作者：王铮
中国科学院国家空间科学中心
空间天气学国家重点实验室
作为航天领域的先行者，美国、前苏联/俄罗斯都开发过利用喷气帮助航天员自主飞行移动的“大背包”，重量可达一百公斤以上，其他一些国家对于相似的系统也有一定的研发。
其中美国是第一个实现航天员不系安全绳、全靠自主飞行的喷气系统飞行的国家，它给系统命名为“载人机动装置”（Manned Maneuvering Unit），但后来因成本和安全因素放弃了这一系统，随后在此基础上研发的“舱外活动简化救援系统”（Simplified Aid For EVA Rescue，这里EVA是“extravehicular ambulation”也就是“飞船外活动”的简写），简称SAFER系统，已经被广泛应用。SAFER系统基本是一个应急的喷气背包，在危急时刻打开通过喷射氮气把航天员推回飞船。
SAFER喷气背包怎么穿
现在航天员都是采用系绳和喷气背包双保险。除了刚才说的SAFER背包，宇航员通常身上还有一根抗拉强度约为500公斤的钢丝绳连在飞船或空间站上。如果同时有两名航天员出舱作业，通常情况下他们之间也会用钢丝绳相互连接。
那么，作为应急情况的保险，历史上SAFER系统的应急喷气背包被实际使用过吗？
使用过，可惜不是什么惊心动魄的故事——SAFER的应急喷射背包只在太空测试中用过，历史上一共只有两次。万幸，航天历史上还从来没有遇到过不得不开启SAFER喷气背包的紧急情况。不过它的功能是得到了检验的。
第一次测试是1994年的“STS-64”飞行任务，第一位是航天员马克·李（Mark Lee），在他之后是航天员卡尔·米德（Carl Meade）。他们距离航天飞机只有8.2米（27英尺），进行的是无系绳的飞行，先是使用喷气背包起飞，然后绕着机械臂飞行，意在测试SAFER全自动的姿态保持功能——这一功能是用来应对在事故中飘走的航天员发生的不受自己控制的旋转。SAFER的全重量是38公斤（83磅），可提供至少3米/秒（10英尺/秒）的速度变化。
“STS-64”飞行任务中马克李利用喷气背包进行无系绳太空飞行
马克·李后来回忆说：“我们一开始先做一些熟练的演习，然后进行氮气校准，来保证测试和训练时所使用的氮气量是一样的。校准之后一切与预想的一样，于是我开始做一些可选的演习，我飞到窗户前面，做一些翻滚和偏转，看看不用SAFER的全自动姿态保持功能会产生多大的反应。”
马克·李和卡尔·米德轮流站在航天飞机的机械臂上然后翻滚对方，脱离机械臂后他们打开SAFER的全自动姿态保持功能，稳定住自己并向机械臂重新移动，而Susan Helms操作机械臂移开来模拟一种航天员以每秒0.06米（0.2英尺）的速度远离飞船的效果。他们很快发现仪器消耗的氮气比预想的还少。他们评估了在有效载荷舱中从补给舱中补充氮气的能力，也测试了其他各种各样的功能和指标。
“STS-64”飞行任务中两名无系绳的宇航员一起在机械臂附近翻滚
SAFER系统的第二次测试是在2000年的“STS-92”飞行任务，这次飞行航天员Wisoff 和López-Alegría仍然使用了系绳，飞行距离大约是15.2米（50英尺）。有关这次测试大致与前一次相似，就不多做赘述。在国外的YouTube网站有一段影像资料，限于网络问题，这里就不搬运了。下图是视频资料中的两名航天员使用SAFER喷气背包的情景。
“STS-92”飞行任务中两名系绳的航天员使用喷气背包
历史上仅有的这两次使用喷气背包，都是可控条件下的功能测试。万幸，至今还没有航天员出过“飘走”这样的大事故，从来没有遇到过不得不开启SAFER喷气背包的紧急情况。不过，谁也不敢保证这种事永远也不会发生，不断研发和改进保险措施是非常必要的。
国家空间科学中心微信公众订阅号（ID：nssc1958）
国家空间科学中心
进入空间 发现科学 公益服务 科学传播
ID：nssc1958
长按二维码识别关注
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
