6月25日,宇航员谢恩·金姆布罗(Shane Kimbrough)和托马斯·佩斯凯(Thomas Pesquet)成功地完成了近7个小时的EVA(舱外活动或太空行走)在国际空间站上安装太阳能电池板。穿上宇航服去执行这样一个技术性和危险的任务需要什么?令人惊讶的是,一个主要的标准是身体尺寸。
EVA能力在NASA的航天飞机时代蓬勃发展。宇航员乘坐机械臂,通过操纵喷气背包,在虚空中漂浮,用手控制卫星,并建造国际空间站(ISS)。他们穿的宇航服是根据20世纪60年代为阿波罗任务首次开发的设计而设计的。
每一套宇航服都是一个人形航天器,其特色是一个装有主要生命维持系统的背包;一件分层加压的外衣,保护宇航员不受太空环境的影响;还有一件“long john”内衣,它可以通过管道让冷冻水在身体上循环,以防止宇航员宇航服内太热。
在1974年设计这些“下一代”宇航服时,NASA选择了模块化的“燕尾服”方法,其中各种组件(上半身、下半身、头盔、手臂和手套)可以混合并匹配,以适合每个宇航员。宇航服有五种尺寸,从特大号到特大号,主要根据男性的体型而定,女性直到1978年才有资格参加NASA的宇航员计划。
47年过去了,金姆布罗和佩斯凯在国际空间站工作时穿着一模一样的宇航服,尽管宇航服的设计寿命只有15年。
如今,美国国家航空航天局的宇航服已经不像是定制的,而更像是折扣商场的余货;在最初由下一代项目制作的18套西服中,只剩下4套完整的西服了。4人在挑战者号和哥伦比亚号的灾难中丧生,还有一些人已经结束了他们的工作生涯,没有人接替他们。
这意味着,要被选去国际空间站进行太空行走,宇航员必须符合两种可供选择的尺码之一:男性中号或男性大号。原定于2019年3月举行的首次全女性EVA不得不推迟,因为只有一套中号宇航服可供选择。2019年10月18日,宇航员克里斯蒂娜·科赫和杰西卡·梅尔成功完成了开创性的太空行走。
大多数舱外活动都是成对进行的,飞行控制员会提前精心安排每位宇航员的活动,以尽量减少“空闲”时间,尽可能高效地完成任务。
每个EVA参与者每小时都要接受10个小时的训练,在一个12米深的水池中,宇航员使用国际空间站的实物模型练习他们太空行走的各个方面。
在实际的舱外活动期间,地面的任务控制人员密切关注宇航员的进展,宇航员可以根据需要与地面控制人员、舱外活动伙伴和国际空间站的宇航员进行交流。
太空是个恶劣的环境。宇航服可以防止辐射、极端温度(从-270℃到+120℃)和小颗粒碎片。为了防范被“太空垃圾”撞击的风险,EVA被安排在低风险时期,这是基于对已知物体的跟踪。
宇航员还必须采取措施避免减压病或“减压病”。就像带水肺的潜水员从深水中快速上升一样,宇航员从加压的空间站过快地移动到压力较低的宇航服中,可能会遭受痛苦,甚至可能致命的氮气气泡在他们的血液中形成。在进行舱外活动之前,宇航员会在国际空间站的气闸中以减压的状态“露营”一晚,以帮助他们在穿上宇航服之前适应环境。
没有人在舱外活动中死亡,但也有几次死里逃生。1965年,苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫(Alexei Leonov)进行了第一次太空行走,他在太空真空中宇航服的膨胀几乎阻止了他再次进入沃斯科德太空舱,几乎以灾难告终。
2013年7月16日,卢卡·帕尔米塔诺(Luca Parmitano)以两个第一载入史册:第一个进行太空行走的意大利人,以及第一个差点在太空溺水的人。在他的舱外活动前一周,他太空服里的一根水管出现了裂缝。但这一信息没有传递到指挥系统,任务控制人员授权他开始EVA。
不到一个小时,卢卡的头盔里就灌进了将近两升水,使他呼吸困难。由于无法从面罩看出去,也无法与同事交流,卢卡说他只能用系绳导航回到安全的气闸。
毫无疑问,他和其他宇航员将热衷于穿上美国宇航局最新的“探索舱外移动单元(xEMU)”宇航服,目前正在为美国宇航局期待已久的登月计划—-阿尔特弥斯计划开发。
希望阿耳特米斯登月者在穿宇航服时有更多选择,这意味着宇航员可以被选择执行任务,因为他们有合适的材料,而受限于合适的尺寸。