太空出舱

　　你被紧紧地包裹在航天服里……只能从耳机里听到收音机噼噼啪啪的响声……从氧气管里深吸空气……你的鼻子离面窗只有几毫米远。你在压力服里漂浮，将要打开航天器舱门进入太空。你因过山车般的发射而兴奋，几分钟之后因经受微重力而微笑，出神地凝视着航天器窗外的景象。但是现在，穿着现代的盔甲装，你面临新的挑战：像宇宙中的卫星一样进入太空。＜br＞舱门打开一道缝隙，令人眼花缭乱的太阳光一涌而入，使你想起电焊机锐利的蓝光。随着舱门摇摆着打开，一片片细小的碎片不可思议地出现在你周围。你必须做的就是从舱门走出去，也可以称你为太空行走者。你向舱门外探出头，短暂的几秒钟，盯着几百公里之外的地球。但是你同航天器有脐带相连，你知道所能做的一切就是随它去，信任航天器的轨道结构相信自己不会跌到地球上去。＜br＞20世纪早期，“苏联航天学之父”康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）绘制了身着航天服的人使用气闸舱退出航天器，然后围绕航天器“跳舞”的图画。这些图画在他的作品《太空漫游》（Album of Space Travels）中公开发表。但是，直到大约40年以后的1965年3月18日，这一活动才得以实现。苏联航天员阿里克谢·列昂诺夫（Alexei Leonov）——太空行走第一人，也可称做艺术家——后来回忆了他进入太空的第一步：“无限广阔的太空在我面前展开，美得难以形容。我第一次从太空中遥望地球，它宏伟壮丽，看起来很平坦。只有曲线形的边缘提醒我，那是地球。虽然隔着厚厚的滤光镜，我还是能看到明亮的云、蔚蓝的黑海、绵延的海岸线和高加索山脉。离开飞船进入太空的时刻到来了，我们为这一时刻的到来准备已久，我们对这一时刻有太多想象。我从容地爬出舱门，轻轻将自己推离舱门，越移越远。我看到了宇宙的宏伟壮观。在地球旁边的天空渐渐地从深紫罗兰色变为深不可测的天鹅绒般的黑色，天空中的星星一闪也不闪。我认出了伏尔加河、乌拉尔山脉……然后我看到了鄂毕湾和叶尼塞河，就像是游过辽阔的彩色地图。”（节选自《月球上的人》（Man on the Moon），作者：彼得·费尔利（Peter Fairley），1969出版）列昂诺夫只在航天器外待了几分钟，但是他为人类第一个“打开了太空之门”。就像尤里·加加林（Yuri Gagarin）成为所有的太空探索者的先驱一样，阿里克谢·列昂诺夫的开拓性成就开创了出舱活动的先河。＜br＞太空出舱前言齐奥尔科夫斯基意识到，要探索其他行星，必须开发合适的航天服：让穿着者能够活动，在行星表面行走。49年以后的1969年7月20日，两名美国航天员进行了另一个天体的首次旅行。尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）向地球上着迷的电视观众和广播听众描述了人类首次踏上另一个世界的印象：“我在梯子的脚下，登月舱着陆支架只在月球表面嵌入1～2 英寸……随着你的接近，月面看起来有细密的纹理，几乎像粉末一样……有时非常细。现在我要走下登月舱了。我的一小步，对人类来说是一大步。月面尘土很细，是粉末状的……我可以随意用足尖挑起。尘土像木炭粉一样薄薄地附着在靴子的底部和边缘上。我陷进去大约1/8 英寸，但我可以看到靴子和行走的脚印。看来行走没有问题。”＜br＞从地球穿过太空到达月球，再到火星。列昂诺夫关于宇宙的精彩描述给我们留下了深刻的印象，我们带着敬畏聆听了阿姆斯特朗登上月球的讲话……但是此刻，登上火星的第一人会讲什么，我们只能猜测。毫无疑问，看到人类跨过火星平原的新奇迹将激励新一代探索者继续进行深入太空的旅行。＜br＞

　　戴维？J？谢勒，航天信息服务公司（Astro Info Service）主任。航天信息服务公司成立于1982年，为越来越多的选择太空飞行而接受航天训练的人员提供最新的信息。从20世纪70年代起，戴维已经出版了一系列个关于载人航天的各个方面的图书，包括：《Appllo》、《Soyuz：A Universal Spacecraft》、《Mars walk One：First Steps on A New Plant》、《Skylab：America's Space Station》、《Women in Space：Following Valentina》、《Walking in Space》等。

第1章 理论接受检验1
1.1梦想与渴望 1
1.1.1对探索的梦想2
1.1.2科学进入科幻小说4
1.1.3理论家的贡献6
1.1.4齐奥尔科夫斯基的舱外系留活动6
1.1.5在太空中出舱8
1.1.620世纪50年代：火星来客和科幻小说的影响10
1.1.7《登陆月球》和《科利尔》杂志12
1.1.8英国星际协会的作品12
1.1.9H·E·罗斯和R·A·史密斯的作品13
1.2适应太空 19
1.2.1首批航天服20
1.2.2太空时代的科幻小说20
参考文献21
第2章 发展技术23
2.1进步的阶梯24
2.1.1火星航天员25
2.1.2后东方号时代25
2.1.3NASA先进的载人航天项目26
2.1.4水星Mark 2号变更为双子星座号27
2.1.5苏联出舱活动计划28
2.2早期设备30
2.2.1出舱方式：用气闸舱还是舱门31
2.2.2伏尔加气闸舱33
2.2.3双子星座号出舱活动舱门34
2.2.4第一件出舱活动航天服35
2.2.5金鹰航天服35
2.2.6G4C航天服37
2.3进入太空的第一步38
2.3.1第一次出舱活动38
2.3.2要克服的障碍41
2.3.3助力枪44
2.4双子星座号出舱活动计划45走出舱外，进行活动45
2.5学习曲线46
2.6双子星座号出舱活动的成果49
2.7从先驱者身上得出的结论52
参考文献53
第3章 专业工具57
3.1扩展能力58
3.2出舱方式59
3.2.1舱门59
3.2.2气闸舱61
3.3航天服和生命保障系统62
3.3.1航天服62
3.3.2脐带 74
3.3.3背包 74
3.4机动装置 75
3.4.1双子星座号 75
3.4.2苏联航天员机动单元 (上升号飞船/钻石号空间站)83

3.4.3机动单元M509(天空实验室)85
3.4.4足控机动单元(天空实验室)89
3.4.5载人机动单元(STS-41B，41C和51A)91
3.4.6苏联载人机动单元(和平号和联盟TM-8)100
3.4.7出舱救援简化辅助设备(航天飞机和国际空间站) 102
3.5约束和支持105
3.5.1双子星座号105
3.5.2航天飞机约束装置和系索106
3.5.3操作器和吊杆106
3.6工具箱114
3.6.1工具运送器114
3.6.2表面探测工具 115
3.6.3样品回收容器122
3.6.4摄录器材126
3.6.5飞行中的维修工具127
3.6.6空间站出舱活动工具箱131
3.7运输132
阿波罗月面机动设备132
参考文献141
第4章 熟能生巧143
4.1有需求的地方144
4.1.1上升号和联盟号：一项新的技能144
4.1.2双子星座号：一个学习的曲线145
4.1.3飞向月球145
4.1.4天空实验室：训练是为了救援146
4.1.5礼炮号与和平号空间站：例行操作146
4.1.6航天飞机：扩展极限147
4.1.7国际空间站：新的挑战147
4.1.8面向未来的训练148
4.2训练方式148
4.3计划149
4.4出舱活动任务的整合153
4.5 1g重力模拟155
4.5.1装置检查155
4.5.21 g重力演练155
4.5.3低压舱测试159
4.5.4空气支撑平台161
4.5.5身体防护带装置162
4.5.6地质训练164
4.6零重力飞行器训练168
4.6.1NASA的KC-135失重飞机168
4.6.2苏联飞行试验室172
4.6.3欧洲空客A-300计划174
4.7水下训练设备175
4.7.1早期研究176
4.7.2在兰利研究中心的模拟176
4.7.3中性浮力模拟器(马歇尔航天飞行中心)178
4.7.4水下再现训练设施(休斯敦)180
4.7.5索尼·卡特水下训练设施(休斯敦)183
4.7.6水下实验室(莫斯科)187

4.7.7日本水槽189
4.8特殊/专用训练设备190
4.8.1遥控操作系统出舱活动训练190
4.8.2载人机动单元模拟器192
4.8.3出舱活动救援简化辅助设备194
4.9在轨训练195
4.10虚拟出舱活动196
4.11结论197
参考文献197
第5章 表面探测199
5.1“……人类登陆月球”200
5.1.1早期研究201
5.1.2阿波罗号出舱活动204
5.1.3影响阿波罗号出舱活动的因素205
5.2竞赛：苏联载人登月计划213
5.2.1联盟号出舱活动转移(1969年1月)214
5.2.2一次成功的L3示范216
5.2.3登月航天员219
5.3宏伟的荒芜220
5.3.1红色月球车的金色制动器221
5.3.2登月(1969年7月—1972年12月)224
5.3.3失败的阿波罗号225
5.4登月活动收获：阿波罗号的经验(1969—1972年)226
5.4.1计划227
5.4.2训练228
5.4.3出舱活动准备229
5.4.4出去和进来230
5.4.5设备部署和转移231
5.4.6灵活性232
5.4.7土壤结构236
5.4.8工作量237
5.4.9阿波罗月面实验装置/早期阿波罗月面实验装置239
5.4.10照相机242
5.4.11地质概况244
5.4.12适宜居住249
5.4.13尘埃251
5.4.14勘测者3号252
5.4.15仪式253
5.5深空出舱活动253
5.6重返月球254
参考文献258
第6章 空间站支持261
6.1空间站的太空行走262
6.1.1舱外工作263
6.1.2载人轨道实验室的出舱活动263
6.1.3载人轨道实验室实验P6的出舱活动264
6.1.4载人轨道实验室实验P7266
6.1.5载人轨道实验室出舱活动训练267
6.1.6阿波罗应用268
6.2轨道车间的出舱活动计划269

6.2.1早期的阿波罗应用项目出舱活动计划271
6.2.2阿波罗望远镜基座出舱活动概念的研究273
6.2.3出舱活动系统的进展275
6.2.4传输模式的评估276
6.2.5最终天空实验室阿波罗望远镜基座出舱活动系统的开发279
6.3从天空实验室进行的出舱活动(1973—1974年)281
6.3.1天空实验室计划的出舱活动项目282
6.3.2营救飞船：第1次出舱活动283
6.4天空实验室出舱活动任务286
6.4.1阿波罗望远镜基座287
6.4.2试验289
6.4.3双极装置291
6.4.4目测观察291
6.4.5拍摄科胡特克彗星292
6.4.6天空实验室的最后一次出舱活动：收尾活动292
6.4.7小结293
6.5礼炮号空间站接管太空(1977—1986年)299
6.5.1早期的礼炮号空间站300
6.5.2苏联空间站出舱活动设备的演化303
6.5.3礼炮号空间站上执行的出舱活动306
6.5.4计划中的第一个奥兰/DOS 出舱活动307
6.6礼炮号空间站的出舱活动操作(1977—1986年)308
6.6.1第一次礼炮号空间站出舱活动308
6.6.2礼炮号空间站出舱活动操作310
6.6.3试验310
6.6.4评估、检查和观察313
6.6.5意外事件318
6.6.6构建320
6.6.7一个主要的修补323
6.6.8小结325
6.7早期空间站的出舱活动：结论326
参考文献328
第7章 空间服务需求331
7.1航天飞机时代(1981—2012年)332
7.1.1航天飞机出舱活动时机334
7.1.2航天飞机轨道器为出舱活动提供补给335
7.1.3航天飞机出舱活动能力要求338
7.1.4典型的航天飞机出舱活动时间表339
7.1.5轨道器出舱活动计划飞行测试340
7.1.6早期应急出舱活动343
7.1.7出舱活动中航天员的作用及职责344
7.1.8出舱活动技能的研发346
7.1.9STS-5：太空出舱活动尝试受挫347
7.1.10STS-6：出舱活动首获成功348
7.2航天飞机出舱活动服务于卫星运行(1984—1997年)350
7.2.1多任务模块化航天器350
7.2.2开创新局面353
7.2.3再创佳绩356
7.2.4轨道服务站361
7.2.5营救与修复363

7.2.6小结380
7.3为哈勃太空望远镜提供服务的能力385
7.3.1出舱活动计划385
7.3.2哈勃太空望远镜航天飞机飞行任务390
7.3.3从哈勃太空望远镜出舱活动中获得的经验和观察397
7.3.4小结400
7.4对航天飞机出舱活动的评价401
参考文献402
第8章 空间综合基础设施 405
8.1和平号空间站(1986—2001年)406
8.1.1和平号空间站上的出舱活动(1987—2000年) 407
8.1.2走出和平号空间站408
8.1.3和平号空间站的经验411
8.1.4小结429
8.2国际空间站的出舱活动：大规模建设436
8.2.1早期的研究和模拟438
8.2.2出舱活动和自由号空间站445
8.2.3技术研发452
8.3国际空间站出舱活动情况(1998—2002年)457
8.3.1气闸舱或对接舱 458
8.3.2出舱活动之屏障459
8.3.3小结466
参考文献466
第9章 展望未来469
9.1国际空间站：轨道上的前哨地带470
9.2航天飞机：重返飞行471
9.3太空舱撞击外部修复工具：修理国际空间站474
9.4利用出舱活动能否实施太空营救475
9.5哈勃太空望远镜营救或再入478
9.6机器人和出舱活动479
9.7中国人的出舱活动481
9.8重返月球481
9.9探索火星482
9.10探索无际482
9.11从出舱活动中得到的经验和教训486
参考文献488
附录A 完成太空行走的航天员489
附录B 世界出舱活动日志(1965—2003年)495
参考文献531