǎn)艙出艙，航天員先看到的是星空，這次先看到的是地球的景象，這也是為什么陳冬在打開艙門時(shí)會說，地球撲面而來。

未來，問天艙氣閘艙將成為整個(gè)空間站系統(tǒng)的主要出艙通道，節(jié)點(diǎn)艙將作為氣閘艙的備份，為航天員執(zhí)行艙外任務(wù)提供支持。

在這次出艙活動中，小機(jī)械臂在輔助航天員出艙方面表現(xiàn)優(yōu)異。空間站機(jī)械臂承擔(dān)著將航天員及相關(guān)設(shè)備工具運(yùn)送至作業(yè)點(diǎn)，并支持航天員完成后續(xù)操作任務(wù)的職責(zé)。在空間站歷次出艙任務(wù)中，航天員通過與核心艙的大機(jī)械臂配合，完成一系列艙外任務(wù)。此次參加出艙任務(wù)的，是問天實(shí)驗(yàn)艙上搭載的小機(jī)械臂，它順利將航天員準(zhǔn)確、穩(wěn)定轉(zhuǎn)運(yùn)至作業(yè)點(diǎn)，再次展現(xiàn)了其運(yùn)動靈活、定位精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。

“機(jī)械伙伴”更安全更好用

當(dāng)神舟十四號航天員乘組圓滿完成首次出艙任務(wù)，關(guān)上艙門、安全“返家”的那一刻，負(fù)責(zé)此次任務(wù)保障的艙外電動工具設(shè)計(jì)師瞬間放松下來。航天科技集團(tuán)五院總裝與環(huán)境工程部艙外維修工具研制團(tuán)隊(duì)，全程參與了航天員出艙天地一體技術(shù)支持工作。直播畫面中，助力航天員艙外維修的工具，就是由這支團(tuán)隊(duì)研制完成的。

圖為9月2日在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十四號航天員陳冬（右）、劉洋（左）結(jié)束出艙任務(wù)返回前揮手致意的畫面。李杰 攝

由于發(fā)射時(shí)火箭對航天器的包絡(luò)限制，相機(jī)抬升支架等艙外結(jié)構(gòu)不能直接展開到位，需要后續(xù)由航天員出艙進(jìn)行調(diào)整與維護(hù)。艙外維修工具就像航天員的“機(jī)械伙伴”，直接影響出艙任務(wù)能否順利進(jìn)行。研制團(tuán)隊(duì)結(jié)合航天員以往的使用體驗(yàn)反饋，包含艙外電動工具在內(nèi)的“機(jī)械伙伴”經(jīng)過多次迭代設(shè)計(jì)，讓它們更可靠、更好用、具有更多功能。

設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)師曾感慨：“由于可參考的經(jīng)驗(yàn)太少，設(shè)計(jì)起來才發(fā)現(xiàn)有多難?！?/p>

這是因?yàn)?，在失重狀態(tài)下，航天員出艙時(shí)僅能靠扶手和腳部限位器調(diào)整姿態(tài)，工具和人的受力情況都與地面使用工具相去甚遠(yuǎn)；由于航天員身著厚重的出艙服，且只能單手操作艙外電動工具，設(shè)計(jì)師需要對每一個(gè)抓握、按壓、旋擰操作進(jìn)行反復(fù)研究以保證任務(wù)順暢推進(jìn)；出艙任務(wù)處于艙外復(fù)雜的真空和高低溫交變環(huán)境中，艙外電動工具集電路、電機(jī)、電源、熱控、機(jī)構(gòu)等組件于一體，必須保證所有組件在如此嚴(yán)苛的環(huán)境條件下正常且穩(wěn)定工作；執(zhí)行任務(wù)全程要保證所有零件不會“逃走”成為太空垃圾，避免給空間站長期在軌穩(wěn)定運(yùn)行埋下安全隱患。

研制團(tuán)隊(duì)連續(xù)幾周，復(fù)核航天員在軌仿真位姿變化的每一幅場景，精準(zhǔn)定位艙外電動工具在軌應(yīng)用的20余種在軌溫度變化工況，最終圓滿完成艙外電動工具的設(shè)計(jì)工作。