空間站建造：怎能沒人參與

文/航學

6月5日20時50分，神舟十四號載人飛船乘組航天員陳東、劉洋、蔡旭哲依次進入天和核心艙，正式開啟了為期6個月的長期駐留飛行任務。這是我國空間站建造階段的首次載人飛行任務，航天員們在天上的半年內將進行問天實驗艙和夢天實驗艙的組裝，最終完成T字型空間站建造任務，因此這3名航天員在空間站將經(jīng)歷復雜的工況和忙碌的工作。那么在載人空間站建造階段，航天員都會從事哪些工作呢？

今年中國空間站將建成3艙組合體

建站航天員無可替代

人類早期建造的空間站，例如蘇聯(lián)的“禮炮號”系列和美國的“天空實驗室”，都是單艙結構空間站，可以使用火箭一次性發(fā)射入軌，雖然在太空沒有那么復雜的建造過程，但航天員仍然具有無可替代的作用。

以“天空實驗室”為例。在首次載人任務中，阿波羅載人飛船與“天空實驗室”的幾次對接都不成功，原因是飛船對接口的捕獲鎖失靈。航天員只好穿上艙外航天服，走出艙門，進行一些修理工作，然后飛船才和“天空實驗室”對接成功。

雖然現(xiàn)代載人航天器成熟可靠，但仍然避免不了一些意外出現(xiàn)。2004年，俄羅斯聯(lián)盟號載人飛船對接國際空間站時，遭遇相對速度過快的情況，不得不轉為手動交會對接。這證明：在建站飛行中，航天員作為“定海神針”仍是必要的。

另外，現(xiàn)代的多艙式和桁架式空間站需要多次使用火箭將各個艙段發(fā)射升空，在軌對接組裝成一個完整的空間站。

在建站過程中，隨著新艙段的到來，空間站還要進行多次交會對接和艙段轉位等任務，不僅需要航天員從事空間站和來訪飛行器的狀態(tài)監(jiān)視，必要時還要讓航天員實時手動交會對接，或是操縱大型機械臂，實施人工艙段轉位。

當新艙段對接完成后，航天員會進駐并裝飾內部，一般還需要進行較長時間的在軌安裝和調試工作。

一方面，航天員要對空間站接口各項功能進行檢查和監(jiān)測，確保各項電、氣、液設備功能連接和工作正常，并進行兩個艙段的網(wǎng)絡連接工作，監(jiān)測對接機構的長期密封性。另一方面，航天員要使用先期運達或稍后運到的物資、工具和設備，對新艙段進行調整或安裝設備等。所以說，航天員在空間站建造期間的任務十分繁忙。

美國天空實驗室空間站

艙外裝配少我不行

在空間站建造階段，航天員的艙外裝配工作更是起到至關重要的作用。例如，美國航天員乘坐阿波羅載人飛船進入“天空實驗室”后，先是安裝了新的隔熱罩，然后出艙費了九牛二虎之力，展開了一側的太陽能電池板。

隨著建造的空間站越來越復雜，航天員艙外工作也就越來越多。尤其是美國在上世紀80年代提出的自由號空間站計劃，極為依賴航天員的艙外裝配工作。

“自由號”作為一個龐大的雙龍骨桁架式空間站，在建設階段需要航天員出艙進行大量的組裝和維護工作。按照當時美國宇航局的評估，想完成該空間站的建造工作，需要航天員出艙執(zhí)行數(shù)百次任務。不過，“自由號”因為一些原因沒能進入工程建造階段，最終只停留在紙面上。

作為“自由號”的后繼者，現(xiàn)役的國際空間站即使不是桁架式設計，也可以看作是“自由號”后期單龍骨構型和蘇聯(lián)/俄羅斯和平號空間站的“混血兒”。如果以2011年美國航天飛機最后一次執(zhí)行飛行任務作為國際空間站基本建成的標志，那么航天員在國際空間站建造期間共進行了159次出艙活動，在空間站的建造中起到了很大作用。

國際空間站半衍架結構

國際空間站航天員出艙進行維護工作

美國航天飛機對接俄羅斯和平號空間站

空間站建造階段，航天員出艙具體干啥呢？我國“神舟十三號”任務期間，航天員出艙抬升了天和核心艙外的攝像頭等，“神舟十四號”任務也將包括2～3次出艙活動，未來還可能將核心艙上安裝的太陽翼轉移到兩個實驗艙兩端，這些都是需要航天員出艙才能完成的復雜工作。

國際空間站是半桁架結構，又是由多國聯(lián)合實施的復雜項目，在建造期間，航天員出艙組裝了龐大的桁架機構、太陽能電池翼和加拿大機械臂移動服務系統(tǒng)，并為美國命運號實驗艙、日本希望號實驗艙和歐洲哥倫布實驗艙安裝了眾多艙外設施和科學試驗載荷，還更換過控制力矩陀螺和蓄電池。

2021年，俄羅斯航天員在國際空間站上為迎接科學號實驗艙的到來，執(zhí)行了兩次艙外活動來連接電纜。

2021年7月，科學號實驗艙發(fā)射升空并成功對接國際空間站后，俄羅斯航天員又進行了多次艙外活動，執(zhí)行諸如機械臂、氣閘艙、附加散熱器和艙外載荷固定裝置的在軌檢測和安裝任務。

應急搶險非我莫屬

雖然人類在外太空十分脆弱，但空間站作為一個復雜和精密的系統(tǒng)，不僅建造時需要航天員在軌裝配和維護，一旦出現(xiàn)故障，也需要航天員應急搶險。

載人航天，人命關天?？蒲腥藛T在執(zhí)行每次任務前都會做好各項預案，但天上的突發(fā)情況通常屬于“意料之外”的范疇。例如，空間站的計算機控制系統(tǒng)突然出現(xiàn)故障，載人增壓艙段內發(fā)生火災或虛警，艙內出現(xiàn)不明氣體或檢測到氣體泄漏等，都需要航天員當機立斷，快速做出決策和處理。

俄羅斯和平號空間站曾遭遇太陽翼被撞壞事故

通常來說，這種非正常情況一旦發(fā)生，墨守成規(guī)的空間站控制系統(tǒng)很難給出最優(yōu)的解決方案，甚至它本身就是需要解決的“問題”。這時，只有航天員依靠自己的知識和經(jīng)驗來化解困難，也只有空間站上的航天員能根據(jù)現(xiàn)場情況隨機應變進行判斷和處理。如果沒有航天員發(fā)揮主觀能動性進行應急處理，很難解決這些意外出現(xiàn)的麻煩。

空間站建造階段，各個子系統(tǒng)還沒有經(jīng)過時間的檢驗，容易出現(xiàn)各種問題。應急搶險是最艱巨的任務，也是對航天員要求最高的任務，更是航天員非我莫屬的場合。

俄羅斯的和平號空間站曾兩次出現(xiàn)巨大危機，航天員都發(fā)揮了不可替代的作用。1997年2月，和平號空間站上突發(fā)火災，艙內充滿了刺鼻的煙霧，航天員一時伸手不見五指。他們取下墻上的滅火器，撲滅火焰，之后又調整、恢復了艙內空氣成分，還修復了部分受損設備。

另外，“和平號”還曾遭遇進步號貨運飛船意外撞擊，致使太陽翼受損，光譜艙被撞開大口子，導致空間站電力不足，旋轉失控。好在航天員緊急關閉了艙門，切斷了艙門處的電纜，并啟動飛船發(fā)動機，初步控制了姿態(tài)，才讓“和平號”起死回生。

這些空間站應急搶險的事例證明，航天員在空間站建造中發(fā)揮著重要作用。