Chinesische Astronauten stellen neuen Rekord für Außenbordeinsätze auf

Am 17. September verließen Cai Xuzhe und Chen Dong erfolgreich das Wentian-Labormodul und stellten damit einen Rekord für das kürzeste Intervall zwischen Außenbordeinsätzen chinesischer Astronauten auf.

Während der Bau und Betrieb der chinesischen Raumstation stetig voranschreiten, werden die Astronauten im Weltraum immer aktiver und ihre Außenbordeinsätze werden immer häufiger. Welchen Herausforderungen könnten Astronauten also gegenüberstehen, wenn sie häufig das Raumschiff verlassen? Welche Art von Training und Vorbereitung benötigen sie?

Der zweite Außenbordeinsatz der Astronauten der Raumsonde Shenzhou XIV

Versteckte Gefahren und dünnes Eis

Außenbordeinsätze von Astronauten zählen wahrscheinlich zu den beliebtesten Weltraummissionen. Bei Außenbordeinsätzen, auch Weltraumspaziergänge genannt, verlassen Astronauten ein bemanntes Raumschiff und betreten den Weltraum. Im Allgemeinen können Astronauten die Kabine verlassen, um Aufgaben wie die Wartung der externen Einrichtungen des Raumfahrzeugs, die Unterstützung bei der Montage von Ausrüstung im Orbit oder die Durchführung wissenschaftlicher Experimente und Forschungen außerhalb des Raumfahrzeugs zu erledigen.

Aufgrund des fehlenden Schutzes der Kabinenwände sind Astronauten außerhalb der Kabine komplexen und wechselhaften Herausforderungen wie Temperatur, Druck und Strahlung ausgesetzt. Leider können Roboter und andere automatisierte Geräte Astronauten bei der Durchführung von Außenbordeinsätzen nicht vollständig ersetzen, daher ist es für die Astronauten zwingend erforderlich, das Fahrzeug zu verlassen.

Viele Menschen sahen sich das Video an, in dem die Astronauten das Raumschiff verließen, und hofften, dass „die Action schneller gehen würde“. Tatsächlich sind Außenbordaktivitäten äußerst gefährlich und müssen mit Vorsicht durchgeführt werden. Eine äußerst spannende Szene ereignete sich während des ersten bemannten Außenbordeinsatzes im Weltraum. Als der sowjetische Astronaut und „erste Mensch im Weltraum“, Alexi Leonow, 1965 eine Außenbordmission durchführte, dehnte sich sein Außenbordanzug aufgrund des Luftdruckunterschieds aus und er konnte eine Zeit lang nicht in die Kabine zurückkehren. Glücklicherweise ging er entschlossen das Risiko ein, den Luftdruck des Lebenserhaltungssystems zu senken, drehte seinen Kopf nach vorne und drehte seinen Körper verzweifelt, um sicher zurückzukehren.

Öffentlichen Informationen zufolge erhielt Liu Boming, ein Astronaut der Raumsonde Shenzhou XII, als er die Kabine verließ, plötzlich einen Befehl vom Boden: „02, bitte betreten Sie jetzt die Kabine. Bitte platzieren Sie vorübergehend den Fußbegrenzer an der Kabinentür. 02, bitte betreten Sie jetzt die Kabine. Ende.“ Dieser Befehl zeigt das hohe Risiko der Weltraumspaziergang-Mission.

Zu diesem Zeitpunkt stellte die Bodenüberwachung in der Umgebung der Astronauten anormale Strahlungswerte fest. Da die Kabine der chinesischen Raumstation über eine mehrschichtige Schutzstruktur verfügt, die den Großteil der gefährlichen Strahlung abschirmen kann, forderte der Kommandant die Astronauten auf, so schnell wie möglich in die Kabine zurückzukehren, um Schutz zu suchen. Nachdem die anormale Strahlung abgeklungen war, verließ Liu Boming die Kabine erneut und installierte den Fußbegrenzer an der Geräteschnittstelle auf der Außenfläche der Knotenkabine, womit er die entsprechende Aufgabe erfolgreich abgeschlossen hatte.

Aus dieser Episode können wir ersehen, dass Astronauten für jeden Außenbordeinsatz den richtigen Zeitpunkt wählen müssen, um schreckliche Strahlen, hochenergetische Partikel, hohe Strahlung, Sonnenwind usw. zu vermeiden. Daher ist jede Gelegenheit für einen Außenbordeinsatz wertvoll. Noch problematischer ist, dass Außenbordaktivitäten eine enge Zusammenarbeit und Koordination zwischen Astronauten und bodengebundenen Wissenschaftlern erfordern. Bei manchen Spezialmissionen ist es außerdem erforderlich, die Ausrichtung der Raumstation anzupassen und Bedingungen wie Sonnenlicht und Boden-Weltraum-Kommunikationstechnologie zu berücksichtigen. Daher stellen häufige Außenbordeinsätze eine große Herausforderung für Astronauten und Wissenschaftler dar.

Außenbordaktivitäten verbrauchen viel körperliche Energie der Astronauten und häufige Außenbordaktivitäten stellen extrem hohe Anforderungen an die körperliche Fitness der Astronauten. Da es in einer Umgebung ohne Schwerelosigkeit schwierig ist, die Körperbewegungen zu kontrollieren, fällt es Astronauten schwer, mit ihren Füßen Kraft auszuüben und sie verlassen sich beim Greifen von Gegenständen und bei vorsichtigen Bewegungen hauptsächlich auf ihre Hände.

Der zweite Außenbordeinsatz der Astronauten der Raumsonde Shenzhou XIV

Darüber hinaus weist der Raumanzug im Außenbordeinsatz eine große Masse auf, die sich unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit nicht verändert. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto größer ist seine Trägheit, was die Steuerung erschwert. Daher ist es für Astronauten schwierig, Außenbordaktivitäten so einfach und bequem durchzuführen, wie sich manche Leute vorstellen. Sie müssen sich nach jeder Außenbordaktivität erholen und ihren Gesundheitszustand überwachen, da sie sonst möglicherweise überfordert sind.

Bereiten Sie sich auf komplexen Technologiesupport vor

Der Bau der chinesischen Raumstation schreitet geordnet voran. Auf der Station stationierte Astronauten müssen täglich trainieren, um Muskelschwund unter den Bedingungen geringer Schwerkraft zu verhindern, der ihr normales Leben und ihre Arbeit außerhalb des Fahrzeugs beeinträchtigen würde. Vor der Durchführung einer Außenbordmission müssen Astronauten zunächst die Außenbordverfahren und den Ablauf der Missionsdurchführung gemäß dem Missionshandbuch und den Inhalten des Bodentrainings simulieren. Anschließend legen Sie die erforderlichen Werkzeuge gemäß Aufgabenhandbuch bereit, wie beispielsweise Sicherungsseile, Akkuschrauber, Befestigungselemente, Begrenzer usw. und müssen sicherstellen, dass die Werkzeuge normal verwendet werden können. Als nächstes ziehen die Astronauten ihre Außenbord-Raumanzüge an.

Man kann sagen, dass extravehiculare Raumanzüge die konzentrierte Verkörperung der „Space Black Technology“ sind. Um den menschlichen Körper vor der rauen Weltraumumgebung zu isolieren, werden an den Produktionsprozess hohe Anforderungen gestellt, wobei mehrere Funktionen wie Wärmedämmung, Aufprallschutz, Strahlenschutz, Feuchtigkeitskontrolle und Druckregulierung berücksichtigt werden müssen. Man kann sagen, dass der extravehiculare Raumanzug einem „kleinen bemannten Raumfahrzeugsystem“ entspricht und wertvoller als Gold ist. Schon der Start ins All wird viel Geld kosten.

Ein derart hochentwickelter und komplexer Raumanzug hat eine relativ begrenzte Lebensdauer und seine Zuverlässigkeit nimmt mit jedem Einsatz ab, was es für Astronauten zweifellos schwieriger macht, die Kabine zu verlassen. Als russische Astronauten im August dieses Jahres die Internationale Raumstation verließen, stellten sie versehentlich fest, dass ihre Raumanzüge mit der Stromversorgung nicht richtig funktionierten und mussten die Mission vorzeitig abbrechen.

Mit der Inbetriebnahme der Luftschleuse des Wentian-Experimentiermoduls verfügen chinesische Astronauten über umfassendere Einrichtungen für Außenbordaktivitäten und mehr Platz für Aktivitäten. Zuvor nutzten Astronauten jedoch das Knotenmodul des Kernmoduls für Außenbordaktivitäten. Die Bedienung war kompliziert und erforderte „drei Schließvorgänge und ein Öffnen“, nämlich das Schließen der Luke des Orbitalmoduls, das das Raumfahrzeug mit dem Kernmodul verbindet, die Zweiwege-Drucktür zwischen der kleinen Säule des Kernmoduls und der Luftschleuse sowie die Tür des Rucksacks des Raumanzugs für Außenbordaktivitäten und das Öffnen der Luke für Außenbordaktivitäten.

Nachdem die Astronauten mehrere Türen geschlossen haben, ziehen sie ihre extravehicularen Raumanzüge an und werden einer Hochdruckspülung sowie Sauerstoffinhalation und Stickstoffausatmung unterzogen. Einfach ausgedrückt wird das Innere der extravehicularen Raumanzüge in eine reine Sauerstoffumgebung umgewandelt. Da der Luftdruck in der Kabine der Raumstation etwas niedriger ist als der Standardluftdruck, beträgt der Luftdruck im Raumanzug außerhalb der Kabine nur die Hälfte des Standardatmosphärendrucks am Boden. Astronauten müssen reinen Sauerstoff atmen und versuchen, Stickstoff aus ihrem Körper zu entfernen. Andernfalls tritt ein ungewöhnlich hoher Stickstoffüberlauf außerhalb der Kabine aus, und Astronauten könnten an der Dekompressionskrankheit leiden oder sogar in Lebensgefahr geraten.

Wenn Astronauten potenzielle Gefahren wie Strahlung und Weltraummüll außerhalb der Kabine rechtzeitig vermeiden möchten, können sie nicht auf die Hilfe von Bodenüberwachungs- und Kommandosystemen verzichten, was höhere Anforderungen an die Boden-Weltraum-Kommunikationstechnologie stellt. Bei Außenbordeinsätzen darf die Frage der Energieversorgung nicht auf die leichte Schulter genommen werden. Die Position der Solarmodule muss auf den Einfallswinkel des Sonnenlichts abgestimmt sein. Zur Unterstützung wird mindestens ein Astronaut benötigt, der verschiedene Geräte in der Raumstation bedient und dafür die kollektive Unterstützung der fortschrittlichen Fertigungsindustrie benötigt.

Halbtägiges Außenbordtraining für das ganze Jahr

„Ich habe die Kabine verlassen und fühle mich gut.“ Am 27. September 2008 hinterließ Zhai Zhigang nach dem Verlassen der Kabine eine Nachricht und damit den ersten chinesischen Fußabdruck im Weltraum. Außenbordeinsätze von Astronauten dauern in der Regel mehrere Stunden, erfordern am Boden jedoch einen hundertmal größeren Kraftaufwand.

Vor ihrem Flug ins All erlernen die Astronauten im wissenschaftlichen Forschungs- und Trainingszentrum grundlegende theoretische Kenntnisse, üben operative Fertigkeiten und führen Außenbordeinsätze sowie Missionstraining durch. Der gesamte Bodentrainingsprozess ist äußerst anstrengend und die Trainingsstandards für Männer und Frauen sind dieselben. Durch ihre tägliche Beharrlichkeit wachsen sie ständig über sich hinaus, gehen an ihre Grenzen und legen eine solide körperliche Grundlage für Außenbordaktivitäten.

Der Außenbordsimulator kann die Weltraumumgebung und den Nutzungsstatus der Ausrüstung simulieren und realistische Tast-, Seh- und Höreigenschaften sowie die Druckdichte im Außenbordeinsatz usw. erzeugen. Darüber hinaus kann er für Astronauten verschiedene Probleme erzeugen und ihre Fähigkeit trainieren, mit Notfällen umzugehen.

Wenn die Schwerelosigkeit immer noch nicht realistisch genug ist, müssen Astronauten den neutralen Auftriebstank ausprobieren. Unter Wasser befindet sich ein verkleinertes Modell des Raumstationsmoduls. Astronauten müssen spezielle Trainingsanzüge mit bis zu 200 Kilogramm schweren Bleiblöcken tragen. Das Training unter Wasser dauert jeweils mehrere Stunden und muss fast täglich wiederholt werden. Das Gewicht des Trainingsanzugs wird präzise und geschickt kontrolliert, sodass der menschliche Körper unter Wasser schweben kann und eine nahezu schwerelose Umgebung entsteht. Dadurch können Astronauten Außenbordaktivitäten und -verfahren problemlos üben. Darüber hinaus gibt es mehrere komplexe Einzeltrainings.

Astronauten trainieren unter Wasser

Kurz gesagt: Jede Operation, die Astronauten im Weltraum durchführen, muss auf der Erde perfektioniert werden, und Übung macht den Meister, damit sie zu „sechseckigen Kriegern“ mit umfassender körperlicher Fitness, psychischer Stärke, Anpassungsfähigkeit und technischen Fertigkeiten heranwachsen können.

Chinas Raumstation befindet sich im Bau und die Astronauten sind mit der Arbeit beschäftigt. Nach hartem Training und sorgfältiger Vorbereitung hat jede Flugbesatzung mehr als einen Außenbordeinsatz unternommen, und häufige Außenbordeinsätze bergen auch gewisse Risiken.

Wenn die chinesische Raumstation in Zukunft gebaut und normal betrieben wird, wird das Risiko häufiger Außenbordaktivitäten mit dem technischen Fortschritt bei der Überwachung der Weltraumumgebung, der Kommando- und Kontrolltechnik, der Ausrüstung für Außenbordeinsätze, den Raumanzügen usw. sowie der Optimierung der Abläufe bei Astronautenmissionen geringer sein und voraussichtlich sogar abnehmen. Auch wenn das Publikum dies möglicherweise bedauert, wird dies ein großer Fortschritt in Chinas bemannter Raumfahrttechnologie sein. Ich glaube, dass die Schritte des chinesischen Volkes im Weltraum stabiler und weiter sein werden.