中央紀委國家監委網站 柴雅欣
8月20日，神舟十二號三名航天員再次執行出艙任務，聶海勝、劉伯明出艙作業，主要安裝艙外的熱控擴展泵組、抬升艙外全景攝像機以及組裝艙外工具箱，湯洪波留在艙內執行指揮與協作任務。
推開太空的“門”，眼前是怎樣的風景？想在太空漫步，航天員要經歷怎樣的考驗？相比于神舟七號中國首次太空行走，空間站階段的有何異同？對此，記者專訪了國際宇航聯空間運輸委員會副主席、中國航天科工集團二院研究員楊宇光。
問: 航天員為何要進行出艙活動？在艙外，航天員都可以做些什么？
楊宇光：載人航天有三大基本技術，分別是天地往返技術、交會對接技術和艙外活動技術（也叫“太空行走”）。既然是基本技術，就表明它非常重要。回顧載人航天發展歷程，艙外活動始于1965年，前蘇聯宇航員阿列克謝·列昂諾夫進行了人類第一次艙外活動，當時發展這項技術主要是為登月。從50年代后期開始，美國和前蘇聯展開激烈的太空競賽，目標是將人類送上月球，那就必須解決出艙活動技術，航天員才能走到月球表面開展活動。
實現載人登月后，出艙技術陸續應用在空間站建設和其他航天活動中。空間站建造方面，在美國“天空實驗室一號”、前蘇聯的“禮炮號”和“和平號”空間站以及正在運行的國際空間站的組裝建造過程中，航天員出艙活動都功不可沒，甚至還能力挽狂瀾。比如，美國“天空實驗室一號”入軌后發生嚴重故障，多虧后來發射阿波羅飛船，三位宇航員出艙維修，才使它恢復了正常工作。
除了航天器維修維護，出艙的意義還在于開展科學研究，包括采集科研樣本、安放科研設備等。總的來說，無論是載人登月、在月球表面開展科學考察，還是在空間站進行設備測試、維修和科研活動，出艙技術都不可或缺。
問：為了順利完成出艙任務，航天員必須做“多面手”。他們都要做哪些準備，掌握哪些技能？
楊宇光：早期航天活動，幾乎所有航天員都從空軍飛行員中挑選，一方面是因為他們身體素質好，另一方面，駕駛飛機操作極其復雜，他們在復雜操作、緊急情況處理方面很有經驗。
艙外活動對航天員主要提出兩方面要求。第一，航天員要具備航天器維修維護和開展科學實驗的科學素養，知識儲備和操作能力都要有；第二，艙外環境特殊，失重或者微重力條件嚴重限制人的行動，如果沒經過適應性訓練就很難在太空進行操作。
從航天歷史上看，1965年，前蘇聯宇航員列昂諾夫完成人類首次太空行走后，美國宇航員愛德華·懷特也進行了太空行走，但完成情況都不理想，沒有達到預期目標。到了1966年，雙子星座12號任務中，美國宇航員巴茲·奧爾德林進行了美國雙子星座計劃的最后一次太空行走，非常成功，持續了兩個多小時。
為什么這次太空行走如此成功？一個重要原因在于奧爾德林是潛水的愛好者。大家知道，人在水中的漂浮狀態和失重狀態非常相似。潛水經驗幫助奧爾德林駕輕就熟地完成太空行走。也正因如此，“中性浮力水槽”成為開展航天員訓練的“標配”。
這種環境對人的體力消耗極大。每一次水槽訓練后，航天員們都是渾身大汗，中午吃飯累得連筷子都拿不起來。但也只有經過這樣的訓練，他們才能“舉重若輕”地完成出艙任務。
問：我們看到，航天員在艙內和艙外穿的航天服不一樣。艙外航天服是不是也有講究？
楊宇光：太空行走是高風險行為，艙外航天服必須提供全方位保護。它相當于一個縮微的獨立航天器。我們看到，神舟十二號航天員準備出艙時，并非一開始就穿上我們乳白色的艙外航天服，而是先穿上一個藍色的、帶有很多管子的衣服，我們稱之為“通風液冷服”，它將水作為冷卻液來冷卻身體散發的熱量。由于艙外航天服需要屏蔽艙外空間輻射、高低溫真空環境等惡劣條件，因此它的密閉性強，但散熱性不佳。人在艙外活動的時候活動量極大，由此產生的熱量必須及時帶走，光靠通風是不夠的，還需要用導熱性更強的液體。這只是一個方面，航天服非常復雜，航天員也要進行相關訓練，絕不是簡單的“穿衣服”而已。
問：神舟十二號出艙任務時間，明顯比神舟七號的時候長了很多。空間站階段的航天員出艙任務和神舟七號相比，有何不同？這是否意味著我國艙外活動技術有了大幅提高？
楊宇光：神舟七號時，中國航天員首次完成太空行走，相當于解決了有無問題。以氣閘艙為例，航天員從艙內的正常大氣壓環境走向艙外真空環境，需穿過氣閘艙進行過渡，氣閘艙逐步泄壓到真空狀態后才能打開艙門出艙。神舟七號飛船由軌道艙、返回艙和推進艙三艙組成，它將軌道艙作為氣閘艙使用。神舟飛船返回艙加上軌道艙的內部容積只有約7立方米，后來我也聽劉伯明做過報告，他們進行各種操作，手幾乎只能沿著航天服的縫隙移動，可見空間多么狹小。
他們當時也遇到了一些問題，比如出艙時艙門打開困難，還有傳感器故障導致虛報火警。航天活動的復雜性和高風險性由此可見一斑，所以說，在相當有限的的條件下，翟志剛成功出艙揮舞五星紅旗，并把艙外的一個樣本取回艙內，無疑是中國航天的重要里程碑。
相較之下，神舟十二號的氣閘艙（天和核心艙的節點艙）更寬敞、出艙艙門開啟更順暢，同時還肩負著更多關鍵技術驗證工作。比如機械臂操作、緊急情況返回、科學儀器安裝等等，操作比之前復雜得多。應當說，從整個飛行任務的意義來看，神舟十二號出艙任務對于關鍵技術驗證和掌握意義更大，也為后續的空間站建設和科學實驗活動奠定了良好基礎。
問：您剛才也提到了機械臂，它被稱作目前同類航天產品中復雜度最高、規模最大、控制精度最高的空間智能機械系統。它能發揮哪些作用，在艙外活動中扮演什么角色？國際空間站是否也有機械臂，它是不是空間站必備的工具？
楊宇光：機械臂最初由加拿大制造，當時也稱“加拿大臂”，最早發展于美國的航天飛機。上世紀80年代初，美國航天飛機首航試飛后，很快就用機械臂進行釋放衛星、抓捕失效衛星等空間操作；在美國哈勃空間望遠鏡的維修、國際空間站的建造、維護、科研中，機械臂也都發揮了重要作用。可以說，只要開展空間站等高復雜度的航天活動，機械臂就是“必選項”。
天和核心艙上配置了一個機械臂，最多能承載25噸的重量，是空間站任務中的“大力士”，我們稱之為“大臂”。將來，問天和夢天實驗艙上還會有“小臂”。大臂長約10米，小臂長5米，兩個機械臂就像兩只手一樣配合操作，組合起來還能形成一個15米長的機械臂，操作范圍更廣，能做更多科研活動。
中國空間站任務分為關鍵技術驗證、組裝建造和運營三個階段，目前正處于關鍵技術驗證階段。我們要驗證機械臂的許多技術。天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙的重量都在20噸以上，這意味著機械臂也必須具備相應的移動能力。
送航天員到艙外特定位置進行操作也是個復雜的過程，我們的機械臂和人的手臂一樣，由7個關節組成，具有7個自由度的活動能力。這7個關節如何進行路徑規劃、選擇一條便捷又安全的路線，也需要做特殊的設計和考慮。
我們還注意到，劉伯明在第一次出艙時還驗證了緊急情況應急返回技術。空間操作風險高，比如航天員站在機械臂上出現了誤操作，機械臂不停向前運動，那是非常危險的，所以必須具備航天員在任何時候都能緊急返回節點艙的能力。
機械臂這樣一個精密而復雜的設備，在太空惡劣的環境里，必須考慮極高溫極低溫、空間輻射、微流星、空間碎片等影響。真空環境里還有干摩擦（也稱“冷焊”）現象，兩個金屬表面如果長時間貼在一起，就會粘在一起就分不開了，這也是要攻克的技術難題。
問：航天員出艙活動是否存在風險？為了盡可能避免風險，我們都做了哪些保障？
楊宇光：從整個人類的載人航天的發展歷史來看，出艙活動的確風險極高，人類第一次出艙就遇到因壓差問題航天服膨脹、宇航員難以返回艙內的嚴重問題。
在航天員保護方面，艙外航天服是“護身鎧甲”。美國“雙子星座”計劃也進行過多次出艙活動，前面幾次都不是非常成功，尤其是當時航天服的散熱設計不太合理，沒有我們剛才提到的通風液冷服，美國航天員賽爾南出艙活動時，由于服內熱量散不出，溫度特別高，他幾乎都要暈過去了。
在太空真空條件下，太陽輻射到一平方米大小的能量是1300多瓦，航天服必須把這個巨大的能量反射掉。現在空間碎片情況越來越嚴重，各種微小空間碎片的軌跡是非常難預報的，它要是穿透了航天服，就會造成航天服失壓，威脅航天員生命。此外，它的壓力保持、供氧、除二氧化碳和有害氣體、濕度和溫度調節，還包括供電等也都很復雜，易出現問題，所以這方面要進行非常多細致的技術攻關和充分的地面實驗。
在緊急情況下，航天員要具備快速（半個小時以內）返回氣閘艙的能力，這也是剛才提到的驗證機械臂相關技術。
總而言之，我們在做任務設計和航天服設計的時候，必須考慮各種非正常突發情況，充分保障我們航天員的生命安全。但是，哪怕我們采取了很多安全措施，出艙活動風險也不可能完全等于0。也正因如此，能夠進行太空行走的航天員，應當說也是航天員中的佼佼者。