Jak działają spacery kosmiczne – i dlaczego są tak ryzykowne

Moment otwarcia luku

Kiedy dwóch astronautów NASA wyszło z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w marcu 2026 roku, aby zainstalować zestaw modyfikacyjny paneli słonecznych, wykonywali jedno z najbardziej złożonych i niebezpiecznych zadań w historii ludzkości. Spacer kosmiczny – formalnie nazywany aktywnością pozakomórkową (EVA) – to każda praca wykonywana przez astronautę poza ciśnieniowym statkiem kosmicznym. Widok jest niezwykły. Margines błędu jest bliski zeru.

Od czasu, gdy Aleksiej Leonow po raz pierwszy wyszedł z radzieckiej kapsuły Woschod 2 w marcu 1965 roku, astronauci przeprowadzili ponad 260 spacerów kosmicznych tylko na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, gromadząc tysiące godzin pracy w otwartej przestrzeni kosmicznej. Jednak każda EVA pozostaje niezwykłym wyzwaniem inżynieryjnym i fizjologicznym.

Skafander kosmiczny: jednoosobowy statek kosmiczny

Skafander, który astronauta nosi podczas spaceru kosmicznego, to nie tylko odzież ochronna – to samodzielny statek kosmiczny. Jednostka Mobilności Pozakomórkowej (EMU) NASA, wprowadzona w 1982 roku i używana na ISS od tamtej pory, waży około 280 funtów (130 kg) na Ziemi i może utrzymać człowieka przy życiu przez maksymalnie 8,5 godziny, w tym 30-minutową rezerwę awaryjną.

EMU chroni astronautów jednocześnie przed trzema śmiertelnymi zagrożeniami:

• Ekstremalne wahania temperatury – powierzchnie w słońcu mogą osiągać +250°F (+121°C); w cieniu spadają do −250°F (−157°C)
• Mikrometeoryty i szczątki orbitalne – maleńkie cząsteczki poruszające się z prędkością do 17 500 mil na godzinę
• Promieniowanie – promienie kosmiczne i cząstki słoneczne, które atmosfera Ziemi normalnie filtruje

Samo założenie skafandra zajmuje około 45 minut. Astronauci muszą wstępnie dopasować i sprawdzić każdą warstwę, uszczelnić każde połączenie i zweryfikować systemy podtrzymywania życia przed wyjściem na zewnątrz.

Problem wstępnego oddychania

Jednym z najbardziej nieintuicyjnych aspektów przygotowań do spaceru kosmicznego jest ryzyko choroby dekompresyjnej – tego samego stanu, który zagraża nurkom głębinowym, którzy zbyt szybko wynurzają się na powierzchnię. Kabina ISS jest ciśnieniowa do mniej więcej tego samego poziomu co na poziomie morza (14,7 psi), podczas gdy skafander EMU działa tylko przy 4,3 psi, aby umożliwić elastyczność. Zbyt szybkie obniżenie ciśnienia powoduje powstawanie pęcherzyków rozpuszczonego azotu we krwi i stawach, powodując paraliżujący ból lub coś gorszego.

Aby temu zapobiec, astronauci spędzają godziny oddychając czystym tlenem przed spacerem kosmicznym, aby wypłukać azot z tkanek. Od 2006 roku większość załóg ISS stosuje metodę „biwakowania”: astronauci śpią przez noc w module śluzy Quest, w którym ciśnienie jest stopniowo obniżane, przyspieszając usuwanie azotu podczas odpoczynku. Protokoły wstępnego oddychania mogą dodać cztery lub więcej godzin do dnia EVA.

Śluza powietrzna: Brama do pustki

Śluza powietrzna jest pomostem między ciśnieniową stacją a otwartą przestrzenią kosmiczną. Ma dwa uszczelnione luki. Załoga wchodzi od strony stacji i uszczelnia wewnętrzny luk, a następnie śluza powietrzna jest powoli dehermetyzowana, aż osiągnie próżnię na zewnątrz. Dopiero wtedy można bezpiecznie otworzyć zewnętrzny luk – bez ucieczki powietrza do stacji. Po EVA proces się odwraca: zewnętrzny luk zamyka się, śluza powietrzna ponownie się hermetyzuje i można ponownie otworzyć wewnętrzny luk.

Pozostawanie na uwięzi – i co się stanie, jeśli tak nie jest

Astronauci używają linek bezpieczeństwa – zasadniczo krótkich kabli – aby przez cały czas utrzymywać połączenie ze strukturą stacji. Noszą również urządzenie zwane SAFER (Simplified Aid For EVA Rescue), system małych silników odrzutowych na azot, montowany na plecaku. Jeśli astronauta zostanie odłączony i odpłynie, SAFER daje mu szansę na powrót, zanim ISS znajdzie się poza zasięgiem. Jest to ostateczność – sytuacja, dla której został zaprojektowany, nigdy nie miała miejsca podczas EVA na ISS.

Trening: Pięć godzin w basenie na każdą godzinę w kosmosie

Na każdą godzinę zaplanowanego czasu EVA astronauci trenują około pięciu do siedmiu godzin pod wodą w Laboratorium Neutralnej Pływalności (NBL) NASA w Johnson Space Center w Houston. NBL mieści 6,2 miliona galonów wody z pełnowymiarowymi replikami modułów ISS zanurzonymi w środku. Neutralna pływalność symuluje nieważkość orbity skuteczniej niż jakakolwiek inna naziemna metoda, pozwalając załogom ćwiczyć precyzyjne użycie narzędzi i pozycjonowanie ciała w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

Dlaczego spacery kosmiczne wciąż mają znaczenie

Ramiona robotyczne i systemy zdalnie sterowane obsługują wiele zadań ISS, ale niektóre prace nadal wymagają ludzkich rąk. Modernizacja systemów zasilania, wymiana pomp chłodzących, naprawa sprzętu naukowego i instalacja nowego sprzętu wymagają zręczności, której żaden obecny robot nie może w pełni odtworzyć w nieustrukturyzowanym środowisku orbitalnym. Trwająca instalacja rozwijanych paneli słonecznych (iROSAs) – która zwiększy moc wyjściową stacji o 20–30% – jest tego doskonałym przykładem: każdy panel musi być fizycznie przygotowany i podłączony przez ubranych astronautów.

Ponieważ agencje kosmiczne planują operacje na powierzchni Księżyca w ramach programu Artemis, a ostatecznie załogowe misje na Marsa, technologia EVA jest przeprojektowywana od podstaw. Wyzwania mnożą się: spacery po Księżycu w pyle księżycowym, skafandry marsjańskie radzące sobie z cienką atmosferą CO₂. Ale podstawowa zasada pozostaje taka sama, jak w 1965 roku – załóż skafander, oddychaj ostrożnie, przypnij linkę i wyjdź na zewnątrz.