“神舟十二號(hào)，我是曙光！”
——我國(guó)空間站階段首次出艙活動(dòng)背后的故事

文／占 康 付毅飛

中國(guó)空間站在地球軌道上

“神舟十二號(hào)，我是曙光！”

對(duì)于我國(guó)在軌航天員來(lái)說(shuō)，“曙光”意味著距離太空400公里高度下航天員系統(tǒng)崗位人員的全力支持。

在空間站階段首次出艙活動(dòng)中，“曙光”指引著他們行走太空的每一步。

2021年7月4日14時(shí)57分，經(jīng)過(guò)約7小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十二號(hào)航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙，標(biāo)志著我國(guó)空間站階段航天員首次出艙活動(dòng)取得圓滿成功。

在直播鏡頭里可以看到，“曙光”指揮全程給在軌航天員發(fā)布口令，在他身邊，有一排穿著藍(lán)色試驗(yàn)服的崗位人員，不斷地相互交流。他們均屬于出艙活動(dòng)支持小組，為了這次出艙活動(dòng)的順利實(shí)施，付出了諸多心血。

“這個(gè)模式非常高效！

針對(duì)空間站階段出艙活動(dòng)任務(wù)復(fù)雜難度大的特性，2021年3月4日，載人航天辦公室決定匯集航天員系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)的相關(guān)責(zé)任總師和崗位支持人員共20余人，組成出艙活動(dòng)聯(lián)合專班，航天員系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師黃偉芬任專班組長(zhǎng)。

專班完成了神舟十二號(hào)任務(wù)航天員出艙活動(dòng)實(shí)施總體方案、出艙活動(dòng)故障預(yù)案、正常情況下協(xié)同程序、應(yīng)急處置協(xié)同程序和最低出艙條件放下準(zhǔn)則等相關(guān)頂層設(shè)計(jì)方案，作為實(shí)施出艙活動(dòng)依據(jù)。

同時(shí)，他們確定了出艙任務(wù)實(shí)施的新工作模式，成立出艙活動(dòng)支持小組，成員由專班成員抽調(diào)組成，在出艙活動(dòng)實(shí)施中給航天員提供支持，并提出決策意見(jiàn)。黃偉芬任小組組長(zhǎng)，航天員系統(tǒng)一名教員擔(dān)任出艙活動(dòng)專項(xiàng)指揮，代號(hào)“曙光”，沿用的是航天員系統(tǒng)調(diào)度的代號(hào)。此外，空間站系統(tǒng)調(diào)度代號(hào)“天和”，測(cè)控系統(tǒng)調(diào)度代號(hào)“北京”。

當(dāng)航天員準(zhǔn)備執(zhí)行出艙任務(wù)時(shí)，從核心艙進(jìn)入節(jié)點(diǎn)艙并關(guān)上兩艙之間的雙向承壓艙門開(kāi)始直到出艙活動(dòng)任務(wù)完成返回核心艙并關(guān)上兩艙之間的雙向承壓艙門結(jié)束，這段過(guò)程由“曙光”指揮全程實(shí)施。

在新型組織指揮模式下，此次出艙任務(wù)呈現(xiàn)出跨系統(tǒng)、跨部門、艙內(nèi)外配合，天地協(xié)同，在軌航天員“01”聶海勝、“02”劉伯明、“03”湯洪波和地面“曙光”“天和”“北京”六方聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)。

任務(wù)結(jié)束后，乘組航天員也對(duì)此次新型指揮模式給了大大的贊。劉伯明開(kāi)玩笑地說(shuō)：“本以為出艙過(guò)程中遇到問(wèn)題，你們會(huì)層層請(qǐng)示上級(jí)并開(kāi)會(huì)呢。沒(méi)想到你們幾個(gè)人2分鐘內(nèi)就給出意見(jiàn)。這個(gè)模式非常高效！”

艙外服能支撐7小時(shí)嗎？“沒(méi)問(wèn)題！”

原計(jì)劃6小時(shí)的出艙活動(dòng)延遲了一個(gè)小時(shí)，當(dāng)出艙活動(dòng)進(jìn)行到5小時(shí)后，大家開(kāi)始擔(dān)心，艙外航天服能不能保證7小時(shí)？

中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心航天服工程室主任、航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張萬(wàn)欣說(shuō)：“沒(méi)問(wèn)題?！?/p>

他們是有備而來(lái)。

為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)艙外服消耗品余量，艙外服支持崗工作人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)消耗品預(yù)測(cè)分析軟件，通過(guò)監(jiān)測(cè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)后續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)。防止萬(wàn)一軟件出現(xiàn)故障，他們還同步進(jìn)行手動(dòng)測(cè)算。經(jīng)預(yù)測(cè)，執(zhí)行出艙任務(wù)的兩套服裝均能保證8小時(shí)以上時(shí)長(zhǎng)，而事實(shí)也驗(yàn)證了這一結(jié)論。

針對(duì)此次出艙活動(dòng)，艙外服支持崗開(kāi)展了詳盡的準(zhǔn)備工作。

為了確保航天員操作快捷無(wú)誤，艙外服支持崗提前一天把所有物資和設(shè)備所處的位置、象限、產(chǎn)品編號(hào)等寫成任務(wù)清單，上傳給航天員。出艙前，崗位人員對(duì)艙外服和相關(guān)艙載設(shè)備進(jìn)行了24小時(shí)測(cè)試，確保供氧、供電、供水、通信等功能正常。尤其服裝氣密性檢查是重點(diǎn)項(xiàng)目，其將直接影響任務(wù)成敗甚至航天員的生命安全。

出艙活動(dòng)當(dāng)天，一套嶄新的乳白色艙外服出現(xiàn)在地面航天員支持廳。崗位人員同步準(zhǔn)備了電產(chǎn)品桌面聯(lián)試現(xiàn)場(chǎng)、艙外服和艙載設(shè)備整體伴飛現(xiàn)場(chǎng)，以便在任務(wù)中萬(wàn)一服裝出現(xiàn)問(wèn)題，能及時(shí)進(jìn)行天地同步排故。

艙外服崗位人員田長(zhǎng)盛說(shuō)：“新一代‘飛天’艙外服從立項(xiàng)到現(xiàn)在，走過(guò)了8年時(shí)間。經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次測(cè)試和優(yōu)化改進(jìn)，這次任務(wù)中完美亮相并圓滿完成任務(wù)，讓我們研制團(tuán)隊(duì)深感興奮和欣慰。在出艙活動(dòng)整個(gè)過(guò)程中，我們也一點(diǎn)都不緊張，因?yàn)槲覀儗?duì)自己的服裝非常有信心?！?/p>

“編寫出艙活動(dòng)手冊(cè)快要了半條命”

如果把出艙活動(dòng)比作一部微電影的話，航天員系統(tǒng)總體崗相當(dāng)于此次出艙活動(dòng)的總編劇，擔(dān)任整個(gè)出艙活動(dòng)任務(wù)的總體設(shè)計(jì)和出艙活動(dòng)手冊(cè)的編制。

出艙活動(dòng)操作手冊(cè)是航天員在整個(gè)出艙過(guò)程中需要嚴(yán)格遵守的行動(dòng)指南。一共有8冊(cè)800來(lái)頁(yè)，中心總體室主任設(shè)計(jì)師王在編寫了其中的5冊(cè)，700頁(yè)左右。王在笑稱：“編寫這些手冊(cè)快要了半條命?！庇捎跁r(shí)間緊，任務(wù)重，產(chǎn)品狀態(tài)定得晚，他要跟各系統(tǒng)協(xié)調(diào)，核實(shí)狀態(tài)，反復(fù)修改，牽一發(fā)則動(dòng)全身，改到他都快崩潰了。這一年，他沒(méi)日沒(méi)夜地泡在辦公室里，實(shí)在太困了就坐椅子上睡幾個(gè)小時(shí)，兩三天不回家是常態(tài)，最長(zhǎng)一次連續(xù)5天沒(méi)離開(kāi)過(guò)辦公室，頭發(fā)熬白了好多根。

王在和出艙有著深厚的淵源。他曾參與編寫神舟七號(hào)任務(wù)的出艙活動(dòng)手冊(cè)，作為志愿者以身試險(xiǎn)參加了第一代“飛天”艙外服低壓試驗(yàn)，作為試驗(yàn)指揮參加了新一代“飛天”艙外服低壓試驗(yàn)。他對(duì)出艙流程再熟悉不過(guò)。

出艙當(dāng)天，總體崗人員全程關(guān)注，記錄航天員在軌工作完成情況和反饋信息，便于后續(xù)優(yōu)化調(diào)整協(xié)同工作模式。王在說(shuō)：“任務(wù)成功，歡欣鼓舞，倍感自豪！”

“完全按照設(shè)計(jì)預(yù)期，正中十環(huán)”

航天員從艙內(nèi)的正常大氣壓環(huán)境走向艙外真空環(huán)境，需穿過(guò)節(jié)點(diǎn)艙進(jìn)行過(guò)渡，將節(jié)點(diǎn)艙分三步逐步泄壓到真空狀態(tài)，才能打開(kāi)艙門出艙；返回節(jié)點(diǎn)艙后，也要分三步逐步復(fù)壓到常壓狀態(tài)，才可以脫掉艙外服。

節(jié)點(diǎn)艙內(nèi)泄復(fù)壓、出艙前后在艙內(nèi)為航天服提供氧氣供應(yīng)、服裝制冷等多項(xiàng)支持工作，主要由環(huán)控生保出艙保障子系統(tǒng)完成。

最難的工作是壓力和氧濃度調(diào)控，由于在節(jié)點(diǎn)艙泄壓階段，艙外服要用氧氣進(jìn)行大流量沖洗，艙內(nèi)氧濃度就會(huì)增加。既要防止氧濃度過(guò)高帶來(lái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，又要防止氧濃度過(guò)低影響航天員呼吸，氧濃度必須控制在0.4kPa內(nèi)進(jìn)行精密調(diào)控。但是艙容較小，壓力變化大，要控制在一個(gè)這么精確的范圍內(nèi)，難度很大。

為此，崗位人員反復(fù)做實(shí)驗(yàn)，計(jì)算各種工況下的壓力、氧濃度數(shù)值，制定曲線表研究規(guī)律并精確進(jìn)行預(yù)調(diào)控。為完成好空間站首次出艙保障任務(wù)，環(huán)控生保技術(shù)組全員一輪輪推演程序、一遍遍故障模擬及對(duì)策驗(yàn)證，不放過(guò)任何疑點(diǎn)，利用地面組合體試驗(yàn)平臺(tái)就進(jìn)行了4次全流程驗(yàn)證。

“通過(guò)預(yù)控，出艙當(dāng)天氧分壓完全按照設(shè)計(jì)預(yù)期，沿著規(guī)劃路線只奔靶心，正中十環(huán)。”中心航天環(huán)控生保室主任卞強(qiáng)說(shuō)。