出艙的背后：天上的每一個(gè)動(dòng)作，地面都要反復(fù)模擬

2021年11月8日，神舟十三號(hào)航天員乘組翟志剛、王亞平成功完成出艙全部既定任務(wù)，出艙活動(dòng)取得圓滿成功。從翟志剛的神七首次出艙，到十三年后的今天，翟志剛再次出艙，王亞平成為中國(guó)首位出艙的女航天員，每一次出艙的背后，都有航天員和無(wú)數(shù)幕后英雄的辛勤汗水和鼎力相托，為了出艙一刻，航天員們都要在地面上經(jīng)歷哪些“魔鬼式訓(xùn)練”？今天就讓我們一起來感受下吧！

神舟十三號(hào)航天員乘組圓滿完成首次出艙活動(dòng)

天上做的每個(gè)動(dòng)作，都有地上的模擬訓(xùn)練

2008年9月27日，神舟七號(hào)航天員翟志剛完成出艙活動(dòng)，成功返回軌道艙，我國(guó)航天員成功實(shí)現(xiàn)首次太空行走，標(biāo)志著中國(guó)成為繼美蘇之后，世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握空間出艙關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)家。

神舟七號(hào)航天員翟志剛出艙

隨著工程邁入空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段，我國(guó)也將有更多的航天員漫步太空。神舟十二號(hào)航天員乘組的兩次出艙，就是一個(gè)開始，隨著神舟十三號(hào)航天員順利實(shí)施出艙活動(dòng)，我國(guó)航天員乘組常態(tài)化開展出艙活動(dòng)的時(shí)代已經(jīng)到來。

與神舟七號(hào)任務(wù)相比，空間站階段的出艙任務(wù)，航天員出艙時(shí)間大大延長(zhǎng)，作業(yè)任務(wù)及其難度也顯著增加：艙外設(shè)備安裝、維護(hù)、維修、更換和試驗(yàn)樣品回收等等，都需要出艙活動(dòng)。

神舟十二號(hào)航天員乘組執(zhí)行出艙活動(dòng)

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神舟十三號(hào)航天員乘組執(zhí)行出艙活動(dòng)

天上做的每一個(gè)動(dòng)作，地上都會(huì)反復(fù)模擬。要形成模擬失重環(huán)境艙外活動(dòng)及作業(yè)訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)，難度之大，可想而知。每一位航天員在進(jìn)入太空?qǐng)?zhí)行出艙活動(dòng)之前，都要在地面經(jīng)歷一番“魔鬼式訓(xùn)練”。通過這一番訓(xùn)練，航天員可熟知艙外航天服和氣閘艙的結(jié)構(gòu)、布局、性能及工作原理，熟練掌握相關(guān)設(shè)備的操作技能，包括正常操作和故障的識(shí)別、判斷與處理；熟練掌握正常出艙程序和應(yīng)急故障處置程序，確保出艙活動(dòng)順利實(shí)施。

訓(xùn)練內(nèi)容有哪些？

出艙活動(dòng)技術(shù)訓(xùn)練包括出艙活動(dòng)基礎(chǔ)理論、專業(yè)理論和操作技能、出艙程序以及出艙任務(wù)等類別的訓(xùn)練，每一類由不同的訓(xùn)練科目組成，既有理論學(xué)習(xí)，又有實(shí)際操作訓(xùn)練，既有單項(xiàng)操作訓(xùn)練，也有程序訓(xùn)練。航天員每次出艙的任務(wù)不同，因此出艙任務(wù)訓(xùn)練的內(nèi)容也是不確定的，要根據(jù)航天員艙外作業(yè)的具體任務(wù)來確定，其他訓(xùn)練科目和內(nèi)容則相對(duì)確定。除理論學(xué)習(xí)外，航天員主要在出艙程序訓(xùn)練模擬器、模擬失重訓(xùn)練水槽、艙外服試驗(yàn)艙、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練器這四個(gè)設(shè)備上，進(jìn)行艙外航天服和氣閘艙出艙活動(dòng)相關(guān)設(shè)備的操作訓(xùn)練及出艙程序訓(xùn)練，包括正常操作和程序訓(xùn)練，以及故障的識(shí)別、判斷和處理訓(xùn)練。

出艙程序訓(xùn)練模擬器

出艙程序訓(xùn)練模擬器是一個(gè)實(shí)物、模擬件與計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合的系統(tǒng)，可以模擬艙外航天服和氣閘艙相關(guān)設(shè)備在使用過程中的大部分狀態(tài)，如艙外航天服壓力制度、服裝和設(shè)備的物理界面、顯示參數(shù)、操作特性、操作信息等，可以給航天員提供逼真的身體觸覺、視覺和聽覺環(huán)境，能進(jìn)行正常狀態(tài)的仿真和典型故障仿真，包括艙外航天服、氣閘艙相關(guān)設(shè)備和艙門檢漏儀器故障。利用出艙程序訓(xùn)練模擬器，航天員除進(jìn)行艙外航天服和氣閘艙設(shè)備操作訓(xùn)練外，主要進(jìn)行正常出艙程序訓(xùn)練和故障處置程序訓(xùn)練。

模擬失重訓(xùn)練水槽

模擬失重水槽可以給航天員提供模擬失重的訓(xùn)練環(huán)境，這對(duì)于出艙活動(dòng)訓(xùn)練，特別是艙外行走、出艙裝配和維修等艙外作業(yè)，是最為有效的訓(xùn)練手段。模擬失重訓(xùn)練水槽規(guī)模龐大，可將1：1的空間站或飛船模型放置其中。訓(xùn)練時(shí)，潛水員可以通過調(diào)整航天員水槽訓(xùn)練服上的配重鉛塊數(shù)量或位置來進(jìn)行配平，以便調(diào)整航天員的姿態(tài)，模擬失重環(huán)境的操作效應(yīng)。通過模擬失重訓(xùn)練水槽訓(xùn)練，可以使航天員體驗(yàn)和熟練掌握模擬失重狀態(tài)下身體的運(yùn)動(dòng)與姿態(tài)控制以及出艙活動(dòng)操作的特點(diǎn)、方法、技巧，包括開關(guān)艙門、出艙和進(jìn)艙、艙外行走、艙外作業(yè)，如安裝新的設(shè)備、修理和更換部件等。

神舟十三號(hào)航天員乘組進(jìn)行水下訓(xùn)練

艙外服試驗(yàn)艙

艙外服試驗(yàn)艙能模擬空間環(huán)境的真空，是航天員出艙活動(dòng)訓(xùn)練的重要設(shè)備。航天員在艙內(nèi)主要進(jìn)行常壓和低壓條件下的正常出艙程序訓(xùn)練和故障訓(xùn)練，其中常壓訓(xùn)練是為低壓訓(xùn)練做準(zhǔn)備。從安全角度考慮，首先進(jìn)行常壓訓(xùn)練，之后再安排相同科目?jī)?nèi)容的低壓訓(xùn)練。

低壓訓(xùn)練一般設(shè)置53千帕和10帕兩種工況。53千帕低壓訓(xùn)練既可安排正常出艙程序訓(xùn)練，也可安排故障處置訓(xùn)練。10帕低壓訓(xùn)練一般是進(jìn)行正常出艙程序訓(xùn)練，其間穿插安排打開水升華器等操作。通過低壓訓(xùn)練，一方面可以考察和訓(xùn)練航天員對(duì)近似真空環(huán)境的適應(yīng)能力和工作能力，突破心理障礙，在心理上做好執(zhí)行出艙活動(dòng)任務(wù)的準(zhǔn)備，另一方面也可使航天員感受真實(shí)低壓情況下的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和服裝溫度調(diào)控情況。

虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練器

虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練器能夠完整地模擬航天員在軌工作，模擬出艙活動(dòng)等，并可與地面人員進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練演練，每次上天之前，航天員乘組在地面至少要進(jìn)行出艙全流程演練2－3次。

除了上述提到的各類針對(duì)性專項(xiàng)訓(xùn)練，航天員還需要進(jìn)行的就是身體力量訓(xùn)練，航天員的力量訓(xùn)練包括上肢力量訓(xùn)練和核心力量訓(xùn)練。航天員在太空失重環(huán)境中如開展工作，或者艙外作業(yè)（攀爬、設(shè)備安裝等）都更加依靠上肢力量，而這種力量訓(xùn)練不僅要練，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，測(cè)算要達(dá)到的具體標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)了解，中國(guó)航天員的上肢力量數(shù)據(jù)與皮劃艇、體操等專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)后得到的結(jié)論是：航天員的數(shù)據(jù)不亞于專業(yè)運(yùn)動(dòng)員。

據(jù)了解，已經(jīng)返回地面的神十二乘組在完成了兩次出艙任務(wù)后，積累了一定經(jīng)驗(yàn)，他們通過與神十三乘組天地通話以及返回后開展座談的方式，進(jìn)行了充分交流，為神舟十三號(hào)乘組分享了在軌獲取的經(jīng)驗(yàn)和感受，特別是針對(duì)出艙活動(dòng)交流了天地差異該注意的事項(xiàng)，神舟十三號(hào)乘組對(duì)此在地面也提前開展了相應(yīng)訓(xùn)練，為提前進(jìn)入狀態(tài)、順利執(zhí)行任務(wù)打下基礎(chǔ)。