航天員在太空中“干活”，為什么不會“飄”走？

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

出艙是從上往下“鉆”，首先看到地球景象

此前，中國空間站已經進行了四次出艙作業，航天員都是從天和核心艙的節點艙出艙。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。根據已經公開的信息，相比此前的天和核心艙節點艙，更新換代后的“大房間”——問天實驗艙氣閘艙活動空間更大、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先看到星空，而是會率先看到地球景象。

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等工作，還將在小機械臂的支持下，進行問天實驗艙擴展泵組安裝、問天實驗艙全景相機抬升等作業，并開展艙外自主轉移應急返回能力驗證。

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任務。此前，航天員王亞平也曾成功出艙，成為中國首位實施出艙活動的女航天員。南京航空航天大學航天學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，但她們出艙的次數很少。“這是因為女性接受輻射的閾值要低于男性，因此在太空作業時，身著航天服的男性會更加適合。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計上有了更完善的設計，尤其是在抵擋輻射方面更加安全。這也是航天綜合實力的一種展現。”

航天員出艙為什么不會“飄走”?

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

最重要的一點，航天員在進入太空前，為了確保失重環境下作業的準確無誤，需要在地球上經歷艱苦的水下訓練考驗。

聞新教授介紹，水下訓練鍛煉的正是航天員在失重環境下的工作能力。水下環境里，因為浮力和重力相抵消，科研工作者可以為航天員模擬出失重的狀態。在失重的環境下吃飯、工作，甚至是穿脫航天服都是“難題”。

記者了解到，航天員的水下訓練，有南航科研人員的貢獻。應航天員中心、上海宇航系統工程研究所委托，南航機電學院張得禮副教授領銜課題組參與研制了“水下機械臂及其智能控制系統”，該系統逼真地模擬了空間站出艙活動的機械臂轉運以及定點作業支持工況，是出艙活動任務工程實驗驗證和航天員訓練的重要保障。

在航天員中心總體單位指導下，上海宇航系統工程研究所聯合課題組經過技術途徑仿真驗證、總體方案設計、工程實施、調試聯試以及試運行，創新性研制出了國內首臺10米級水下大作業空間、高可靠性、高安全性水下機械臂。

其中，課題組面向模擬失重環境的中性浮力水槽航天員訓練任務，開展了水下機械臂控制系統、人機交互系統以及供配電支持系統的學術研究與工程研制。據介紹，課題組研制的內容作為整系統核心指揮樞紐。突破了基于多傳感融合和基于優化算法的水下路徑規劃技術、水下機械臂人機交互控制技術、虛擬孿生的大尺寸空間碰撞檢測預測技術、水下安全監控技術等，有力保障了整系統的可靠、高效運行，是水下機器人控制技術在載人航天模擬失重訓練應用的一次突破。(楊甜子)