2024年12月17日晚，神舟十九号乘组航天员长达9小时的太空行走刷新了世界记录，引起广泛关注。太空行走（Walking in space）是载人航天的一项关键技术，是载人航天过程中在轨安装大型设备、进行科学实验、检查和维修航天器及其附属设备的重要手段。要实现太空行走这一目标，需要诸多的特殊技术保障。
神舟十九号航天员乘组圆满完成第二次出舱活动
太空行走是什么
太空行走是指航天员穿着出舱活动航天服，离开飞船、航天飞机或空间站内部，进入舱外或宇宙空间（包括在月面上或是在火星上），完成指派的各种任务的过程。用科学术语来说，应该叫“舱外活动”（Extra-vehicular activity，简称EVA）。
太空里行走其实并不是“走”。因为太空的失重或微重力状态，航天员的身体飘浮在太空中，要移动身体，一般是用手而不是用脚。为了方便航天员的行动，在航天飞机或空间站的里里外外都安装了很多扶手，航天员用手握住一个一个扶手来回移动身体。如果是在太空，离开航天飞机或空间站，航天员要移动时还必需用一种特殊的机动装置，来推动自己的身体。
太空行走有危险吗
航天员在太空行走中确实有许多风险。例如，航天器可能会向外排放或泄漏出一些有毒的和有腐蚀性的气体或液体，这些物质可能会在航天员太空行走中污染舱外航天服，如果被带进舱内来，污染舱内的空气，有可能对航天员的健康构成危害；再如，太空行走中航天员的安全带松脱，航天员可能自由漂浮而远离载人航天器，或者跟其它设备碰撞而损坏舱外航天服，这些情况对航天员的生命安全都是非常危险的；此外，太空行走中航天员还可能受到大剂量电离辐射的照射，特别是宇宙线的照射，对身体造成严重伤害。
航天员为什么要在太空行走
既然有危险为什么还要冒险，舱外工作能不能用机器人代替人去做呢？一般情况下的确可以利用机器人代替人在太空开展工作，但机器人无法从根本上取代人的作用。人具有主观能动性，有创造力、预见性和应变能力，能够处理各种紧急或意外事件；而机器人却不能。从长远看，人类要征服太空其他天体，总要走出载人航天器身临其境。因此，太空行走尽管具有相当大的危险性但却是空间事业发展所必需的。
太空行走一般有五个目的
一是太空维修，如俄罗斯航天员维修和平号空间站，美国航天员维修哈勃望远镜等；二是完成太空组装任务，如中国空间站的组装工作；三是完成太空服务性工作，如航天员在航天器货舱内发射卫星或回收卫星等；四是进行科学实验或研究，如国际空间站、中国空间站、美国阿波罗航天员在月面上进行的科学实验等；五是完成太空建设任务，将来航天员到达月球或火星，将在上面建设临时性基地或永久性基地。
航天员出舱进行太空行走一般要过“三道坎”：低温、辐射和失重。
低温：太空里温差很大，阳光照射时温度高达100℃，无阳光照射时可降到零下200℃的超低温。
辐射：没有大气层的保护，数不清的宇宙辐射线是航天员太空行走的“隐形杀手”。
失重：失重让人漂浮不定，给太空里的航天员行走带来了巨大影响，很多装备必须固定在身体上，行走时必须时时注意。
航天员需要五种技术装备，才能顺利完成太空行走或出舱活动任务：①舱外航天服和生存保障系统；②气闸舱或舱门；③安全带和限制装备；④出舱活动机动装置；⑤出舱活动用的特制工具。特别是前三样，缺一不可。
舱外航天服相当于一个微型航天器，内置有氧气瓶、水箱、二氧化碳处理装置、温控调节器等设备。航天服可以帮助航天员提高在太空行走的能力，抵抗太空环境剧变的温差、消除能伤害人体的各种太空辐射和微流星等。
航天员出舱前必须吸一段时间的纯氧，将体内氮气排出。这是因为载人飞船密闭舱内的空气组成基本与地球相同，因此人体内吸有一定量的氮气，而舱外航天服内的气压较低，仅为正常大气压的27.5%，航天员如果突然出舱，遇到低气压后溶解在血液中的氮气游离出来而形成气泡，可能造成气栓堵塞血管，引发严重疾病。
历史上的首次
1965年3月18日，前苏联航天员列昂诺夫在“上升2号”飞船上身着特制航天服和安全带，进入了太空，自由飘浮12分钟，完成了人类历史上第一次系着安全带的太空行走。
苏联航天员列昂诺夫
美国宇航员怀特于同年1965年6月5日从"双子星座"4号飞船出舱20分钟。他也是身系安全带，犹如婴儿的脐带，以防离开母体飞船后在太空中走失。
美国宇航员埃德温·怀特
世界上第一次未系安全带的太空行走是1984年2月7日美国宇航员麦坎德利斯和斯图尔特从"挑战者"号航天飞机上先后出舱。他们以每小时2.85万公里的速度在距离地面2万公里高的轨道上围绕地球飞行，又无安全带，故被称为人体卫星。
布鲁斯·麦坎德利斯Bruce McCandless II
罗伯特·斯图尔特Robert L.Stewart
第一次月球太空行走
1969年7月21日美国“阿波罗11号”的指令长兼驾驶员阿姆斯特朗在月面上着陆，第一个走出登月舱登上月球。他在月面上停留了2小时31分钟，成为人类踏上月球行走的第一人。他的月球行走是人类历史上最重大的事件之一，对此他曾说过一句名言：“这是个人的一小步，却是人类的一大步！”与阿姆斯特朗一起的另一名宇航员奥尔德林也跟随其后登上月球，在月球上也待了2小时31分钟。
阿姆斯特朗
阿姆斯特朗-月球脚印
中国航天员的太空舞步
里程碑突破
2008年9月27日，神舟七号指令长翟志刚开启中国航天史册新篇章。在19分35秒的首次出舱中，他完成三项关键技术验证：自主操作气闸舱门、建立舱内外压力平衡、安全回收轨道舱暴露实验装置。伴随鲜艳的五星红旗在距地343公里轨道展开，中国成为第三个掌握太空出舱技术的国家。
空间站时代首秀
2021年7月4日，神舟十二号乘组刘伯明、汤洪波完成空间站阶段首次出舱。在6小时46分钟的作业中，航天员测试了新一代"飞天"舱外服热控性能，安装全景相机基座与机械臂适配器，验证了机械臂辅助转移技术，为后续舱段扩展积累关键数据。
常态化作业演练
同年11月7日，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平完成中国首次女航天员出舱。两次累计13小时的舱外作业中，他们搭建了机械臂悬挂装置与转接件组合体，抬升全景相机扩展观测视野，完成舱外工具箱等设备的多点位固定。
多舱段协同验证
2022年9月-11月，神舟十四号乘组三次出舱开创多个首次：首次利用问天实验舱气闸舱执行出舱任务，首次开展舱外应急返回验证，首次实现跨舱段设备操作。乘组完成舱外救援验证装置安装、舱外载荷回路扩展等空间站运维关键操作。
高频次作业突破
2023年，神舟十五号乘组四次出舱刷新纪录。通过安装扩展泵组增强空间站热控系统冗余，铺设跨舱线缆实现能源系统并网，累计26小时的舱外作业验证了长期在轨航天员的高频次出舱能力。
系统化能力升级
2024年，神舟十八号、十九号乘组持续拓展出舱技术边界。12月17日，神舟十九号航天员以9小时03分钟创下单次出舱时长新纪录，完成柔性太阳翼巡检、多模态传感器安装等复杂操作。至此中国航天员累计出舱时间突破80小时，出舱活动频次与复杂度达到世界先进水平。
18次出舱记录背后，是舱外航天服寿命从3次提升至15次的材料突破，是机械臂精度达毫米级的控制升级，是气闸舱泄复压效率提高40%的系统优化。
太空行走，是人类探索宇宙的重要见证，虽然浪漫与危险并存，但正是这一次次的“太空之舞”，让我们离宇宙更近了一点。
（作者：郭红峰 中国科学院国家天文台高级工程师）
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