這一次出艙活動為何備受矚目? 中國女性航天員的首次“太空行走”

據中國載人航天工程辦公室消息，北京時間2021年11月7日，航天員翟志剛、王亞平身著我國新一代“飛天”艙外航天服，先后從天和核心艙節點艙成功出艙，中國首位出艙航天員翟志剛時隔13年后再次執行出艙活動任務;王亞平成為中國首位執行出艙任務的女航天員，邁出了中國女性艙外太空行走第一步。這一次出艙活動為何備受矚目?記者特邀南京航空航天大學的專家進行了解析。

【為何備受矚目?】

這是中國女性航天員的首次“太空行走”

本次神舟十三號載人飛行任務，和神舟十二號相比有六大不同：一是載人飛船將采用自主快速交會對接的方式，首次徑向?？靠臻g站;二是屆時中國空間站將實現核心艙、2艘貨運飛船、1艘載人飛船共4個飛行器組合體運行;三是航天員將首次在軌駐留6個月，這也是空間站運營期間航天員乘組常態化駐留周期;四是中國女航天員將首次進駐中國空間站，航天員王亞平也將成為中國首位實施出艙活動的女航天員，而神舟十三號乘組也將包括中國首次出艙的男女航天員;五是在神舟十二號任務的基礎上，進一步開展更多的空間科學實驗與技術試驗，產出高水平科學成果;六是實施任務的飛船、火箭均在發射場直接由應急待命的備份狀態轉為發射狀態。

其中，第四項任務“女性航天員實施出艙活動”之所以備受矚目，是因為這是中國女性航天員的首次“太空行走”。南京航空航天大學航天學院教授聞新告訴記者，此前在國際空間站里，雖然也有女性航天員的身影，但她們出艙的次數很少。“這是因為女性接受輻射的閾值是要低于男性的，因此在太空作業時，身著航天服的男性會更加適合。但我國此次能夠信心十足的安排女性航天員出艙，充分說明我國在艙外航天服的設計上有了更完善的設計，尤其是在抵擋輻射方面更加安全。這也是航天綜合實力的一種展現。”

【南航力量助力】

他們在水下模擬出了太空“作業現場”

根據官宣信息，兩名出艙航天員完成在機械臂上安裝腳限位器和艙外工作臺等工作后，在機械臂支持下，相互配合開展機械臂懸掛裝置與轉接件安裝、艙外典型動作測試、艙外互助救援驗證等作業。期間，在艙內的航天員葉光富配合支持兩名出艙航天員開展艙外操作。

要在失重環境下完成這一系列作業并不是容易的事。為了確保失重環境下作業的準確無誤，航天員需要在地球上經歷艱苦的水下訓練考驗。

聞新教授介紹，水下訓練鍛煉的正是航天員在失重環境下的工作能力。水下環境里，因為浮力和重力相抵消，科研工作者可以為航天員模擬出失重的狀態。在失重的環境下吃飯、工作，甚至是穿脫航天服都是“難題”。

記者了解到，航天員的水下訓練，有南航科研人員的貢獻。應航天員中心、上海宇航系統工程研究所委托，南航機電學院張得禮副教授領銜課題組參與研制了“水下機械臂及其智能控制系統”，該系統逼真地模擬了空間站出艙活動的機械臂轉運以及定點作業支持工況，是出艙活動任務工程實驗驗證和航天員訓練的重要保障。

在航天員中心總體單位指導下，上海宇航系統工程研究所聯合課題組經過技術途徑仿真驗證、總體方案設計、工程實施、調試聯試以及試運行，創新性研制出了國內首臺10米級水下大作業空間、高可靠性、高安全性水下機械臂。

其中，課題組面向模擬失重環境的中性浮力水槽航天員訓練任務，開展了水下機械臂控制系統、人機交互系統以及供配電支持系統的學術研究與工程研制。據介紹，課題組研制的內容作為整系統核心指揮樞紐。突破了基于多傳感融合和基于優化算法的水下路徑規劃技術、水下機械臂人機交互控制技術、虛擬孿生的大尺寸空間碰撞檢測預測技術、水下安全監控技術等，有力保障了整系統的可靠、高效運行，是水下機器人控制技術在載人航天模擬失重訓練應用的一次突破。

十個月交付，未來系統將更加完善

據悉，課題組接到任務時，離產品交付時間只有10個月。設備涉及結構、軟件、硬件、關鍵算法、人機工程、水下安全等多方面的技術，時間緊，任務重，疫情的影響更給研制工作增加了不小的難度。

為獲得水下試驗的條件，課題組搭建臨時水池，進行關鍵部件的靜、動密封和重力配比水下試驗，并租用上海交通大學的海洋實驗水池進行集成測試。在有限的經費條件下，租用時間僅有一周。一周時間，需要完成所有指標的驗證，團隊每天工作到凌晨2-3點，一天只睡2-3個小時。

項目研制過程中，課題組在第一現場見證了航天員中心、上海宇航系統工程研究所等載人航天大軍隊伍“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神，備受激勵和啟迪。航天員敢為人先執著訓練的場景，也更讓課題組甘于沉下心來狠下行動，攻堅的信心越發扎實。

談及未來的研究計劃，張得禮介紹，課題組瞄準空間站長期運營期間出艙活動水下工程驗證以及航天員訓練的需要，將繼續深入探討研究相關技術、擴展應用需求、優化人機控制系統，為載人航天任務再立新功。(實習生 柯龍婕旻 揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子)

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