【科技.未來】NASA全女太空漫步插曲 新太空衣緣何姍姍來遲?

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美國太空總署(NASA)原定在今年3月底落實「全女班」太空漫步(spacewalk),當人們翹首以待時,卻反高潮地因為其中一位女太空人沒有符合尺寸的太空衣而臨時換人,並把計劃延至10月18日,也即首位在太空漫步的前蘇聯太空人列昂諾夫(Alexei Leonov)逝世一周後,才由兩名女太空人達成「全女班」太空漫步這一里程碑。不知是否有意配合,在同一周,NASA發布了為重返月球而設計的新一代太空衣原型,強調各種身型太空人都能合身穿着。然而,當岩士唐(Neil Armstrong)早於1969年在月球踏出了那「人類一大步」,為什麼NASA要到今時今日才踏出這「女性一大步」?為什麼到今天才會有適合女性的太空衣?

NASA女太空人Jessica Meir(左)和Christina Koch(右),在本月中完成了史上首次全女班太空漫步。 (NASA)

國際太空站(ISS)外一項太空漫步更換零件的任務,本來平平無奇,卻因為負責完成的人創造了歷史一刻而受人注目。NASA在10月18日到達新的里程碑,美國女太空人Christina Koch和Jessica Meir本來預定在站外安裝鋰電池,後來改為更換一個近期故障的太陽能電源控制器組件。任務歷時7小時17分鐘,這不是美國總統特朗普所錯誤祝賀的「首次女性太空漫步」,而是人類首次太空漫步超過五十年後,才首次由「全女班」(all-female)來完成這歷史第一步。

此前,作為當年美蘇太空競賽的一部份,前蘇聯的列昂諾夫在1965年3月完成了首個人類在太空漫步的創舉;接着,其同袍薩維茨卡婭(Svetlana Savitskaya)則在1984年7月實現了首位女性在太空漫步; NASA的蘇利文(Kathryn Sullivan)於同年10月緊隨其後,成為首個漫步太空的美國女太空人。

對這一次「全女班」太空漫步,美國民主黨眾議院議員克拉克(Katherine Clark)在Twitter形容是「女性一大步」(one giant leap for womankind),好比岩士唐1969年登陸月球踏出那「個人一小步,人類一大步」。

Koch和Meir曾一同受訓六年,同於2013年被選上當太空人。她們那一屆更是首屆男女學員比例各半。「我們正朝正確的方向邁進,在STEM領域整體上有更多女性、更多元化,令太空課程中有更高比例的女性。對我來說,這種性別平等和融入,是成功完成太空任務的方式。」 Meir說。

尺碼不足造成尷尬

這歷史一刻本來該在大約七個月前出現。Koch在3月底預定與另一女太空人Anne McClain太空漫步,她們都需要穿着中碼太空衣,NASA卻無法及時提供。雖然McClain曾在地球上以中碼和大碼太空衣受訓,但在進行太空漫步測試後發現,中碼更為合身。結果,McClain那次「漫步」工作臨時改由男同事Nick Hague頂上。

在太空經歷204天後,McClain在6月回到地球,Meir則在9月底到達國際太空站,「全女班」太空漫步設想又再可行。NASA是次準備妥當,於較早前把另一件已調校的中碼太空衣送到國際太空站,終在近日完成創舉。

全女班太空漫步創舉原以為可於本年3月達成,但Anne McClain(中)沒有合適尺碼太空衣,只好由Nick Hague(右)頂上與Koch(左)完成任務。(NASA)

然而,NASA因為未有合尺寸的太空衣而要臨時換人,在社交媒體引起熱烈反應,不少人為未能完成創舉而感可惜或抱不平。例如在Twitter上,考古學家Sarah Parcak就諷刺:「NASA=No Available Spacesuit Accessories(沒有足夠太空衣配件)」;《赫芬頓郵報》創辦人Arianna Huffington就質疑:「我們已有男性登月,卻找不到適合女性穿的太空衣」;前國務卿及前第一夫人希拉里更為直接:「做另一件太空衣。」

事實上,是次事件中NASA也非完全沒有足夠合身太空衣。NASA發言人Stephanie Schierholz稱,現時,他們在國際太空站有六件太空衣,這些太空衣設計考慮了逾80種身型,並可以為每個太空人而作一定調整:「太空衣有三種大小的上身軀幹部份、八種大小可調校的手袖、65種大小手套、兩種大小可調校的腰部、五種大小可調校的膝部,以及很多種幾乎包括身體所有部份的加墊選項。」

雖然NASA在國際太空站還有後備太空衣,且有不同尺吋部件可更換,但在太空上組裝調較廢時失事。(NASA)

這六件太空衣中,中碼、大碼和加大碼各兩件,其中中碼和加大碼各有一件為後備。所以,在3月底時,站上只有一件中碼太空衣配置準備好作太空漫步之用。須知道,在太空上組合太空衣不像在地球般方便,或要花上長達12小時,包括要把四肢部份接合至軀幹,並連上生命維持系統。當時,站上太空人沒有足夠時間預備另一件中碼太空衣,而一件大碼的就可隨時使用。

為何會犯太空衣短缺這種低級錯誤?美國北達科他大學(University of North Dakota)太空研究教授Pable de León分析:「因為現時所用的太空衣仍然是太空穿梭計劃時代所用的那些。」NASA太空穿梭機於1981年首飛,2011年全數退役。de León所說與之配合的太空衣於上世紀七十年代末設計,NASA本來計劃研製新太空衣,但一直未獲批足夠資金,而這些新太空衣價值不菲:「若每件要貼上價錢牌,是2,200萬美元。」何況,研製適用於國際太空站的太空衣需時數以年計,當國際太空站預定於2024年退役,自然不甚化算。

(香港01製圖)

雖然臨時換人令一些人失望,但McClain展示了作為太空人的專業精神,這個由她本人提出的決定,在該情況下其實十分合理,因為太空衣可防止太空人受傷或過度疲勞,是否合身甚為重要。McClain在太空發Twitter帖文稱:「決定取消是基於我的建議。高層顯然難下決定,而我很幸運能夠與相信我判斷的團隊共事。我們永遠不應該承受一個可以防止的風險。機員安全與完成任務才是首要。」

新太空衣滿足兩性

為了讓這種尷尬情況不再重演,就在全女班太空漫步前三天,NASA發布了新一代太空衣「探索艙外機動單元」(Exploration Extravehicular Mobility Unit,簡稱xEMU),既針對了衣不稱身的長久問題,也是2024年美國重返月球的阿緹蜜絲(Artemis)計劃所必需。這計劃將會派遣「首名女性及下一名男性」太空人,使用太空發射系統(SLS)火箭和獵戶座(Orion)太空船前往月球軌道,與月球太空站Gateway接合。然後,太空人會使用商業研發的月球登陸器前往月球表面探索及進行實驗。為此,他們需要一件新的太空衣。

在兩周前的記者會上,NASA女工程師Kirstine Davis穿着新的xEMU亮相。同場的NASA署長布列登斯廷(Jim Bridenstine)說,Davis 「正穿着一套所有太空人前往月球時都合穿的太空衣。這是我們為阿緹蜜絲世代而設的太空衣」。

xEMU是依據現時國際太空站太空人穿着的太空衣EMU改良而來,讓太空人穿上後可較舒適地於月球生活和工作。在展示會上,Davis親身示範了新太空衣的靈活度:不但可讓太空人觸碰身體不同部份,也可舉手高於頭部,「這是從阿波羅計劃到今時今日他們都做不到的。」 NASA太空衣設計師Amy Ross說。Davis穿上後可扭腰、雙手打圈、曲膝蹲下,彎腰撿起月球表面上的石頭等。布列登斯廷笑說:「大家記得岩士唐和艾德靈(Buzz Aldrin)在月球表面上『兔仔跳』。現在,我們可以走路,與舊式太空衣很不同。」

NASA新太空衣xEMU比以現有太空衣EMU改良之處(NASA)

NASA聲稱xEMU可適合各種不同身型的太空人穿着,用布列登斯廷和Ross的說法,「從第1百分位數女性到第99百分位數男性」都合身。「我們需要學習在另一個世界的表面上長時間生活和工作,所以需要太空衣。」設計重點除了要顧及各種體型,讓太空人可舒適地花更多時間探索也是另一目標。「我們正建造我們所有太空人都合身的太空衣。」布列登斯廷說。NASA也表示,xEMU會配備很多不同尺寸的組件,以及在肩膊加入可調校功能,令更多人更容易穿着。

此外,未來進入軌道之前,太空人需要先一邊做出太空漫步可能要做到的動作,一邊接受立體全身掃描。NASA可用這個模型來替太空人編配最合身的太空衣手、腳和軀幹組件,減少太空漫步期間那長達數小時的不適。

穿着舊式太空衣,令太空人Harrison Schmidt在月球想撿起地上物件時跌倒。NASA指新的太空衣將不會再有這種情況。(NASA)

新太空衣提供多重保護,例如防輻射,也可於華氏250度至零下250度正常運作。雖然新太空衣的布料近似NASA在九十年代起使用的物料,但新太空衣升級了電子設備、環境濾網、壓力控制系統等。太空衣的維生系統可供應約八小時氧氣量,另有額外一小時備用,以防萬一。

xEMU的設計也汲取了阿波羅(Apollo)登月任務的教訓,其中之一是要能抵抗月球塵埃。月球塵埃極幼細,很容易經各種罅隙進入衣服和設備之內,影響功能,xEMU因而在穿上和脫下方式作出大改動。de León解釋:「對上一款在月球用的太空衣穿脫時會使用拉鏈,這種設計不會再用,因為月球塵埃或會卡住鏈齒而拉不到。」取而代之的是,太空人可以從太空衣背部的開洞爬進衣內,然後再穿上。這種設計可令太空衣肩膊兩端比舊有設計更近,提升上肢活動能力,更為合身,也可減少肩膊受傷。

NASA還發表了另一款服裝,供太空人日後乘坐獵戶座太空船時的穿着。(NASA)

NASA還同場發表了另一橙色太空衣「獵戶座機員生存系統」(Orion Crew Survival System),顧名思義,該款太空衣設計為太空人乘坐NASA獵戶座太空船起飛和降落時所穿着。太空衣工程師Dustin Gohmert指,這套太空衣會按照太空人體型及獵戶座座位而度身訂製,更重要是,在危緊情況下加壓:「我們會維持壓力於8psi(磅力/平方英寸)一段時間,然後降至4.3psi,可以在內維持六天。」布列登斯廷及負責設計的工程師解釋,他們從2003年哥倫比亞號太空穿梭機災難汲取教訓,當時遇難的機員是死於缺氧而非穿梭機解體本身,所以,更能自給自足的新太空衣或許有助未來的太空人避免同樣的慘劇。

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上文節錄自第186期《香港01》周報(2019年10月28日)《首次全女班升空漫步插曲 新太空衣緣何姍姍來遲》,網上標題為編輯重擬。

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