Như chúng ta đã biết, cho đến nay, các phi hành gia nước tôi đã thực hiện hai hoạt động ngoài tàu vũ trụ trong giai đoạn trạm vũ trụ và cả hai đều hoàn toàn thành công. Các hoạt động ngoài tàu vũ trụ của phi hành gia, cùng với chuyến đi khứ hồi có người lái giữa trái đất và bầu trời, gặp gỡ và kết nối, được coi là một trong ba công nghệ cơ bản của chuyến bay vũ trụ có người lái. Chúng đóng vai trò độc đáo và quan trọng trong sự phát triển của các chuyến bay vũ trụ có người lái, đặc biệt là trong các nhiệm vụ như thiết lập các trạm vũ trụ, tiến hành bảo trì và sửa chữa không gian, cũng như cứu hộ không gian. Bây giờ chúng ta hãy cùng xem xét kỹ hơn nhiệm vụ nguy hiểm và lãng mạn này.
chuyến đi bộ ngoài không gian đầu tiên của phi hành gia nước tôi trong giai đoạn trạm vũ trụ
· Bốn cấp độ môi trường không gian
Các hoạt động ngoài tàu vũ trụ của phi hành gia cũng được gọi là đi bộ ngoài không gian. Các hoạt động ngoài tàu vũ trụ là thuật ngữ chung cho một loạt các quá trình trong đó các phi hành gia rời khỏi tàu vũ trụ có người lái hoặc căn cứ được xây dựng trên các thiên thể khác, dựa vào hệ thống hỗ trợ sự sống của riêng họ để làm việc và thực hiện các hoạt động trong không gian hoặc trên bề mặt của các thiên thể khác, sau đó quay trở lại tàu vũ trụ hoặc căn cứ có người lái. Các tàu vũ trụ có người lái ở đây bao gồm tàu vũ trụ, tàu con thoi, trạm vũ trụ và mô-đun mặt trăng.
Đi bộ ngoài không gian là một trong những nhiệm vụ nguy hiểm nhất trong quá trình thám hiểm không gian. Các phi hành gia rời khỏi sự bảo vệ của tàu vũ trụ và một mình tiến vào không gian rộng lớn, trôi nổi trên quỹ đạo với tốc độ gần 8 km/giây. Đồng thời, họ phải đối mặt với những thử thách khắc nghiệt của môi trường không gian như chân không, bức xạ mạnh, tình trạng không trọng lượng và sự thay đổi đột ngột giữa nóng và lạnh.
Trước hết, trong môi trường chân không, nếu phi hành gia mất đi sự bảo vệ hiệu quả, họ sẽ mất ý thức do thiếu oxy trong vòng 15 giây và tử vong trong vòng 30 giây. Nếu không có áp suất khí quyển, máu và chất lỏng trong cơ thể sẽ "sôi" như nước sôi, trong khi da, mô và cơ quan sẽ giãn ra bên ngoài.
Thứ hai, không có rào cản nào từ bầu khí quyển và từ trường của Trái Đất trong không gian, và các phi hành gia sẽ phải đối mặt trực tiếp với nhiều bức xạ vũ trụ khác nhau, bao gồm tia mặt trời phát ra trong các đợt bùng phát năng lượng mặt trời, các hạt năng lượng cao từ thiên hà và bức xạ không ion hóa như tia cực tím, tia hồng ngoại và bức xạ tần số vô tuyến. Các bức xạ này có thể gây hại cho cơ thể con người ở nhiều mức độ khác nhau. Nếu vượt quá giới hạn an toàn, các phi hành gia sẽ bị bệnh do phóng xạ và thậm chí đe dọa đến tính mạng.
Một lần nữa, trong môi trường không trọng lực của không gian, các phi hành gia sẽ bị rối loạn tiền đình, dẫn đến "say tàu vũ trụ" như chóng mặt, buồn nôn và nôn. Tình trạng không trọng lượng trong thời gian dài sẽ làm tăng bài tiết các muối vô cơ như canxi, phốt pho, magie trong cơ thể con người, dẫn đến loãng xương và teo cơ.
Ngoài ra, trong không gian không có không khí, sự đối lưu biến mất và nhiệt độ thay đổi rất mạnh. Trạm vũ trụ quay quanh Trái Đất một lần sau mỗi 90 phút, một nửa thời gian được tiếp xúc với ánh sáng Mặt Trời và một nửa thời gian bị Trái Đất che khuất. Nhiệt độ vượt quá 100 độ C khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và giảm xuống âm 100 độ C khi bị chặn lại. Trong môi trường khắc nghiệt với nhiệt độ thay đổi đột ngột như thế này, việc các phi hành gia đi bộ ngoài không gian trong nhiều giờ là một thử thách lớn về cả thể chất lẫn tinh thần.
Các phi hành gia cần phải đối mặt với bốn cấp độ của môi trường vũ trụ khi đi bộ trong không gian, và bộ đồ phi hành gia ngoài tàu vũ trụ là sự bảo đảm tối ưu để vượt qua các thử nghiệm.
Bộ đồ du hành vũ trụ của Trung Quốc
Bộ đồ du hành vũ trụ bao gồm quần áo, mũ bảo hiểm, găng tay và giày du hành vũ trụ. Phức tạp nhất trong số đó là trang phục, có 6 lớp từ trong ra ngoài. Lớp trong cùng là lớp lót và bộ phận hứng nước tiểu; lớp thứ hai là lớp thông gió làm mát bằng chất lỏng để tản nhiệt; lớp thứ ba và thứ tư lần lượt là lớp kín khí chịu áp suất giúp duy trì áp suất bên trong bộ đồ phi hành gia và lớp hạn chế giúp hạn chế sự giãn nở ra bên ngoài của lớp kín khí chịu áp suất; lớp thứ năm là lớp cách nhiệt để ứng phó với sự chênh lệch nhiệt độ lớn bên ngoài cabin; Lớp ngoài cùng là lớp bảo vệ, được làm từ nhiều loại vải sợi tổng hợp, có độ mềm mại tốt, chống thấm, chống mài mòn, chịu nhiệt độ cao, chống cháy, chống ăn mòn và bức xạ, có các giao diện thiết bị khác.
Ngoài ra, bộ đồ du hành vũ trụ còn cung cấp hệ thống hỗ trợ sự sống dạng ba lô độc lập, hệ thống hỗ trợ khí-lỏng-điện cùng các thiết bị đo lường, điều khiển và liên lạc. Có thể nói đây là một tàu vũ trụ thu nhỏ nhất.
· Chuẩn bị cho chuyến đi bộ ngoài không gian· Trước khi đi bộ ngoài không gian, quá trình chuẩn bị ngoài tàu vũ trụ của các phi hành gia cũng rất phức tạp. Họ cần vận hành hàng trăm thiết bị, đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kỹ năng vận hành cao. Các phi hành gia phải biết rõ hình dạng, vị trí, phương pháp vận hành, hướng dẫn vận hành và các hành động liên quan của bất kỳ thiết bị nào. Họ cần phải chuẩn bị nhiều ngày trước khi ra khỏi cabin, và cũng phải chuẩn bị trước nhiều giờ vào ngày ra khỏi cabin.
Các phi hành gia Trung Quốc đang kiểm tra bộ đồ vũ trụ của họ bên ngoài tàu vũ trụ
Đầu tiên, các phi hành gia mặc bộ đồ ngoài tàu vũ trụ, tiến hành kiểm tra hệ thống bộ đồ và hệ thống lắp ghép trên tàu, sau đó "khoan" vào bộ đồ để điều chỉnh kích cỡ, kiểm tra độ kín khí và tiến hành thử nghiệm hiệu suất đầy đủ để đảm bảo mọi thứ đều bình thường. Trong quá trình "mặc quần áo", hai phi hành gia đã hợp tác với nhau, một người vận hành trong khi người kia đọc hướng dẫn vận hành để xác nhận, đảm bảo rằng mọi bước đều hoàn hảo.
Bước thứ hai là tiến hành huấn luyện trên quỹ đạo. Sau khi mặc bộ đồ ngoài tàu vũ trụ, các phi hành gia phải di chuyển và thực hiện nhiều hoạt động mô phỏng khác nhau để trải nghiệm các đặc điểm của chuyển động và hoạt động trong trạng thái không trọng lượng. Mặc dù có các bình khí trung tính trên mặt đất giúp luyện tập tình trạng không trọng lượng, nhưng vẫn còn một khoảng cách lớn so với môi trường không gian thực tế.
Đồng thời, các phi hành gia cần tìm đúng vị trí để mở cửa và làm điểm tựa cho tay và chân của mình. Trong quá trình huấn luyện trên quỹ đạo, các phi hành gia phải tập dượt toàn bộ quá trình chuẩn bị trên quỹ đạo và các hoạt động ngoài tàu vũ trụ để làm quen hơn với các quy trình ngoài tàu vũ trụ, nhưng không nên tập quá nhiều để tránh say tàu xe trong không gian. Sau khi hoàn thành những nhiệm vụ này, các phi hành gia sẽ nghỉ ngơi trong một khoảng thời gian.
Bước cuối cùng là thủ tục đi qua cổng và mở cửa. Các phi hành gia vào và ra khỏi trạm vũ trụ thông qua cửa khí. Sau khi các phi hành gia vào khoang khí, họ đóng cửa khoang bên trong, tăng áp cho bộ đồ ngoài tàu và hít oxy và thải nitơ cùng lúc để tránh tình trạng giảm áp.
Chuẩn bị trước khi rời khỏi cabin
Khoang khí giảm áp từ từ xuống 3 kPa, đầu nối kết hợp không khí-lỏng của bộ đồ ngoài tàu vũ trụ được ngắt kết nối với tàu vũ trụ và bộ đồ chuyển sang chế độ cung cấp oxy và làm mát hoàn toàn tự động.
Khi áp suất không khí giảm xuống khoảng 1 kPa, cửa ngoài có thể mở được. Khi mở cửa, trước tiên hãy mở khóa, đợi cho đến khi áp suất bên trong và bên ngoài cabin cân bằng, sau đó mới mở cửa hoàn toàn. Trước khi rời khỏi cabin, các phi hành gia phải che cửa cabin bằng vật liệu bảo vệ để tránh trầy xước khi ra vào cabin. Trong quá trình này, các phi hành gia phải luôn sử dụng một tay để giữ thăng bằng cho cơ thể và thực hiện mọi chuyển động bằng một tay.
Sau nhiều giờ chuẩn bị, các phi hành gia có thể chính thức thực hiện các hoạt động ngoài tàu vũ trụ.
· Sự phối hợp giữa trời và đất khi đi bộ ngoài không gian· Khi các phi hành gia ra khỏi cabin để đi bộ ngoài không gian, họ sẽ chịu sự chi phối của các định luật vật lý. Đây là một công việc cực kỳ nguy hiểm. Nếu không cẩn thận, họ sẽ bị trạm vũ trụ phóng vào không gian. Họ cần phải tuân thủ một bộ hành động và thông số kỹ thuật đầy đủ.
Theo tính toán của các chuyên gia trong và ngoài nước cùng kinh nghiệm của Trạm vũ trụ quốc tế, sau khi rời khỏi cabin, các phi hành gia sẽ duy trì một số quỹ đạo chuyển động tương đối khác nhau với trạm vũ trụ (liên quan đến điểm khởi hành), và quỹ đạo chuyển động của các phi hành gia thường là hình elip. Lực và góc mà các phi hành gia sử dụng khi rời khỏi cabin sẽ ảnh hưởng đến quỹ đạo của họ trong "chuyến bay vũ trụ". Nếu lực và góc lệch đi một chút, chúng sẽ rơi vào không gian. Do đó, các phi hành gia phải có kiến thức vật lý phong phú và trải qua hàng ngàn lần đào tạo trước khi có thể thực hiện chuyến đi bộ ngoài không gian.
Các phi hành gia Trung Quốc đang tiến hành các hoạt động ngoài tàu vũ trụ
Khi thực hiện các hoạt động ngoài tàu vũ trụ, các phi hành gia phải thắt dây an toàn. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển của các phi hành gia, các tay vịn được lắp đặt đặc biệt bên ngoài cabin của trạm vũ trụ để các phi hành gia có thể di chuyển cơ thể giống như leo núi, đòi hỏi cánh tay và sức mạnh thể chất tốt. Trong giai đoạn trạm vũ trụ của đất nước tôi, khi các phi hành gia thực hiện chuyến đi bộ ngoài không gian đầu tiên, một người đã sử dụng phương pháp truyền thống, dựa vào lan can bên ngoài trạm vũ trụ, trong khi người kia sử dụng sự hỗ trợ của cánh tay rô-bốt. Đồng thời, các hệ thống con của trung tâm đo lường và kiểm soát mặt đất phối hợp chặt chẽ với nhau để thiết lập kết nối truyền thông thông qua chuỗi vệ tinh Tianlian, cung cấp dịch vụ chuyển tiếp hình ảnh và giọng nói tốc độ cao để quan sát mặt đất theo thời gian thực về tình trạng ngoài tàu vũ trụ của các phi hành gia và để đối thoại và liên lạc giữa các phi hành gia và mặt đất.
Với sự phối hợp giữa mặt đất và không gian, cùng sự hợp tác chặt chẽ trong và ngoài cabin, hai phi hành gia đã hoàn thành việc lắp đặt bộ giới hạn chân và bàn làm việc ngoài tàu trên cánh tay rô-bốt, hợp tác với nhau để thực hiện các hoạt động như lắp ráp thiết bị liên quan bên ngoài trạm vũ trụ và cùng nhau hoàn thành hoạt động nâng camera toàn cảnh bên ngoài trạm vũ trụ.
Trong hoạt động ngoài tàu vũ trụ thứ hai trong giai đoạn trạm vũ trụ, hai phi hành gia đã hoàn thành các nhiệm vụ như lắp đặt nhóm bơm giãn nở ngoài tàu vũ trụ và nâng camera toàn cảnh D. Toàn bộ quá trình diễn ra suôn sẻ và thành công, qua đó kiểm tra thêm hiệu suất hoạt động của thế hệ bộ đồ vũ trụ ngoài tàu vũ trụ mới của đất nước tôi, khả năng các phi hành gia làm việc cùng với cánh tay rô-bốt và độ tin cậy cũng như an toàn của các thiết bị hỗ trợ liên quan cho các hoạt động ngoài tàu vũ trụ.
chuyến đi bộ ngoài không gian thứ hai của các phi hành gia nước tôi trong giai đoạn trạm vũ trụ
Để đảm bảo an toàn cho các chuyến đi bộ ngoài không gian của các phi hành gia, thời điểm tốt nhất cho các hoạt động ngoài tàu vũ trụ phải được lựa chọn, đó là khung thời gian ngoài tàu vũ trụ.
Việc lựa chọn thời gian phải tính đến sự an toàn của người và thiết bị, đồng thời phải sắp xếp ở khu vực có nhiều nắng nhất có thể. Khi trạm vũ trụ hoạt động ở quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, nó sẽ bay qua Dị thường Nam Đại Tây Dương nhiều lần. Bức xạ bất thường ở khu vực này ảnh hưởng đến các thiết bị, dụng cụ điện tử và cũng rất có hại cho cơ thể con người. Do đó, cần sắp xếp các hoạt động ngoài xe để tránh khu vực này.
(Tin tức hàng không vũ trụ Trung Quốc)
