有航天員實際用過應急噴氣背包嗎？

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作者：王錚

中國科學院國家空間科學中心

空間天氣學國家重點實驗室

作為航天領域的先行者，美國、前蘇聯/俄羅斯都開發過利用噴氣幫助航天員自主飛行移動的「大背包」，重量可達一百公斤以上，其他一些國家對於相似的系統也有一定的研發。

其中美國是第一個實現航天員不系安全繩、全靠自主飛行的噴氣系統飛行的國家，它給系統命名為「載人機動裝置」（Manned Maneuvering Unit），但後來因成本和安全因素放棄了這一系統，隨後在此基礎上研發的「艙外活動簡化救援系統」（Simplified Aid For EVA Rescue，這裡EVA是「extravehicular ambulation」也就是「飛船外活動」的簡寫），簡稱SAFER系統，已經被廣泛應用。SAFER系統基本是一個應急的噴氣背包，在危急時刻打開通過噴射氮氣把航天員推回飛船。

SAFER噴氣背包怎麼穿

現在航天員都是採用繫繩和噴氣背包雙保險。除了剛才說的SAFER背包，宇航員通常身上還有一根抗拉強度約為500公斤的鋼絲繩連在飛船或空間站上。如果同時有兩名航天員出艙作業，通常情況下他們之間也會用鋼絲繩相互連接。

那麼，作為應急情況的保險，歷史上SAFER系統的應急噴氣背包被實際使用過嗎？

使用過，可惜不是什麼驚心動魄的故事——SAFER的應急噴射背包只在太空測試中用過，歷史上一共只有兩次。萬幸，航天歷史上還從來沒有遇到過不得不開啟SAFER噴氣背包的緊急情況。不過它的功能是得到了檢驗的。

第一次測試是1994年的「STS-64」飛行任務，第一位是航天員馬克·李（Mark Lee），在他之後是航天員卡爾·米德（Carl Meade）。他們距離太空梭只有8.2米（27英尺），進行的是無繫繩的飛行，先是使用噴氣背包起飛，然後繞著機械臂飛行，意在測試SAFER全自動的姿態保持功能——這一功能是用來應對在事故中飄走的航天員發生的不受自己控制的旋轉。SAFER的全重量是38公斤（83磅），可提供至少3米/秒（10英尺/秒）的速度變化。

「STS-64」飛行任務中馬克?李利用噴氣背包進行無繫繩太空飛行

馬克·李後來回憶說：「我們一開始先做一些熟練的演習，然後進行氮氣校準，來保證測試和訓練時所使用的氮氣量是一樣的。校準之後一切與預想的一樣，於是我開始做一些可選的演習，我飛到窗戶前面，做一些翻滾和偏轉，看看不用SAFER的全自動姿態保持功能會產生多大的反應。」

馬克·李和卡爾·米德輪流站在太空梭的機械臂上然後翻滾對方，脫離機械臂後他們打開SAFER的全自動姿態保持功能，穩定住自己並向機械臂重新移動，而Susan Helms操作機械臂移開來模擬一種航天員以每秒0.06米（0.2英尺）的速度遠離飛船的效果。他們很快發現儀器消耗的氮氣比預想的還少。他們評估了在有效載荷艙中從補給艙中補充氮氣的能力，也測試了其他各種各樣的功能和指標。

「STS-64」飛行任務中兩名無繫繩的宇航員一起在機械臂附近翻滾

SAFER系統的第二次測試是在2000年的「STS-92」飛行任務，這次飛行航天員Wisoff 和López-Alegría仍然使用了繫繩，飛行距離大約是15.2米（50英尺）。有關這次測試大致與前一次相似，就不多做贅述。在國外的YouTube網站有一段影像資料，限於網路問題，這裡就不搬運了。下圖是視頻資料中的兩名航天員使用SAFER噴氣背包的情景。

「STS-92」飛行任務中兩名繫繩的航天員使用噴氣背包

歷史上僅有的這兩次使用噴氣背包，都是可控條件下的功能測試。萬幸，至今還沒有航天員出過「飄走」這樣的大事故，從來沒有遇到過不得不開啟SAFER噴氣背包的緊急情況。不過，誰也不敢保證這種事永遠也不會發生，不斷研發和改進保險措施是非常必要的。

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