58 年後,宇航員太空行走竟面臨超級危險減壓
今天清晨,一支商業太空任務的機組團隊在距離地球 435 英里的軌道上打開了他們“乘員龍”太空艙的艙門。
“北極星黎明”號機組人員中的一半,SpaceX 宇航員薩拉·吉利斯和億萬富翁首席執行官賈裡德·艾薩克曼,成功地從艙門爬出,成爲第一批進行太空行走的私人機組人員。另一半,SpaceX 宇航員斯科特·波蒂特和安娜·梅農,被綁在“乘員龍”內部的座位上,但他們仍然面臨太空行走帶來的大部分風險。這可能是商業太空機組人員有史以來承擔的風險最大的任務——但這並不是因爲他們不是航天局的宇航員。
今晚太空行走的部分風險源於這樣一個事實,即“北極星黎明”號是新航天服設計的一次試飛,而試飛存在出錯的風險——正如“星際客機”指揮官布奇·威爾莫爾上個月指出的。
但大部分風險在於整個“龍”號乘員艙減壓,從而暴露於太空真空環境之中。
這意味着,如果出現狀況,艾薩克曼和吉利斯將無法迅速進入能在幾分鐘內重新充氣的氣閘——而且這意味着全體機組人員都將受到影響。
“你正在拋棄飛船的所有安全保障,”艾薩克曼在 8 月 19 日的新聞發佈會上說道。
這些都是巨大的風險——在整個飛船暴露於太空的情況下測試新的航天服設計——但這並非新問題。
“雙子座”號航天器沒有氣閘,所以在所有 9 次“雙子座”任務中,太空行走意味着要打開艙門,讓整個艙室——以及兩名宇航員——暴露在太空真空中。兩名宇航員都得穿上航天服,任務指揮官則被綁在座位上,其所爲與波蒂特和門農在“北極星黎明”號太空行走期間所做的幾乎一樣。
把整個宇宙飛船當作氣閘存在一個問題,那就是一旦所有人都回到船上,你的生命——比平常更——取決於主艙門能否正確關閉。1966 年 6 月,雙子座 4 號宇航員麥克迪維特和懷特在懷特太空行走後,他們的艙門未能鎖上,差點面臨必死之境。
當艙門無法密封時,麥克迪維特不得不處理鎖閉機構中一個卡住的彈簧。這並非一個顯而易見的問題,如果在地面上未進行真空室測試,並且之後也沒有花費大量時間拆解該機構,麥克迪維特或許就無法修復它了。接下來,他和懷特將會面臨一個嚴峻的抉擇:當他們的宇航服氧氣耗盡時在軌道上窒息,或者由於太空艙的門開着在重返大氣層時被燒燬。
早期的壓力服,就像雙子座宇航員所穿的那種,因爲服內壓力比服外大很多,常常會向外膨脹,像巨大的人形氣球。這讓宇航員很難移動——而當你想要在航天器外部攀爬,使用手動工具並操作閥門時,能夠移動是相當重要的。1966 年 6 月在雙子座 9 號任務中,塞爾南報告說他的宇航服變得如此僵硬,以至於移動起來極其痛苦,甚至呼吸都很困難。
1965 年 3 月,蘇聯宇航員阿列克謝·列昂諾夫首次發現了這個問題,然而它繼續困擾着雙子座宇航員。如今,美國國家航空航天局和歐洲航天局宇航員在國際空間站上使用的宇航服充氣壓力沒有那麼高,更容易操縱,但仍然很笨重。阿耳忒彌斯號的宇航員將會穿着更具流線型、關節更靈活的宇航服。而北極星黎明號的太空行走將測試 SpaceX 的新型艙外活動服,據說也比目前的型號更靈活。
有時,新設備的測試進行得非常順利。在美國宇航員的首次太空行走中,埃德·懷特(Ed White)對這次經歷以及他那便捷的“拉鍊槍”甚是喜愛,其正式名稱爲手持式機動裝置:一種通過噴射氧氣脈衝作爲推力來輔助懷特移動和轉向的槍。在槍裡的氧氣耗盡之前,懷特沿着 25 英尺長的繫繩來回走了 3 圈,然後他不得不沿着繫繩把自己拉回來——但他仍然玩得非常開心,以至於不想回到艙內。
太空服不僅要保護宇航員免受真空環境的侵害,還要爲其提供可呼吸的空氣。它還得控制宇航員的體溫——通常來說,過熱是最大的問題,這正如塞爾南所發現的。他 1966 年 6 月的太空行走本應是對宇航員機動裝置的測試:一個背後帶有小型火箭的揹包。但這對塞爾南來說變成了一次艱苦的瀕死體驗。
在軌道日落時昏暗的光線下,他艱難地繞着雙子座太空艙的外部移動——努力找尋可用的把手——摺疊的 AMU 就存放在那兒。在打開並展開 AMU、連接他的氧氣管並打開一堆閥門之後,塞爾南仍然不得不(穿着他那僵硬、膨脹的太空服)將自己操縱進揹包並繫好安全帶。
但他的太空服沒有真正的冷卻系統,塞爾南的每一個動作都被壓力服阻礙着,壓力服開始讓他痛苦地感到被擠壓。當他好不容易痛苦地鑽進火箭揹包時,塞爾南因中暑而虛弱,他的汗水使頭盔內部起霧,他的心跳以危險的每分鐘 180 次跳動。斯塔福德取消了 AMU 測試並命令塞爾南返回艙內——他差點沒能成功返回。
六個月後,歷經三次雙子座任務,類似的問題也降臨到雙子座十一號飛行員裡克·戈登身上。
塞爾南和戈登痛苦且令人揪心的經歷完全達成了預期目標:讓美國國家航空航天局學會如何使後續宇航員的太空行走變得更安全、更實用。
這意味着首先得在航天器外部增設更多的把手——這一設計元素原本能夠爲塞爾南節省許多力氣和汗水。
這還意味着要在一個620 萬加侖的游泳池裡訓練宇航員,藉助中性浮力來模擬微重力。宇航員可以感受穿着厚重的宇航服四處移動,並在水下航天器模型上練習太空行走。
第一個在游泳池中接受太空行走訓練的宇航員是雙子座十二號飛行員巴茲·奧爾德林,他後來因成爲第一個在月球上撒尿的人而出名。(歷史並未記載他是否也在游泳池裡撒尿。)
多虧了雙子座任務以及此後的所有太空行走,我們對航天服、太空環境中的生理狀況和航天器設計有了更多的瞭解。我們有了更好的航天服和更好的通信設備。但北極星黎明號的機組人員仍會面臨早在艾薩克曼的任何機組人員出生之前雙子座機組人員就面臨的同樣危險,並且他們這麼做的原因也相似。