法治号
□本报记者 廉颖婷
“感觉地球就在我的眼前，这么近，向我扑面而来。”
9月1日18时26分，神舟十四号航天员陈冬打开问天实验舱气闸舱舱门后，激动地说。
9月2日0时33分，经过约6小时出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，完成出舱活动期间全部既定任务，陈冬、刘洋已安全返回问天实验舱，出舱活动取得圆满成功。
此次出舱活动创下多个“首次”：我国航天员首次从问天实验舱气闸舱出舱实施舱外活动，陈冬、刘洋首次执行出舱活动任务，首次使用小机械臂辅助舱外作业，航天员首次登上小机械臂进行舱外活动，首次验证问天实验舱舱外自主转移主路径，首次应用新“神器”舱外云台照明灯。
图为9月1日在北京航天飞行控制中心拍摄的航天员陈冬（上）、刘洋（下）开展舱外操作的画面。 李杰 摄
高科技装备支持出舱活动
出舱活动，是航天员身着舱外航天服在航天器外进行太空行走和作业的统称。2008年9月27日，翟志刚在执行神舟七号载人飞行任务时，完成我国首次出舱活动，这也标志着我国成为世界上第三个独立掌握航天员出舱活动技术的国家。
此次出舱活动中，三名航天员分工明确，由陈冬、刘洋开展舱外作业，蔡旭哲在核心舱内配合支持，共同完成问天实验舱扩展泵组安装、问天实验舱全景相机抬升、舱外自主应急返回验证等任务。
出舱活动的圆满完成，离不开高科技装备的支持。9月1日15时48分，航天员关闭问天舱段间舱门，随后陈冬、刘洋身穿“飞天”舱外航天服进行出舱前各项准备工作。新一代“飞天”舱外航天服与第一代相比，具有使用时间更长、安全可靠性更高、机动灵活性更好、测试维修性更强的特点。
此次出舱活动中，航天员首次应用的新“神器”——舱外云台照明灯，具备全覆盖角度转动功能，通过多自由度转动机构以及投光灯光学系统设计，使得航天员出舱路径以及舱外作业点的照度得到充分保障，成为航天员“太空漫步”的“灯塔”。
气闸舱带来出舱新体验
神舟十二号、神舟十三号乘组出舱时，通过的门是位于空间站核心舱节点舱的出舱口，舱门口径为85厘米。本次任务，航天员首次从问天实验舱的气闸舱“出门”，舱门口径达到1米，让航天员在身着舱外航天服的情况下，能够更加从容地携带设备“走出家门、遨游太空”，舱外工作能力大大提升。
这个更大的“大门”由中国航天科技集团有限公司五院空间站结构与机构团队抓总研制，看似是简单的几何尺寸增大，其实是一项“刚”与“柔”的平衡。利用杠杆放大原理寻找平衡点，在保持航天员操作力不变的条件下使得直径1米的舱门实现密封，研制难度不言而喻。
问天舱气闸舱出舱口被设计在面向空间站的“下方”，航天员从气闸舱出舱，像是从上往下“钻”。之前从节点舱出舱，航天员先看到的是星空，这次先看到的是地球的景象，这也是为什么陈冬在打开舱门时会说，地球扑面而来。
未来，问天舱气闸舱将成为整个空间站系统的主要出舱通道，节点舱将作为气闸舱的备份，为航天员执行舱外任务提供支持。
在这次出舱活动中，小机械臂在辅助航天员出舱方面表现优异。空间站机械臂承担着将航天员及相关设备工具运送至作业点，并支持航天员完成后续操作任务的职责。在空间站历次出舱任务中，航天员通过与核心舱的大机械臂配合，完成一系列舱外任务。此次参加出舱任务的，是问天实验舱上搭载的小机械臂，它顺利将航天员准确、稳定转运至作业点，再次展现了其运动灵活、定位精准的优点。
“机械伙伴”更安全更好用
当神舟十四号航天员乘组圆满完成首次出舱任务，关上舱门、安全“返家”的那一刻，负责此次任务保障的舱外电动工具设计师瞬间放松下来。航天科技集团五院总装与环境工程部舱外维修工具研制团队，全程参与了航天员出舱天地一体技术支持工作。直播画面中，助力航天员舱外维修的工具，就是由这支团队研制完成的。
图为9月2日在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十四号航天员陈冬（右）、刘洋（左）结束出舱任务返回前挥手致意的画面。李杰 摄
由于发射时火箭对航天器的包络限制，相机抬升支架等舱外结构不能直接展开到位，需要后续由航天员出舱进行调整与维护。舱外维修工具就像航天员的“机械伙伴”，直接影响出舱任务能否顺利进行。研制团队结合航天员以往的使用体验反馈，包含舱外电动工具在内的“机械伙伴”经过多次迭代设计，让它们更可靠、更好用、具有更多功能。
设计之初，设计师曾感慨：“由于可参考的经验太少，设计起来才发现有多难。”
这是因为，在失重状态下，航天员出舱时仅能靠扶手和脚部限位器调整姿态，工具和人的受力情况都与地面使用工具相去甚远；由于航天员身着厚重的出舱服，且只能单手操作舱外电动工具，设计师需要对每一个抓握、按压、旋拧操作进行反复研究以保证任务顺畅推进；出舱任务处于舱外复杂的真空和高低温交变环境中，舱外电动工具集电路、电机、电源、热控、机构等组件于一体，必须保证所有组件在如此严苛的环境条件下正常且稳定工作；执行任务全程要保证所有零件不会“逃走”成为太空垃圾，避免给空间站长期在轨稳定运行埋下安全隐患。
研制团队连续几周，复核航天员在轨仿真位姿变化的每一幅场景，精准定位舱外电动工具在轨应用的20余种在轨温度变化工况，最终圆满完成舱外电动工具的设计工作。
编辑：廉颖婷
审核：