15分钟到最长8小时，中国空间站航天员首次出舱，得益于两大利器
2003年杨利伟乘坐神舟五号载人飞船成功进入太空，正式拉开了中国载人航天的大幕，那一次杨利伟在太空绕地球飞行14周，历时21小时23分钟。时隔18年，6月17日我国的神舟十二号载人飞船成功进入太空，三名宇航员入驻我国自主的空间站，目前尚未组建完成，是天和核心舱和天舟二号的组合段，这也正式意味着中国人终于进入了自己的空间站，三名航天员将执行3个月的留守任务。
就在今天我国空间站的三名航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波执行了出舱任务，上午8时11分天和核心舱节点舱舱门被成功打开，截止到11时02分刘伯明和汤洪波先后出舱成功进入太空，而航天员聂海胜留守空间站配合刘伯明和汤洪波的出舱任务。下边的图片是天和核心舱全景摄像机d拍摄的出舱画面，图片中是航天员刘伯明。
可以看到此次刘伯明是借助于天和核心舱上携带的机械臂出舱执行任务，而汤洪波需要辅助刘伯明完成任务，他需要从出舱口爬行到任务点，由于太空的失重在这里汤洪波主要应用的是双臂的力量，在舱段上前行。可以先来欣赏一波美丽的地球，这是由天和核心舱舱外全景相机A拍摄的，地球看上去非常漂亮。
上一次中国载人航天执行出舱任务的是翟志刚，2008年神舟七号载人飞船成功升空，翟志刚执行出舱任务，在2008年9月27日16点45分17秒翟志刚向太空迈出了第一步，至16时59分结束太空行走，整个出舱任务持续不到15分钟。而就在今天我国空间站三名航天员进行首次出舱任务，这是时隔13年我国载人航天的又一次突破。
据悉，此次出舱太空行走世间最长可以持续到8小时，从15分钟到最长8小时这是一次质的飞跃，其实这要得益于两大杀器，它们分别是机械臂和飞天舱外航天服。
天和核心舱上的机械臂
中国空间站首次出舱任务会有两名航天员通过节点舱出口进入太空，他们分别是刘伯明和汤洪波，聂海胜会留守在核心舱进行配合控制。下图就是天和核心舱内定向摄像机b拍摄的，画面中的主角就是聂海胜，他需要从自己的视角观察出舱人员执行任务的情况，尤其是机械臂操作情况。
同时出舱的两名航天员也有各自的任务，走两个不同的路线，主要操作的航天员刘伯明要通过机械臂转移到作业点，这是新型的出舱移动方式。另外汤洪波的路径就比较传统，他主要是起到辅助配合的作用，他需要刷先从出舱口爬行到作业点，整个路径长度在8米左右。
天和核心舱上配备的机械臂被认为是我国目前技术难度最大、智能程度最高以及系统最复杂的空间智能系统，此前美国太空司令部司令詹姆斯·迪金森就曾向美国国会表示“中国的一个外星配备了机械臂，这种卫星可以靠近敌方航天器并使其失效”，我们知道是美国的一种碰瓷方式。
而天和核心舱上的机械臂智能化要更高，它可以进行舱外设备的维修更换、舱外负载的搬运工作、飞行器捕获和辅助对接以及支持航天员的出舱活动等等。可以说这一次机械臂辅助航天员的出舱活动，只是它非常小的功能之一罢了。
飞天舱外航天服
航天员出舱并不是很多人现象中那么简单，打开舱门直接出舱，它有多种形式，例如计划内的出舱活动、计划外的出舱活动以及紧急出舱活动，同时根据出舱的目的性还会分为四种：第一种是技术验证，例如2008年航天员翟志刚的出舱活动，整体时间不到15分钟，主要是为了验证；第二种是组装；第三种是维修；第四种是回收和释放。
航天员出舱要面临的是绝对真空和失重，所谓的“太空行走”实现不了，因为在太空中最重要的是双臂运动，可以用来攀爬前行，而双腿一般是用不上的。
飞天舱外航天服可以看成是一个微型的载人航天器，技术超级复杂。尤其是材质的选择至关重要，需要满足柔软性、耐磨性、耐高温、耐腐蚀以及耐燃烧的需求，同时还必须要防辐射。此次中国空间站两名航天员使用的是飞天舱外航天服，重量在130公斤左右，组装高度2米，虽然很重但是整体非常灵活，毕竟在外太空是失重的，安全性和灵活性至关重要。
而在面窗采用四层结构，里面两层采用的是充压结构，分别充满高纯氮气和防雾剂，最外层是防护面窗，采用的是镀金结构，因此看上去是金黄色的，它起到滤光作用。因为在太空中长时间执行任务会通过太阳直射半球和背光区，在直射半球由于太空光线较足因此需要滤光窗，在背光区就可以不用滤光窗了。
总结
中国空间站航天员的成功出舱执行任务，硬件只是一方面，其实航天员的辛苦训练不应该被忽略。太空行走实际上主要靠的是“手”，也就是上肢力量，航天员训练的时候需要穿着重达200公斤以上的水槽训练服，在水下连续训练数个小时，并且男女航天员的训练标准是一致的，女性航天员面临的压力可能就要更大一些。未来几年期望见到我国的女性航天员进行太空行走。
文/科学黑洞，图片来源网络侵删。
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据中国载人航天工程办公室消息，7月4日14点57分，经过约7小时的出舱活动，神舟十二号航天员乘组密切协同，圆满完成出舱活动期间全部既定任务，航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱，标志着我国空间站建造阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。
（视频来源：中国载人航天工程办公室）
这是继2008年神舟七号载人飞行任务后，中国航天员再次实施的空间出舱活动，也是空间站阶段中国航天员的首次空间出舱活动。
此次出舱活动，天地间大力协同、舱内外密切配合，圆满完成了舱外活动相关设备组装、全景相机抬升等任务，首次检验了我国新一代舱外航天服的功能性能，首次检验了航天员与机械臂协同工作的能力及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性，为空间站后续出舱活动的顺利实施奠定了重要基础。
神舟十二号航天员乘组自6月17日进驻天和核心舱以来，按计划开展了各项工作，目前3名航天员状态良好，后续在轨飞行期间还将进行一次出舱活动。
中国航天报记者在北京航天飞行控制中心发来现场报道：
刚刚，在中国空间站天和核心舱内外，神舟十二号载人飞船乘组聂海胜、刘伯明和汤洪波携手打了一场太空出舱、舱外组装与维修、应急返回的配合战，大获全胜。
2008年9月27日，神舟七号载人飞船航天员翟志刚曾挥舞国旗，首次亮相在浩瀚宇宙。时隔13年，出舱大片在“天和”上演，任务却要复杂得多。
神舟十二号载人飞船航天员出舱
神舟七号载人飞船航天员翟志刚首次出舱
第一步：出舱
7月4日7时30分左右，北京飞行控制中心大屏幕上，刘伯明、汤洪波身着舱外航天服出现在节点舱。轨道舱舱门、节点舱前舱门、节点舱与小柱段之间的双向承压舱门都已关闭，两人现已被节点舱“包裹”起来。此刻，聂海胜正“坐”在大柱段的计算机前，时刻关注着两人的状态，并不时发出操作指令。
出舱准备工作继续，给节点舱泄压、航天员吸氧排氮、开展通信测试……这套流程与神舟七号载人飞船航天员出舱时相似，却又有所不同。“此次应用了气体复用技术，通过舱间抽气泵将节点舱的空气抽到大舱，空气复用率较高。”航天科技集团五院空间站系统总体副主任设计师汤溢介绍。
8时11分，舱内气压接近真空状态，刘伯明打开节点舱上方的出舱口舱门，第一次亲眼见证舱外环境，不禁脱口而出：“外面是黑的。”
在两人配合给舱门装上保护罩后，刘伯明一个跃身来到了浩瀚宇宙。节点舱高清摄像机、航天服摄像机以及舱外全景摄像机全程拍下了这一过程。
“哇，这外面太漂亮啦！”刘伯明惊叹道。
在此之前，空间机械臂已经来到了出舱口，进入整臂待机制动状态。就像我们熟知的云台车一样，它将是航天员在舱外的移动工具和临时工作站。
第二步：在机械臂上“搭积木”
刘伯明出舱门后，汤洪波并没有紧随其后。接下来一段时间，他们要以一上一下的姿态，打好第一场配合战——在空间机械臂上安装脚限位器和操作台。就像地面建筑施工队似的，汤洪波负责“搬砖”，刘伯明负责“搭建”。
一场太空“搭积木”正式上演。
刘伯明接过汤洪波从舱内递上来的脚限位器，将其安装在空间机械臂的一端。这是底座，也是用来固定航天员双脚的，航天员“站”在上面可以随机械臂“爬行”而移动。舱内，汤洪波正在对操作台组件进行初步安装，随后用带挂钩的绳传递给刘伯明，由刘伯明安装在脚限位器一侧。这就是舱外工作用的操作台。在刘伯明的腰间，还有一个微型工作台，这是他在舱内就已经戴好了的。
“没有看到满天繁星吗？”9点30分左右，操作台安装完成，聂海胜忍不住问。
10点20分左右，刘伯明上机械臂，机械臂移动到接设备点。最后传递上来的是此次舱外工作要用的把手、抬高支架和一些专用工具递上来，刘伯明把它们一一挂在操作台上。有了它们，航天员将展开第二项舱外工作内容。
两人配合默契，一环扣着一环，第一项舱外工作顺利完成。
第三步：给摄像机装个“自拍杆”
“天和”内，聂海胜“坐”在计算机旁，细心操作、准确指挥；机械臂缓缓移动，刘伯明“站”在脚限位器上，他继续移动，准备开展第二项工作。
汤洪波就没那么轻松了。11时左右，他跃身出舱，开始借助舱表扶手，用手“爬行”。每走一步，他都要把身上安全绳的另一端挂在扶手上，防止飘走。他速度很快，率先达到目的地——大、小柱段之间偏右的位置。
他们的第二项工作是将安装在此处的一个全景摄像机进行抬高。“通俗地讲就是给全景摄像机安装一个'自拍杆’，使其在原来的位置上抬高一段，具备更佳的视场。”航天科技集团八院全景摄像机主任设计师徐起形象地描述。
汤洪波到达目的地后，徒手拔掉全景摄像机的电缆插头。很快，刘伯明也到了，在汤洪波的配合下，他拿出通用电动松不脱螺钉拆装工具，给全景摄像机装上把手、卸掉安装脚，小心翼翼把它取下来。据悉，研制人员为全景摄像机设计了一款舱外专用把手，既可在拆装全景摄像机时保护4个镜头，又可以方便航天员携带全景摄像机。
随后，刘伯明将一个圆柱形加长支架装在摄像机原来的位置，装摄像机、插电缆插头、拆把手。每一步操作，刘伯明都小心翼翼。这样的动作，他在水下预演了很多次，早已将要领熟记于心，但真在太空中操作，还是相当困难。
“安装好，辛苦啦，你们！”聂海胜说。随着全景摄像机开始工作，透过它的镜头可以看到，在白云的衬托下，蓝色的地球像海洋一样，非常漂亮。
紧张有序，第二项舱外工作也顺利完成。
第四步：应急返回演练+组装舱外工具箱
太空环境异常复杂，科研人员把航天员生命安全放在首位，设计了多种安全保障措施，例如各类相机或摄像机实时监视等。尽管如此，逃生技能也是一堂必修课。为此，第三项舱外工作就是应急返回演练，主角是汤洪波。
在这项工作中，汤洪波要徒手爬到“天和”核心舱最远处。接到撤离指令后，他第一时间折回，以最快速度返回舱口，并直接进入节点舱。
“舱外活动非常考验航天员的臂力，人在失重环境下很难控制自己，轻轻移动就出去了，可要想停下来就得花很大力气。”汤溢说，这种应急返回场景，航天员在地面时就曾多次在水中演练，为的是必要时刻为自己赢得一线生机。
“03感谢所有科技工作者，祝中国航天事业越来越好。”汤洪波快速爬到出舱口时，没有再等自己的队友，说完这句话就迅速进入节点舱。
刘伯明随着机械臂的移动，也很快来到舱口。他把工具一一取下来递给汤洪波，最后把操作台和脚限位器卸下来，并在汤洪波的配合下，完成舱外工具箱和脚限位器的安装。
“感谢所有参研参试的科研人员，感谢全国人民的大力支持，后续我们还会出舱，还会飞得更高，空间站还会越建越大。”刘伯明对着摄像机镜头挥手致意。
15时左右，刘伯明进入节点舱后，关舱门、复压、脱舱外航天服，打开节点舱前往大小柱段、神舟十二号飞船的3道舱门。
一系列收尾工作后，来自核心舱空调的风进来，神舟十二号飞船又能“呼吸”了。身处地面的神舟十二号飞船总体副主任设计师高旭终于松了一口气。“这几个小时，我们一直紧张地关注着神舟飞船内的温度变化，舱门关闭后，没有了核心舱带来的空调环境，飞船存在结冻风险，很可能损害科学载荷。”高旭说。
首次出舱活动很圆满。