宇航服起火 微陨石撞击 首次商业太空行走很危险
来源：腾讯科技
How dangerous is Polaris Dawn spacewalk from SpaceX Crew Dragon? https://t.co/Y9Ml3pDJRY— The Sun (@sbsun) [Insecure Code] [< a href="https://twitter.com/sbsun/status/1828134103972999642
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?ref_src=twsrc%5Etfw">]August 26, 2024
据国外媒体报道，在“北极星黎明”（Polaris Dawn）任务中，美国亿万富翁贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）计划通过SpaceX的载人龙飞船舱门步入太空真空环境，这无疑将再次创造历史。
艾萨克曼对执行此次任务的安全性充满信心，尤其是新型舱外活动（EVA）宇航服历经了长时间的研发和测试，该装备将确保包括他在内的四名机组人员，在史上首次商业太空行走中安然无恙。
艾萨克曼在抵达肯尼迪航天中心参加新闻发布会时强调：“我们对此投入了大量心血，因此能够确保安全是理所当然的。太空行走之所以认为十分危险，是因为它要求我们暂时离开飞船的安全庇护，而宇航服届时便成为了我们的移动生命维持系统。”
艾萨克曼与他的团队成员——前美国空军飞行员斯科特·波提特（Scott Poteet）、SpaceX员工莎拉·吉利斯（Sarah Gillis）与安娜·梅农（Anna Menon），计划于美国当地时间周二凌晨（北京时间8月27日15:38）搭乘SpaceX的猎鹰9号火箭升空。此次“北极星黎明”任务作为“北极星计划”（Polaris Program）的一部分，是艾萨克曼与埃隆·马斯克（Elon Musk）公司携手推进商业太空边界的又一里程碑。（
编者注：SpaceX最新消息显示，此次发射任务已推迟至不早于8月28日）
1、对飞船改造，增加硬件助力太空行走
他们乘坐的载人龙飞船，正是艾萨克曼在2021年开创先例的“Inspiration4”任务中所乘坐的那艘，该任务标志着首次全平民宇航员的载人航天飞行。为了执行此次轨道任务，龙飞船被特别改装，去除了对接机制，代之以圆顶窗口，以提供更加广阔的宇宙视野。同时，飞船还新增了舱口等硬件，专为艾萨克曼与吉利斯的太空行走设计。
在太空行走期间，波提特与梅农将留守舱内，但由于这艘飞船没有气闸，因此舱内也将受到太空真空环境的影响。此次太空行走安排在任务的第三天进行，届时飞船正沿海拔约700公里的椭圆轨道飞行。
艾萨克曼表示：“在舱外活动时，我们将借助SpaceX团队精心设计的移动辅助装置，进行一系列精心编排的动作，犹如在太空中起舞。此次任务中，我们将对新型宇航服进行全面测试，旨在深入了解其性能，并将意见反馈给工程师，为未来宇航服的设计革新提供信息。”
他提到的移动辅助结构被称为“天行者”，这是一个位于舱口外的设备，两人将利用它安全地完成机动，而不是依靠自由漂浮。
关于为何不采用如1964年美国宇航员埃德·怀特（Ed White）在Gemini 4任务中首次太空行走时那般自由漂浮的方式，艾萨克曼强调：“安全至上，我们必须确保时刻都与天行者紧密相连，无论是手还是脚，都要有稳定的支撑点。我们借鉴了巴兹·奥尔德林（Buzz Aldrin）在Gemini 12任务中采用的安全操作模式，虽然自由漂浮看起来既酷又鼓舞人心，但我们认为，保持至少一个与移动辅助设备的接触点，是更为稳妥的选择。”
SpaceX矢志不渝地追求火星殖民的宏伟目标，其EVA宇航服的首版设计已融入了许多前沿科技，包括平视显示器、头盔摄像头，以及专为关节灵活性与隔热需求打造的创新结构。艾萨克曼对此满怀期待：“这仅是起点，未来或将历经十数次迭代与进化。我深感荣幸能在此次飞行中率先测试，或许某天，其后续版本将助力人类在火星留下足迹。”
2、制定多个应急策略，做好应对突发准备
按照计划，艾萨克曼与吉利斯将在载人龙飞船外驻留15至20分钟，期间，两根连接至宇航服的氧气管通过约4米绳索确保供氧无虞。任务完成后，飞船将启动减压程序，以恢复舱内可呼吸环境。若再增压遇阻，舱外宇航服即转化为四人组的生命之舟，确保安全返航。
吉利斯强调，SpaceX已详尽规划多个应急响应策略。她解释称：“这是我们的起点，需全面考量潜在突发事件，确保每位机组人员平安归来。因此，我们已设计了一系列精妙操作，确保太空行走起点安全、目标可及。同时，通过反复演练，我们已做好应对各种突发状况的准备，力求万无一失。”
特别值得一提的是，飞船的朝向策略兼顾了防微陨石与避阳双重保障，即便在日照条件下，宇航服与遮阳板亦能发挥应有作用。吉利斯表示：“这种策略巧妙融合了遮阳与防护功能，为航天器提供了额外保护层。”
艾萨克曼坦言，他一度忧虑对EVA细节的过度聚焦可能影响对其他任务目标的关注，但SpaceX团队的专业与严谨有效缓解了他的担忧。在飞行认证筹备期间，SpaceX实施了全面的风险评估，确保每个环节都经得起推敲，仿佛一切均需从头审视。
3、消除宇航服起火隐患，降低减压病发生可能
机组四人全程参与了每一次风险简报，包括SpaceX在开发过程中识别并积极应对的一个潜在火灾风险。据SpaceX副总裁比尔·格斯滕迈尔（Bill Gerstenmaier）介绍，其团队在宇航服充氧环境下，深入分析了静电放电可能引发的燃烧问题，并迅速采取了一系列改进措施，如调整流程、优化工艺、引入导电材料等，以确保万无一失。
艾萨克曼对SpaceX在“北极星计划”合作中展现出的安全至上态度给予了高度评价。他强调，从项目启动到最终实施，SpaceX不仅限于EVA的细致审查，而是对整个任务进行了全面而深入的审视，这种沟通与透明度极大地增强了他对任务成功的信心。
在踏上新的近地轨道高度挑战的首日，机组人员即着手调整舱内空气成分，旨在逐步过渡到纯氧环境，从而避免减压病的发生。吉利斯介绍道：“在长约45小时的过程中，舱压将逐步降低，同时氧气浓度逐步提升，以降低风险。次日，我们将在宇航服内进行加压测试及机动性演示，通过一系列舱内动作序列的演练，确保训练无遗漏，为出舱活动奠定坚实信心。”
为模拟太空环境，机组人员在美国宇航局约翰逊航天中心的真空室内进行了为期两天的全方位训练，从减压到最终在呼吸面罩下模拟100%氧气的EVA操作，整个流程一丝不苟。
飞船亦经历了重大改装，以支持太空行走需求，包括增加氧气储备、升级氮气刷新系统以及增设环境传感器等，确保SpaceX能实时掌握舱内环境状况，无论是太空行走前、中、后均了如指掌。吉利斯说：“伴随这些生命支持系统的全面升级，我们进行了从组件到全系统层面的广泛测试，确保万无一失。”
SpaceX将整艘航天器置于热真空室内，实施了从减压至真空状态再至增压的全程模拟，全程采用实际飞行中的软件和硬件。此过程中，内部环境被暴露于真空之下，以提前清除可能因太空环境而析出的化学物质与杂质。
艾萨克曼解释称：“此举无疑伴随着高风险。但正是为了应对这些风险，我们采取了多重缓解措施。”他列举了多重安全保障：手动与自动舱门开启机制、强化的多重密封设计、双系统保障飞船重返宜居大气层、以及充足的EVA氧气供应。
艾萨克曼说：“当我们勇敢地迈向太空这一最后的边疆，任何风险都显得微不足道，因为每一步都是对人类未来的投资。虽然EVA无疑是任务中最具挑战性的环节，但其背后凝聚无数人的智慧，正是为了那些将在未来太空建设中勇往直前的人们。因此，尽管它危险重重，却也是通往无限可能的必经之路，自然吸引了最多的关注与努力。”
4、微陨石、轨道碎片及辐射威胁
值得注意的是，EVA仅是此次飞行中众多高风险操作的一环。
任务首日，机组人员会将航天器送入海拔1400公里的新高度，这将超越美国宇航局宇航员皮特·康拉德（Pete Conrad）和理查德·戈登（Richard Gordon）在1966年Gemini 11任务中创下的1372公里低地球轨道纪录。艾萨克曼指出：“向更高空域的进发，意味着要面对一系列前所未有的挑战，包括微陨石、轨道碎片及更为严峻的辐射环境，这些都构成了独特的考验。”
他说，此次飞行旨在让航天器体验深空及未来火星任务的标准条件，包括穿越地球范艾伦辐射带，这一区域密布着被地球磁层捕获的带电粒子。艾萨克曼表示：“从人类健康与科研的角度出发，此行将为我们提供宝贵的数据与洞见。若未来踏上火星之旅，我们希望安全、健康地返回。因此，每一步探索都意义非凡。”
然而，鉴于高轨道环境的潜在风险，特别是辐射对航天器结构的潜在影响，艾萨克曼透露：“我们将严格控制停留时间，以高效收集关键数据后迅速撤离，确保任务的安全与成功。”
格斯滕迈尔高度赞扬了艾萨克曼执行危险任务的勇敢担当，认为这不仅是SpaceX向宏伟目标迈进的驱动力，更体现了对极限的不断挑战。然而，他强调：“在SpaceX，安全始终是首要考量。我们肩负着确保每位机组人员平安归来的神圣使命。太空之旅充满挑战，但北极星黎明任务的安全发射、全程支持及最终凯旋，是我们不变的承诺。”
他还指出，经过详尽的尽职调查与周密准备，成功已近在咫尺：“EVA诚然是一次冒险，但一切已经准备就绪，我们信心满满。从太空舱到宇航服再到高压氧舱到各项测试，无一不彰显了我们为这次任务所做的极致准备。”
格斯滕迈尔称，SpaceX在继承NASA卓越传统的基础上，更实现了创新与超越。他说：“这是对团队智慧与勇气的最高致敬，他们引领科技前沿，推动人类探索边界。我们将以最严谨的态度执行任务，凭借科学的规划与全面的测试，为太空飞行做好全面准备。”