航天員進行空間站任務水下訓練。

　　孔方舟攝

　　中國航天員中心飛控試驗隊執行神舟十二號飛控任務。

　　孫 偉攝

　　從6月17日進入空間站天和核心艙，神舟十二號航天員乘組在400公里左右高度的地球軌道已駐留1個多月，創造了新的中國航天紀錄。

　　自進入天和核心艙的那一刻起，航天員就把地球的生活搬上太空，生活越來越自如：不用靠地面運送，就可以在太空呼吸新鮮的空氣，飲用清潔的循環水；在太空廚房，他們喝著自產的酸奶，吃著口味豐富的熱飯菜；他們可以在核心艙內自如地跑步、舒暢地睡覺，走出艙外安全地進行太空行走……

　　航天員在太空順利度過的每一天，其實都有著地面的24小時陪伴和守護。

　　一切為了出艙

　　涉及生理極限、危險的訓練，航天員教員都是第一個“吃螃蟹”的人

　　北京時間2021年7月4日14時57分，經過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協同，圓滿完成全部既定任務，標志著我國空間站階段航天員第一次出艙活動取得圓滿成功。

　　整個出艙活動中，在中國航天員中心航天員支持室內，結合實時顯示的出艙畫面，航天員教員趙陽同步解讀著出艙程序。任務成功，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙，趙陽長舒了口氣。

　　航天員出艙活動是我國空間站任務的重中之重。空間站艙外建造、艙外設備安裝、維護、維修、更換和試驗樣品回收等等，都需要出艙活動。

　　與神舟七號突破出艙技術相比，神舟十二號航天員出艙時間由半小時提升到6小時以上，艙外作業任務量加大、難度提升，困難和挑戰前所未有。從2017年開始，趙陽承擔起航天員空間站出艙活動模擬訓練的任務。隨著任務臨近，趙陽天天泡在水槽里，每天按照出艙活動6小時的標準，與航天員一起開展訓練。連續水下訓練4個月，忙起來一天只睡4個小時，只吃一頓飯。

　　訓練，要把各種可能的情況都訓練到。比如，航天員在出艙活動期間，如果需要應急返回怎么辦？

　　為了確保訓練設計能夠滿足要求，趙陽和團隊考慮了最極端的情況：航天員在空間站最遠端的工作點，機械臂萬一出現故障、不能轉運航天員返回，航天員只能自主應急返回。但回艙的路拐來拐去，并不順暢。直線路徑10多米的距離，航天員必須依靠安全系繩，借助艙壁上的固定扶手，繞開太陽翼支座等多個大障礙物，在多次調整身體姿態后才能安全、快速地返回。

　　為了盡可能模擬外太空環境，趙陽嚴格設計訓練場景，分解到每個動作，細化到每個姿態，幫助航天員迅速、安全地找到返回的路。每次訓練，他都與航天員一起，將應急返回的時間一分一秒地縮短。

　　對航天員教員來說，航天員顧慮的，他們必須先想到；航天員做到的，他們必須先做到。超重耐力訓練、低壓訓練、模擬失重訓練、野外生存訓練等凡是涉及生理極限、危險的訓練，航天員教員都是第一個“吃螃蟹”的人。

　　救生訓練，是為了訓練飛船降落在應急著陸區、救援人員不能按時到達的情況下，航天員必須完成自主出艙和野外生存的任務，繼而進行惡劣自然條件下的野外探險。為了選取合適的訓練場景，航天員教員團隊曾在熱帶叢林中，冒著野象踩踏和毒蟲攻擊的危險勘察選址。

　　在巴丹吉林沙漠，航天員教員團隊開展48小時的預訓練。晝夜溫差高達39攝氏度，夜里，大家擠在沙漠掩體里，雖然用火烤著，但后背還是一片冰涼。就這樣，他們驗證了航天員沙漠生存訓練科目設計的合理性和可行性。

　　讓“太空鎧甲”更堅固

　　承壓材料要經過多輪選擇、測試，除塵、粘膠、縫合、密封等47道工序足足花了兩個月

　　航天員在空間站執行出艙活動，面對的是300—450公里軌道高度的空間環境，也就是真空、失重和以90分鐘為周期的±12攝氏度左右的冷熱交變、微流塵/碎片和空間輻射。100多公斤重的艙外服，好比航天員執行出艙活動的鎧甲。它像一個人形飛船，充上一定壓力后，抵御外太空的高低溫、真空、強輻射等，保護著航天員的生命安全。

　　中國航天員中心航天服工程研究室主任、載人航天工程航天員系統副總設計師張萬欣介紹說，比起首次岀艙的“神七”任務，空間站任務中航天員要進行長時間的艙外操作，對艙外服性能提出的要求更高，需要具備使用時間更長、安全可靠性更高、機動靈活性更好、測試維修性更強的特點。

　　艙外服上的頭盔面窗，是航天員進行出艙活動時觀察外界的窗口，由中國航天員中心研裝部服裝車間生產。頭盔面窗有多層，最里層名為雙層壓力面窗，它是整個頭盔的承壓密封結構，直接關系到航天員的生命安全。為做到絕對安全可靠，承壓材料要經過多輪選擇、測試，除塵、粘膠、縫合、密封等47道工序足足花了兩個月。

　　中國航天員中心研裝部副部長鄧小偉說，這些工序聽起來簡單，但流程相當復雜、嚴格、細致。在雙層壓力面窗制作過程中，有一次，有兩粒密封膠的碎末進入了密封的面窗夾層。

　　這兩個碎末也就沙粒大小，吸附在面窗夾層下沿，理論上對視覺沒什么大的影響，卻成了技術人員的“眼中釘”。他們嘗試了各種辦法，最終只能將碎末掃除到邊緣區域，就是無法吸出。為了做出完美的面窗，技術人員改變生產工序，徹底解決了密封膠穿刺產生多余物這個問題。

　　艙外航天服完工后，在航天員穿上它之前，還有最后一項關鍵試驗——艙外服載人低壓試驗。

　　這需要志愿者穿著全新艙外服進入低壓艙進行試驗。這項試驗的危險之處在于，當艙內泄壓到近乎真空狀態，一旦艙外航天服出現某個細微的故障，將直接威脅到志愿者的生命安全。

　　2020年9月，航天員中心在艙外服試驗艙大廳內再次啟動艙外服載人低壓試驗，這距離首次艙外服載人低壓試驗已是12年又4個月。

　　“報告，任務完成，身體狀態感覺良好！”歷經17小時，兩名志愿者從模擬在軌真空環境的艙外服試驗艙中，經歷了出艙活動任務中實際泄復壓過程，順利執行了出艙活動程序后成功出艙。所有人一直懸著的心終于放了下來，現場響起了熱烈的掌聲。

　　保障航天員健康生活

　　環境控制與生命保障系統通過應用再生生命保障技術，首次實現艙內的氧氣和水循環使用

　　在以往的載人飛行任務中，航天員在太空生存所需的氧氣和水都從地面攜帶，也就是非再生式環境控制與生命保障系統。而在空間站上，航天員在軌時長超過3個月，僅靠地面補給不僅代價高昂，而且也不能滿足任務需要。因此，在空間站天和核心艙內，環控生保系統通過應用再生生命保障技術，首次實現艙內的氧氣和水循環使用。

　　在密閉狹小的空間站艙內制造一個類似地球環境的可循環生命保障系統，且長時間穩定運行，難度可想而知。這個空間站任務的關鍵技術，由中國航天員中心環控生保室來攻克。

　　微重力條件下，水氣分離是個難題。無論是電解制氧、水處理、尿處理，還是冷凝水收集、尿液收集，都要用到水氣分離裝置。太空中的水氣分離裝置，沒有現成產品。研制團隊走訪了國內十幾家大學和科研院所，做了數千次的試驗，直到裝置滿足壽命、可靠性和穩定性等要求。實際上，水氣分離裝置的研制從設計、研發、測試到正式應用，花了近10年時間。

　　再生生命保障技術的運用，大幅減輕了地面的補給壓力。按照3人在軌飛行計算，每年可以節省消耗性物資達6噸。

　　此次在空間站任務中首次亮相的太空跑臺，屬于保障航天員在軌健康的醫監醫保設備，格外引人注目。

　　航天員在太空失重環境中容易產生心肺功能減弱、血量減少、下肢肌肉萎縮、骨流失等問題，長期下去會影響航天員的健康和在軌工作能力。太空跑臺就是針對這些不利影響采取的一項防護手段。

　　太空跑臺與人們常見的跑步機外觀類似，但由于太空的微重力環境，太空跑臺的設計和地面截然不同。

　　對于航天員中心航天員健康保障工程室的跑臺設計團隊來說，隔振設計是個“攔路虎”。航天員跑步時，人體足底需要承受3—6倍自身體重的沖擊力，會對空間站產生嚴重的影響。最終，跑臺設計團隊通過巧妙設計，將沖擊力降到30公斤以內，既保持跑臺自身的相對穩定性又不影響空間站上其他設備的運行。為了讓航天員在太空輕松“跑”起來，太空跑臺設備研制花了6年，隔振設計從理論研制到工程實現則用了4年左右時間。

分享讓更多人看到