航天员出“门”遛弯儿时，都做什么？

最近“感觉良好”小分队

出“门”遛弯儿又双叒叕刷屏了！

这是中国空间站全面建成后的首次出舱活动

不过小分队“遛弯儿”可不仅仅是出去转转

他们“遛弯儿”的同时，还要做这些……

2月10日，航天员费俊龙和张陆，在舱内航天员邓清明的密切配合下，结束了长达7个小时的出舱活动，顺利返回问天实验舱。

神舟15号出舱活动截图

肯定有小伙伴好奇：经常从媒体看到航天员出舱的新闻，他们出去都干什么？事实上，作为载人航天领域内的核心技术之一，出舱活动的种类很多，大概分为如下三大类。

种类一：验证出舱技术

一次成功的出舱活动，需要的支撑技术非常多，从航天器、航天员、航天服这些太空部分，到测控通信、飞行控制、任务管理这些地面部分，缺一不可。而且出舱活动适用“桶底理论”：只要有一个漏洞，所有的水就会都流掉，成为彻头彻尾的失败。正因如此，人类航天时代开启近70年来，依然仅有苏联/俄罗斯、美国和中国独立掌握了这个复杂的技术门类。

中国航天员水槽训练场景（图源：我们的太空）

这个技术发展过程也是不断“理论论证-模拟实验-技术验证”迭代而来的。例如，在理论和仿真模拟之外，世界各大航天员中心都有巨大的水槽，里面放置各种航天器模型，航天员穿上航天服后，通过控制浮力与重力平衡，模拟在太空中失重的效果，反复练习出舱活动，尽可能地暴露问题。但是水槽练习局限性也很大，不可能模拟太空中的真空、失重、强辐射场景。必须要到太空中真刀真枪地去全面检验，每一个新技术的提出都是如此循环迭代。

早期的出舱活动，需要把航天服通过一个“脐带”连接到载人飞船上，获得补给。后来，开始广泛使用便携式航天服——身着便携式航天服的航天员出舱之后就变身为一个小型的独立航天器。载人机动装置的出现，更是“科幻级”地吸引眼球，航天员坐在装置内可通过控制小型发动机，在航天器附近自由飞行。

载人机动装置（图源：NASA）

上述每一次技术迭代，都需要验证。例如我国早在2008年的神舟7号任务，就由航天员翟志刚和刘伯明验证了出舱活动的可行性，这也意味着我国载人航天进入了能出舱活动的时代，一直迭代发展至今。

不仅整体方案需要验证，各项具体技术也需要检验。航天员出舱必备保障是舱外航天服，可以把它直接看做微型的航天器。我国的“飞天”舱外航天服历经多年积累，但也需在太空中实际测试它的应用情况；出舱必经之路是负责舱内和舱外（真空）过渡的气闸舱，每一个载人航天器（神舟飞船、天宫1/2飞行器、天和核心舱、问天实验舱）都需要配备（或兼用），它的在轨表现事关整个任务成败；出舱活动需要频繁使用机械臂辅助，它的太空表现能力需要检验；活动期间，舱内外协同、天地通信测控保障、地面流程控制、紧急情况撤离等，这些场景都是在地面无法模拟的，必须通过真实的出舱活动来测试。

正如真刀真枪地军事演习才能暴露问题、总结经验，相当一部分出舱活动目的就是为了验证出舱相关的技术体系。

翟志刚那句经典的：“我已出舱，感觉良好”，就是该种类出舱活动最想达到的效果。

种类二：载人航天器安装与维修

载人航天器的设计与制造难度远远超过无人航天器，对于大型的空间站舱段级别航天器，更是如此。例如，天宫空间站的核心舱“天和”和两个实验舱“问天”、“梦天”实在太大了，它们长度约18米，直径4.2米，创造了人类航天单舱段的尺寸纪录。但这还不是全貌：这个尺寸已经逼近长征五号B这个“矮胖子”的整流罩所允许的极限，其他的全景相机、舱外扩展泵组和外置仪器等，根本没法完整安装展开后发射，必须在进入太空后继续组装。

小伙伴们不妨回忆一下，此前的新闻中反复提到的出舱内容大都会有“抬升全景相机”“安装舱外拓展泵组”等关键词，且一般发生在重要的舱段升空和组装后。本次的中国空间站建成后首次出舱，重要任务也是安装舱外拓展泵组。它是航天器内外热控循环系统的动力心脏，与舱内的心脏一起，才能保证整个舱段的正常运转。全景相机则用于监测航天器的整体外部情况。还有一些外部仪器设备，只有所有的外置部分都完整了航天器才算达到了设计要求。

中国空间站全貌艺术效果图

此外，任何一个航天器不可能完全不出现问题，对于空间站级别的大型模块化多舱段载人航天器更是如此，特别是它需要长时间稳定飞行。例如，国际空间站已经做到了约500吨、飞行25年，中国空间站有近100吨、飞行时间10年起步。期间，如果空间站可能出现各种问题，都必须及时予以修理，尤其是当外部出现问题时，几乎只能依靠航天员出舱活动进行维修。

如果用大白话来解释这种出舱活动就是：毛坯房（舱段）盖好了，装修小工（航天员）开始装修，让房子（空间站）更宜居。出了问题，还要请小工来，修修补补，这房子住起来才舒服。

种类三：科学研究与应用

载人航天发展的根本目标是利用太空这个独一无二的空间，拓展人类的科学边界。空间站建成后，就会变成一个长期有人驻留的太空实验室，允许航天员开展各项科学研究，这才是航天强国大力投入载人航天的最核心动力。

国际空间站和中国空间站上，搭载了各种实验柜，开展各种网友们“看不懂的名词”实验。但是有些研究是必须在舱外进行的，例如与天文观测、真空暴露、舱外辐射等相关的科研。有些科学仪器设备无法通过机械臂系统完全操作，就必须依靠航天员出舱活动去安装、回收、替换，成为事关科研成败的关键。我国自第三批航天员招募起，开始培养“载荷专家”类角色，他们的主要业务就将集中于科研。

天和核心舱与天舟二号货运飞船组合体

各类载人航天器本身也是“空天母舰”。微型的航天器（航天员）从这里出发，也能服务于载人航天器之外的目标。例如航天飞机时代多次出现过回收失效卫星返回地球的场景。大名鼎鼎的哈勃太空望远镜在发射后出现了一系列技术问题，导致根本没法正常工作。后来，通过连续5次出舱活动才将它完全修好，几乎替换掉了各大科学仪器，才让这个传奇的望远镜重获新生并一直工作至今，重塑了人类天文学。我国即将发射的大型巡天望远镜未来将进入与空间站共轨的飞行状态，一大原因就是未来航天员可以通过出舱活动，对它进行维修更新，保障它的长期工作状态。

此外，载人登陆月球，包括未来预期的载人登陆火星，也可以看作非常复杂的出舱活动。我国的《2021中国的航天》白皮书中已经明确了全面建成并运营中国空间站、实施探月工程四期、深化载人登月方案论证等重要目标，在可预见的将来，将会有中国航天员踏上月球，完成一次从神话（嫦娥奔月）到现实的出舱活动。