宇宙遊泳：「危険なロマンス」を体験

周知のとおり、我が国の宇宙飛行士はこれまで、宇宙ステーションの段階で2回の船外活動を実施しており、いずれも完全な成功を収めました。宇宙飛行士の船外活動は、地上と上空の有人往復、ランデブー・ドッキングとともに、有人宇宙飛行の3つの基本技術の一つとして知られています。これらは、有人宇宙飛行の発展、特に宇宙ステーションの設置、宇宙の保守・修理、宇宙救助などのミッションにおいて、独特かつ重要な役割を果たしています。それでは、この危険でロマンチックなミッションを詳しく見てみましょう。

宇宙ステーションでの我が国初の宇宙飛行士の船外活動

· 宇宙環境の4つのレベル

宇宙飛行士の船外活動は宇宙遊泳とも呼ばれます。船外活動とは、宇宙飛行士が有人宇宙船や他の天体上に建設された基地を離れ、自らの生命維持装置に頼って宇宙空間や他の天体の表面で作業や活動を行い、その後有人宇宙船や基地に戻る一連のプロセスの総称です。ここでの有人宇宙船には、宇宙船、スペースシャトル、宇宙ステーション、月着陸船が含まれます。

宇宙遊泳は宇宙探査において最も危険な作業の一つです。宇宙飛行士は宇宙船の保護を離れ、一人で広大な宇宙空間に入り、秒速約8キロメートルの速度で軌道上を浮遊します。同時に、彼らは真空、強い放射線、無重力、そして交互に訪れる急激な寒さと暑さといった過酷な宇宙環境の試練に直面します。

まず、真空環境では、宇宙飛行士が有効な保護手段を失うと、15秒以内に酸素不足で意識を失い、30秒以内に死亡します。大気圧がなければ、体内の血液や体液は沸騰したお湯のように「沸騰」し、皮膚、組織、臓器は外側に膨張します。

第二に、宇宙には地球の大気や磁場の障壁がなく、宇宙飛行士は太陽フレアの際に放出される太陽光線、銀河の高エネルギー粒子、紫外線、赤外線、無線周波放射線などの非電離放射線など、さまざまな宇宙放射線に直接さらされることになります。これらの放射線は人体にさまざまな程度の害を及ぼす可能性があります。安全限度を超えると、宇宙飛行士は放射線障害に苦しみ、命に危険が及ぶこともあります。

また、宇宙の無重力環境では、宇宙飛行士は前庭機能障害を経験し、めまい、吐き気、嘔吐などの「宇宙酔い」を引き起こします。長期間の無重力状態は、人体のカルシウム、リン、マグネシウムなどの無機塩の排泄量の増加を引き起こし、骨粗しょう症や筋萎縮につながります。

さらに、宇宙には空気がないので対流はなくなり、温度変化は非常に激しくなります。宇宙ステーションは90分ごとに地球を一周しますが、その半分の時間は太陽にさらされ、残りの半分の時間は地球に遮られます。太陽の光を浴びると温度は100度を超え、遮られるとマイナス100度まで下がります。気温が急激に変化する過酷な環境の中で、宇宙飛行士にとって数時間に及ぶ船外活動は、肉体的にも精神的にも大きな試練となります。

宇宙飛行士は宇宙空間を歩くときに、これら 4 つのレベルの宇宙環境に直面する必要があり、船外宇宙服はこれらのテストに合格するための究極の保証となります。

中国の船外宇宙服

船外宇宙服は、衣服、ヘルメット、手袋、宇宙ブーツで構成されています。最も複雑なのは衣服で、内側から外側にかけて 6 層になっています。最も内側の層はライニングと尿収集装置です。 2つ目は、熱を放散するための液体冷却通気層です。第３層と第４層は、それぞれ宇宙服内の圧力を維持する加圧気密層と、加圧気密層の外方向への膨張を制限する制限層である。 5 層目は、キャビン外部の極端な温度差に対処するための断熱層です。最外層は保護層で、各種繊維複合織物で作られており、柔らかさが優れ、浸透、摩耗、高温、燃焼、腐食、放射線に耐性があり、他の機器とのインターフェースを備えています。

さらに、船外宇宙服には、独立したバックパック型の生命維持システム、ガス・液体・電気支援システム、計測・制御・通信装置も備わっています。最も小型の宇宙船と言えるでしょう。

· 宇宙遊泳の準備· 宇宙遊泳の前には、宇宙飛行士の船外活動の準備も非常に複雑です。何百ものデバイスを操作する必要があり、専門知識と操作スキルが求められます。宇宙飛行士は、あらゆる装置の形状、位置、操作方法、操作手順、および関連する動作を認識している必要があります。小屋から出る前に何日も準備する必要があり、小屋から出る日も数時間前から準備する必要があります。

中国の宇宙飛行士が宇宙船の外で宇宙服を点検

宇宙飛行士はまず船外活動用の服を着用し、宇宙服と宇宙服の搭載ドッキングシステムのシステム検査を実施し、次に宇宙服に穴を開けてサイズを調整し、気密性をチェックし、完全な性能テストを実施してすべてが正常であることを確認します。 「着替え」のプロセス中、2人の宇宙飛行士は互いに協力し、一方が操作している間にもう一方が操作マニュアルを読んで確認し、すべての手順が確実に実行されるようにした。

2番目のステップは、軌道上での訓練を実施することです。宇宙飛行士は船外活動服を着用した後、無重力状態での動作や操作の特性を体験するために動作やさまざまな模擬操作を行う必要があります。地上には無重力訓練ができる中性浮力タンクがありますが、実際の宇宙環境と比べるとまだ大きなギャップがあります。

同時に、宇宙飛行士はハッチを開くための正しい位置と、手足の支点を見つける必要があります。軌道上訓練中、宇宙飛行士は船外活動の手順にさらに慣れるために、軌道上準備と船外活動のすべてをリハーサルする必要がありますが、宇宙酔いを防ぐために運動量は多くてはなりません。これらの作業を完了した後、宇宙飛行士はしばらく休息します。

最後のステップはゲート通過手続きとドアの開放です。宇宙飛行士はエアロックを通って宇宙ステーションに出入りします。宇宙飛行士はエアロックに入った後、内部キャビンのドアを閉め、船外活動服を加圧し、減圧症を避けるために酸素を吸い込むと同時に窒素を排出します。

キャビンを出る前の準備

エアロックキャビンはゆっくりと減圧され、3kPaまで低下すると、船外活動服の気液結合コネクタが宇宙船から切り離され、宇宙服は完全に自律的な酸素供給と冷却に切り替わります。

空気圧が約1kPaまで下がると外扉が開けられるようになります。ドアを開ける際は、まずロックを解除し、キャビン内外の圧力が均衡するまで待ってから、ドアを完全に開けてください。宇宙飛行士は、船室を出る前に、船室に出入りする際に傷がつかないように、船室のドアを保護カバーで覆わなければなりません。このプロセスの間、宇宙飛行士は常に片手を使って体を安定させ、すべての動作を片手で完了する必要があります。

数時間の準備の後、宇宙飛行士は正式に船外活動を行うことができます。

· 宇宙遊泳における天と地の協調· 宇宙飛行士が船室から出て宇宙遊泳を行う際は、物理法則に従います。それは非常に危険な仕事です。気をつけないと、宇宙ステーションによって宇宙空間に打ち上げられてしまいます。完全な一連のアクションと技術仕様に従う必要があります。

国内外の専門家の計算や国際宇宙ステーションの経験によれば、宇宙飛行士は船室を離れた後、宇宙ステーション（出発地点に関連）といくつかの異なる相対運動軌道を維持し、宇宙飛行士の運動軌道は通常楕円形になる。宇宙飛行士が船室から出るときに使用する力と角度は、「宇宙飛行」中の軌道に影響を及ぼします。力や角度が少しでもずれると、宇宙に落ちてしまいます。そのため、宇宙飛行士は宇宙遊泳を行う前に、豊富な物理学の知識を持ち、何千回もの訓練を受けなければなりません。

中国の宇宙飛行士が船外活動を実施

船外活動を行う際、宇宙飛行士は安全ロープを締めなければなりません。宇宙飛行士の移動を容易にするために、宇宙ステーションのキャビンの外側に手すりが特別に設置されており、宇宙飛行士は腕力と体力を必要とするロッククライミングのように体を移動することができます。我が国の宇宙ステーションの段階で、宇宙飛行士が初めての船外活動を行ったとき、一人は宇宙ステーションの外にある手すりに頼る従来の方法を使用し、もう一人はロボットアームの支援を使用しました。同時に、地上測定管制センターのサブシステムは緊密に連携し、天聯シリーズの衛星を介した通信接続を確立し、宇宙飛行士の船外活動状況を地上でリアルタイムに観測し、宇宙飛行士と地上との対話と通信を行うための高速音声・画像中継サービスを提供した。

地上と宇宙の連携、船内外の緊密な協力により、2人の宇宙飛行士はロボットアームへの足止め装置や船外作業台の設置を完了し、宇宙ステーション外での関連機器の組み立てなどの作業を協力して行い、宇宙ステーション外でのパノラマカメラの吊り上げ作業を共同で完了しました。

宇宙ステーション段階における第2回目の船外活動では、2人の宇宙飛行士が船外膨張ポンプ群の設置やパノラマカメラDの持ち上げなどの作業を完了しました。プロセス全体が順調かつ成功し、我が国の新世代船外宇宙服の機能性能、宇宙飛行士とロボットアームの連携能力、船外活動関連支援設備の信頼性と安全性がさらにテストされました。

我が国の宇宙飛行士による宇宙ステーションでの2回目の船外活動

宇宙飛行士の船外活動の安全を確保するためには、船外活動に最適な時間、つまり船外活動の時間帯を選ぶ必要があります。

時間の選択は人や機材の安全を考慮し、できるだけ日当たりの良い場所で行ってください。宇宙ステーションが低軌道で稼働しているとき、南大西洋異常帯を何度も横断します。このエリアの異常な放射線は電子機器や機器に影響を与え、人体にも非常に有害です。したがって、このエリアを避けるように船外活動を手配する必要があります。

（中国航空宇宙ニュース）