眾所周知，截至目前，我國空間站階段的航天員出艙活動已經進行了兩次並取得了圓滿成功。航天員出艙活動與載人天地往返、交會對接一起，被稱為載人航天三大基本技術之一，對發展載人航天事業有着獨特而重要的作用，尤其是在組建空間站、進行太空維護維修和太空救援等任務中作用巨大。
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中國空間站航天員二次出艙 太空大片 就這麼拍！
[第一時間]中國空間站航天員二次出艙 太空大片 就這麼拍！
下面就讓我們一起走近這項危險又浪漫的任務。
我國空間站階段航天員第一次出艙
· 太空環境闖四關 ·
航天員出艙活動也叫太空行走。出艙活動是航天員脫離載人航天器或建在其他天體上的基地，依靠自身攜帶的生命保障系統，在太空中或其他天體表面工作和活動，然後再返回載人航天器或基地的一系列過程的總稱。這裡的載人航天器包括飛船、航天飛機、空間站和登月艙等。
太空行走是航天活動中最危險的任務之一。航天員離開航天器的保護，隻身進入茫茫太空，以近8千米/秒的速度漂浮在軌道上，同時面臨著真空、強輻射、失重和驟冷驟熱交替等嚴酷太空環境的考驗。
首先在真空環境里，航天員如果失去有效防護，15秒內就會因缺氧而喪失意識，30秒內死亡。由於沒有大氣壓力，人體血液和體液會像煮開的水一樣“沸騰”，同時皮膚、組織和器官也會向外膨脹。
其次，太空沒有地球大氣和磁場的屏障，航天員將直接面對各種宇宙輻射，包括太陽耀斑爆發期間噴射出來的太陽射線、銀河系高能粒子，以及紫外線、紅外線、射頻輻射等非電離輻射。這些輻射會對人體造成不同程度的傷害，如果超過安全限值，會導致航天員患放射病，甚至危及生命。
再次，在太空失重環境中，航天員會發生前庭功能障礙，產生暈眩、噁心、嘔吐等“航天運動病”。長期失重會造成人體內鈣、磷、鎂等無機鹽的排泄增加，發生骨質疏鬆和肌肉萎縮。
另外，太空中沒有空氣，對流消失，溫度變化非常劇烈。空間站90分鐘繞地球一圈，一半時間受太陽照射，一半時間受地球阻隔，照射時溫度超過100攝氏度，阻隔時下降到零下100攝氏度。這種驟冷驟熱交替的極端環境下，航天員持續幾個小時的太空行走，是對身體和心理的極大考驗。
航天員太空行走需要直面太空環境這4道關卡，而艙外航天服就是迎接考驗的終極保障。
中國艙外航天服
艙外航天服由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成，其中最複雜的是服裝，從內到外有6層。最裡層是襯裡和尿收集裝置；其次是散熱的液冷通風層；三、四層分別是保持航天服內壓力的加壓氣密層和限制加壓氣密層向外膨脹的限制層；第五層是隔熱層，應對艙外極端溫差變化；最外層是保護層，由多種纖維複合織物製成，具有良好的柔軟性，耐穿透、耐磨損、耐高溫、耐燃燒、耐腐蝕、防輻射，並有其他裝具接口。
除此之外，艙外航天服還提供獨立的背包式生命保障系統、氣液電保障系統、測控和通信裝置，可以說是一個最微型的宇宙飛船。
· 太空行走準備工作 ·
在太空行走之前，航天員的出艙準備工作也非常複雜。他們需要操作上百個設備，對專業知識、操作技能都提出了很高的要求。航天員要清楚任何一個設備的形狀、位置、操作方法、操作要領和關聯動作，出艙前要準備很多天，而且出艙當天還要提前準備數個小時。
中國航天員在檢查艙外航天服
航天員首先穿着艙外服，要進行艙外服的系統檢查和艙外服艙載對接系統檢查，“鑽”進服裝，對服裝進行尺寸調整、氣密性檢查和全性能測試，確保一切正常。“穿衣”過程中，兩名航天員互相配合，一人操作，另一人讀操作手冊確認，確保所有步驟萬無一失。
第二步是開展在軌訓練。穿上艙外服后，航天員要進行移動和各種模擬操作，以體驗失重狀態下移動和操作的特點。雖然在地面上有中性浮力水槽提供失重訓練，但與真正的太空環境相比還是有較大差距。
同時，航天員要找好開艙門的位置和手腳的着力點。在軌訓練過程中，航天員要把整個在軌準備和艙外活動預演一遍，以進一步熟悉出艙程序，但運動量不能太大，以防患上空間運動病。這些工作結束后，航天員將進行一段時間的休息。
最後是過閘程序和開門。航天員通過氣閘艙進出空間站。航天員進入氣閘艙后，關閉內艙門，給艙外服加壓，同時進行吸氧排氮，避免減壓病。
出艙前的準備
氣閘艙慢慢泄壓，泄至3千帕時，艙外服與飛船的氣液組合連接器斷開，服裝轉入完全自主供氧和冷卻。
當氣壓降至1千帕左右，就可以打開外艙門。開門時先解鎖，等到艙內外壓力平衡，再把門完全打開。出艙之前，航天員還要給艙門罩上一個保護罩，避免進出艙發生剮蹭。這個過程中，航天員始終要用一隻手固定身體，只靠單手完成所有動作。
經歷幾個小時的準備，航天員才可以正式開展艙外活動。
· 天地配合太空行走 ·
航天員出艙進行太空行走，會被物理規律所支配，這是極端危險的工作，稍不注意就會被空間站彈飛到太空中，他們需要遵循一整套的行動和技術規範。
根據國內外專家計算和國際空間站的經驗，航天員出艙后將與空間站保持數個不同的相對運動軌跡（和離艙點相關），而航天員的運動軌道通常是呈橢圓形。航天員離艙時所用力度、角度都將影響他在“太空飛行”時的軌道，力度和角度稍有偏差，就會掉入太空中，所以航天員必須擁有豐富的物理知識以及經過千百次的訓練，才能進行太空行走。
中國航天員在進行艙外操作
艙外活動時，航天員要扎牢安全繩索。為了方便航天員移動，空間站艙外專門安裝了扶手，航天員可以像攀岩一樣移動身體，這就要求臂力和體力都很好。我國空間站階段航天員在首次太空出艙行走時，一位通過傳統方式，依靠空間站艙外扶手運動，另外一位通過機械臂輔助運動。與此同時，地面測控中心各分系統密切配合，通過天鏈系列衛星，建立通信連接，為地面實時觀測航天員出艙狀態、航天員與地面之間對話溝通提供了高速話音圖像中繼服務。
在天地協同、艙內外密切配合下，兩位航天員完成了在機械臂上安裝腳限位器和艙外工作台等工作，相互配合開展空間站艙外有關設備組裝等作業，協同完成空間站艙外全景相機抬升操作。
空間站階段第二次出艙活動，兩位航天員先後完成了艙外擴展泵組安裝、全景相機D抬升等任務，全過程順利圓滿，進一步檢驗了我國新一代艙外航天服的功能性能，檢驗了航天員與機械臂協同工作的能力及出艙活動相關支持設備的可靠性與安全性。
我國空間站階段航天員第二次出艙
為了確保航天員太空行走安全，出艙活動也要選擇最佳時間，這就是出艙窗口。
時間選擇要考慮人的安全和設備安全，儘可能安排在陽照區。空間站在近地軌道運行時，多次穿越南大西洋異常區，這一區域的異常輻射對電子設備、儀器有影響，對人體也有較大危害，因此出艙活動安排必須避開該區域。
文/楊詩瑞
本文轉自中國航天報