7月4日，神舟十二號(hào)航天員乘組的兩名航天員順利完成出艙任務(wù)。這是自神舟七號(hào)任務(wù)翟志剛實(shí)現(xiàn)中國(guó)航天員首次出艙之后，時(shí)隔13年中國(guó)人再次實(shí)施出艙活動(dòng)，也是中國(guó)空間站時(shí)代的首次航天員出艙。在這約7小時(shí)的時(shí)間里，中國(guó)航天員都完成了哪些重大任務(wù)，機(jī)械臂、艙外航天服等設(shè)備又是如何全力“托舉”航天員本次出艙任務(wù)的呢？

空間站時(shí)代的首次出艙

“哇，這外邊太漂亮了！”這是神舟十二號(hào)乘組航天員劉伯明在4日當(dāng)天出艙后的一句感嘆，而這句帶有東北話味道的“金句”隨著央視直播畫面在互聯(lián)網(wǎng)上刷屏。

《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者4日一早就趕赴北京航天飛行控制中心采訪本次出艙任務(wù)，當(dāng)記者在大屏幕上看到航天員開啟艙門的一刻，心中感慨萬(wàn)千：中國(guó)人等待這一刻，等了13年！上次實(shí)現(xiàn)中國(guó)航天員出艙活動(dòng)的首次突破，還要回溯到2008年的神舟七號(hào)任務(wù)，當(dāng)時(shí)中國(guó)航天員翟志剛完成歷史性突破。

4日當(dāng)天的這一組時(shí)刻注定是要被寫進(jìn)中國(guó)載人航天史與中國(guó)空間站發(fā)展史。北京時(shí)間2021年7月4日8時(shí)11分，航天員劉伯明成功開啟天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙出艙艙門，截至11時(shí)02分，航天員劉伯明、湯洪波身著中國(guó)自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，已先后從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙，并已完成在機(jī)械臂上安裝腳限位器和艙外工作臺(tái)等工作，之后又在機(jī)械臂支持下，相互配合開展空間站艙外有關(guān)設(shè)備組裝等作業(yè)。北京時(shí)間12時(shí)09分，航天員劉伯明、湯洪波協(xié)同完成空間站艙外全景相機(jī)抬升操作。完成操作后，劉伯明把自己的頭盔相機(jī)對(duì)準(zhǔn)地球并解說(shuō)：“現(xiàn)在有白云朵朵，還有成片的，像海洋一樣的畫面?，F(xiàn)在，跟隨我的步伐，一起自由地飛翔吧。”其間，在艙內(nèi)的航天員聶海勝配合支持兩名出艙航天員開展艙外操作。

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間4日14時(shí)57分，經(jīng)過約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。據(jù)了解，此次出艙活動(dòng)，天地間大力協(xié)同、艙內(nèi)外密切配合，圓滿完成了艙外活動(dòng)相關(guān)設(shè)備組裝、全景相機(jī)抬升等任務(wù)，首次檢驗(yàn)了我國(guó)新一代艙外航天服的功能性能，首次檢驗(yàn)了航天員與機(jī)械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動(dòng)相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性，為空間站后續(xù)出艙活動(dòng)的順利實(shí)施奠定了重要基礎(chǔ)。

《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者獲悉，神舟十二號(hào)航天員乘組自6月17日進(jìn)駐天和核心艙以來(lái)，按計(jì)劃開展了各項(xiàng)工作，目前3名航天員狀態(tài)良好，后續(xù)在軌飛行期間還將進(jìn)行一次出艙活動(dòng)。

機(jī)械臂如何成為航天員“座駕”

相比神舟七號(hào)的出艙方式，本次出艙任務(wù)中，空間站核心艙的機(jī)械臂首次托舉航天員到指定位置，圓滿完成出艙操作，因此它被媒體稱為“航天員座駕”。這一目前同類航天產(chǎn)品中復(fù)雜度最高、規(guī)模最大、控制精度最高的空間智能機(jī)械系統(tǒng)到底如何深度參與到出艙任務(wù)的呢？

《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者從空間站核心艙機(jī)械臂抓總研制單位——航天科技集團(tuán)五院了解到，核心艙機(jī)械臂展開長(zhǎng)度為10.2米，最多能承載25噸的重量，是空間站任務(wù)中的“大力士”，主要承擔(dān)艙段轉(zhuǎn)位、航天員出艙活動(dòng)、艙外貨物搬運(yùn)、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護(hù)等八大類在軌任務(wù)。

據(jù)介紹，空間站核心艙機(jī)械臂是我國(guó)首個(gè)可長(zhǎng)期在太空軌道運(yùn)行的機(jī)械臂，肩部設(shè)置了三個(gè)關(guān)節(jié)、肘部設(shè)置了一個(gè)關(guān)節(jié)、腕部設(shè)置了三個(gè)關(guān)節(jié)，一共七個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)自由度，就如同人的手臂一般能自由活動(dòng)。通過各個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)，它能實(shí)現(xiàn)自身前后左右任意角度與位置的抓取和操作，為航天員出艙順利開展出艙任務(wù)提供強(qiáng)有力的保證。為擴(kuò)大任務(wù)觸及范圍，空間站核心艙機(jī)械臂還具備“爬行”功能。據(jù)介紹，機(jī)械臂通過末端執(zhí)行器與目標(biāo)適配器對(duì)接與分離，同時(shí)配合各關(guān)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在艙體上的爬行轉(zhuǎn)移。

在這次的艙外行走中，機(jī)械臂又是如何發(fā)揮“座駕”作用呢？航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體副主任設(shè)計(jì)師湯溢介紹說(shuō)，在艙外時(shí)，航天員處于失重狀態(tài)，再加上艙外航天服的加壓，活動(dòng)起來(lái)十分不便。機(jī)械臂可以讓航天員免去攀爬環(huán)節(jié)，為航天員節(jié)省最大體力?！白钪匾氖轻尫帕穗p手，讓航天員能干更加有意義的事兒?！蔽逶嚎臻g站系統(tǒng)副總師侯永青介紹：“我們做了一個(gè)叫腳限位器的，有點(diǎn)像咱們滑雪用的滑板。把它裝在機(jī)械臂上，人站在上面，通過機(jī)械臂的爬行到指定位置?！睖邕€透露：“腳限位器可以通過踮腳、左右腳用力實(shí)現(xiàn)前后、左右傾斜?！?/p>

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，空間站機(jī)械臂是我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域之一，研制單位在關(guān)鍵技術(shù)、原材料選用、制造工藝、適應(yīng)空間站環(huán)境的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)等方面均作出了巨大的突破和創(chuàng)新。中國(guó)由此成為世界上第三個(gè)掌握大型空間機(jī)械臂核心技術(shù)并應(yīng)用的國(guó)家，全部核心部件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并形成多項(xiàng)國(guó)家空間機(jī)器人行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)空間智能裝備的中國(guó)制造之路。

“飛天”艙外航天服如何護(hù)佑航天員

本次出艙任務(wù)中的艙外航天服備受外界關(guān)注。就以首先出艙的劉伯明為例，他穿著中國(guó)“飛天”艙外航天服在艙外工作了數(shù)小時(shí)，一定程度上體現(xiàn)該艙外航天服的性能。

據(jù)介紹，艙外航天服是一種微型載人航天器，既能滿足航天員生命保障需求，又能實(shí)現(xiàn)艙外移動(dòng)。此次用來(lái)執(zhí)行出艙任務(wù)的艙外航天服高2米左右，科技含量比以前更高、關(guān)節(jié)更靈活、支持出艙時(shí)間也更久——從以前的4小時(shí)增加到8小時(shí)。航天服頭盔上配有攝像機(jī)，可以全程記錄航天員艙外操作過程。對(duì)比視頻畫面，可以發(fā)現(xiàn)與13年前出艙的神舟七號(hào)航天員有明顯不同——此次出艙，航天員與艙體之間不再有電臍帶連接。這是因?yàn)榕撏夂教旆褜?shí)現(xiàn)供氧和溫度、壓力控制，減輕了航天員艙外活動(dòng)的負(fù)擔(dān)，使其活動(dòng)范圍更廣、更靈活。

相比實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天員首次太空出艙任務(wù)的神舟七號(hào)任務(wù)，空間站任務(wù)中艙外服性能又有哪些改進(jìn)呢？中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心航天服工程研究室主任、載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張萬(wàn)欣介紹，針對(duì)空間站任務(wù)出艙活動(dòng)需求，這次任務(wù)使用的艙外服在“神七”艙外服研制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了三方面重要改進(jìn)：一是改變了結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，二是提高了服裝的壽命，三是提高了人服能力?？傊?，目前的空間站艙外航天服較第一代相比，具有使用時(shí)間更長(zhǎng)、安全可靠性更高、機(jī)動(dòng)靈活性更好、測(cè)試維修性更強(qiáng)的特點(diǎn)。

另?yè)?jù)專家介紹，身著艙外航天服的航天員還可以在出艙時(shí)使用核心艙內(nèi)的WiFi。航天員在進(jìn)駐核心艙第二天，就已建立起艙上WiFi環(huán)境。據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體副主任設(shè)計(jì)師湯溢介紹，以空間站為中心，半徑40米范圍內(nèi)的周邊都可以共享“天和”網(wǎng)絡(luò)。因此，艙外航天員的視頻畫面、話音通話、生理參數(shù)等數(shù)據(jù)都可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)脚搩?nèi)和地面，并且減少了有線設(shè)備的煩瑣，使航天員活動(dòng)更加靈活。