一名航天员要经历多少考验,才能去太空执行任务

2021-06-18 18:16:15 澎湃新闻

航天员是一个什么样的职业?航天员是人类开拓太空之路的先锋,是世人景仰的英雄,也是一个极具挑战和风险的职业。因为它具有工作环境特殊,职业技能复杂,飞行任务艰巨,危险性大的特点。不是每一个人都能够胜任的。所以,航天员必须经过科学严格的选拔,再进行科学全面的系统训练培养出来。

航天员选拔训练是载人航天不可或缺的重要的组成部分,是确保飞行任务圆满完成,和飞行安全的一个至关重要的环节,在各国都受到高度的重视。能否选拔训练出合格的航天员?直接影响载人航天计划的实施,和飞行任务的成败。

航天员训练是一个漫长的征程。因为这个过程中,要经历持续不断的各种挑战、考验、检查和评定,而且,只要他不退役,训练就不能终止。

从预备航天员开始训练,到他能具备执行任务的能力,大概需要四年左右的时间——相当于上了一个大学,但比大学的本科教育难得多。

超重耐力的个体差异非常大。我们在做试验时,就遇到过一个受试者,离心机一转,他就马上喊停——我们在离心机上设了一个安全开关,只要按那个铃,我们就会给他紧急中止。后来我们问他,他就说离心机一转就觉得自己要被甩出去了。但是,我们的合格的航天员,做8个G,也就是说,相当于有8倍重量压在自己身上的时候,都能评优。

除了用离心机,我们还要做呼吸对抗动作的训练,让航天员掌握腹式呼吸。平常我们都是用胸式呼吸,胸背向的超重作用主要是影响呼吸功能,所以你要学会腹式呼吸来对抗,然后还要进行腹肌力量的训练,这样的话耐力能提高1到2个G。

航天员完成了所有的训练,他也获得了飞行的机会——那么,接下来,他就要开始为出征进行相应的准备。除了做训练之外,还要做很多的准备工作。

从照片上,大家会看到,我们都非常开心地围着杨利伟,但实际上,你们不知道的是我们内心的纠结和忐忑不安。因为我们知道,航天飞行它就是一个高风险的事业,尤其是上升和返回,尤其是上升过程。马上要出征发射了,发生爆炸这样的事情都是有可能发生的。所以我们内心既忐忑不安,又恋恋不舍。

拍摄这张照片的十几分钟之前,我做完准备之后,看到翟志刚和聂海胜他们两人在杨利伟身边轻声地叮嘱,说之前还有什么,入轨以后怎么怎么着。我看到那个场景,眼泪一下夺眶而出,然后立刻转身进了准备间旁边的小卫生间。

我记得自己当时对着卫生间里的镜子,泪流满面。我就看着这个镜子里的自己,我说,我绝对不能哭,因为我是这个现场的指挥,我要是控制不好自己的情绪,那这现场的后果不堪设想。我就一遍遍对自己这么说,调整好情绪,擦干眼泪,洗了把脸,让自己平复下来。

图片中,右上角的那三名航天员是前苏联的三名航天员,他们是在返回过程中座舱失压了,而他们当时没有穿航天服,三个人就牺牲了。所以,从此以后,在航天员出征发射之前以及返回的过程前,必须穿戴好航天服,完成气密性检查,包括面窗要扣好,做好航天员标准的着装状态——这也是人类付出了血的代价换来的一条经验。

其实我们对“舱门开启”的问题事先有过预想,觉得有可能会打不开舱门,会很困难。当时我们的老所长,当时“神七”任务的时候是载人航天工程的副总设计师,叫宿双宁,他就老担心舱门打不开,所以飞船的研制部门就研制了一个舱门开启的辅助装置,我们叫它“撬杠”。航天员也做了训练,出舱前航天员会把它放在舱门附近能够得着的地方。开舱门时,航天员也用了撬杠,然后打开了一个缝,但是打开它就弹回去。

事后,专家们通过分析找到了原因。原来我们预想的是,舱门打开一条缝,应该内外压力会平衡,能达到我们能力承受的范围——但实际上,它不是。因为气闸舱实际上是轨道舱改的,在真空状态下,它里头有很多的材料会释放气体——这个特性是我们之前是没有认识到的。一释放这些气体,舱门就会又往上吸,就很难打开了。

当然,最终因为我们航天员训练有素,还是打开了舱门,成功地完成出舱活动任务。但在出舱的过程中,突然,仪表又开始报警说返回舱火灾。当时大家也觉得,怎么可能,在真空情况下怎么会有火灾?不应该的。

在手控交会之前,自动交会对接的过程中,当时我和几个老总,我们是手控交会对接支持组的专家组成员,正聚精会神地看着大屏幕上显示的图像对接的过程,突然,屏幕上出现了两个天宫。当时我们一看就惊了,说这是什么情况?怎么会有两个天宫呢?明明只有一个天宫。

虽然确定只有一个天宫,所以肯定有一个图像假的,但为什么会有这个现象?其实当时并不知道。因为正好处于调光的阶段,我当时本能反应想到,是不是跟调光实验有关系。于是我对我们航天器的老总说,要不我们再等一下,看看它是个什么情况。

过了一会儿,这个“鬼影”现象就消失了。后来通过分析,知道这是一个光溢出的现象,形成了一个假的图像。于是,在我们的预案里又增加了这一条:当出现“鬼影”的时候,航天员可以通过调光减弱来消除鬼影现象。这些都是我们通过不断实践获得的新的知识和收获。

第二条坚持的原则就是:这是一场教学课,不是作秀。所以,我们将地面课堂设在了人大附中,有几百个学生作为代表参加了地面课堂的活动。而且,我们没有选择临场经验会更丰富的央视主持人,而是选择了两位中学物理老师来担任地面课堂的教学任务。

第三条坚持的原则就是:一定要有中国的元素。比如,航天员在做了水膜之后,上面放置了一个小贴片,设计师最早给这个小贴片设计的图案是一个笑脸,后来我说,我们得用中国结;包括水膜做成水球的颜色,也选了中国红,虽然其他颜色在试验中也很漂亮;另外,还有“陀螺演示”项目,除了陀螺本身是在航天技术中广泛应用的元素,制导或导航都要用到陀螺,而且陀螺的定轴性的演示只有在太空能真实地演示,地面也做不到(这个录像现在已经成了专业教学的一个教学片),还有一个很重要的原因就是陀螺是我们很多人(尤其是男孩子们)小时候都会玩的一个玩具,这也是有中国特色的;此外,还包括太空老师的选用李白的诗、曹冲称象的故事,也都是出于体现我们中国元素的考虑。

我们对这个过程中可能发生的200多个故障进行了预案设计。举个例子,比如说,图像话音中断了,所有人都看不到图像听不到话音了,怎么办?我们设计的预案是:这时导播要在第一时间把摄像头切到地面课堂,由地面课堂的老师组织同学们开展相关教学活动,同时,我们飞控现场要进行故障的分析和排故,恢复图像话音的功能,然后,在恢复之后,由地面课堂的老师按我们事先约定好的话语,让航天员知道他从什么地方开始接续。这样我们就可以既保证真实又能让整个授课过程不中断,流畅地呈现。

从“神五”到“神十一”,航天员越来越多地承担了“太空科学家”的角色。其中,做实验最主要是从“神六”开始,“神七”主要是出舱活动,“神九”、“神十”和“神十一”三次任务中,航天员完成的实验是特别多的,有100多项空间科学技术研究的实验,其中,在“神十一”33天飞行中,航天员承担了51项的科学试验和技术试验。除了这些,他们还做了一些公益的活动,这些重要活动与实验加起来一共是59项。可以说,他们既是工程师,也是科学家,既是生物学家,又是菜农,既是职业的航天员,也是载人航天的形象大使,在各种角色之间进行转换。

我给大家举一个例子,比如说我们通过这些实验获得新的一些收获和认识。陈冬在第一次做血管超声检测的时候,突然发现貌似有两条动脉。怎么有两个动脉?其实这就是因为在失重环境下,血液往头部转移,血管的充盈度更好,所以静脉粗得就像是多了一条动脉。这是我们之前没有看到过的,也没有想到的。通过“神十一”的实验,我们有了很多新的收获。

“神十一”上还搭载了3个香港中学生设计的实验,分别是聚酯薄膜的制作、复摆装置和太空养蚕实验。这3个实验是从香港中学生的70个项目中挑出来的。

第二个建议就是要考虑到可行性,因为航天员拿着两个环这么对接,在失重情况下身体摇晃,很难让两个环平稳地对接上,形成一个完整的薄膜。所以我们给他们建议就是要去做一个装置,让它实现。后来他们通过跟529厂合作,529厂的工程师们帮他们做了这个装置,实现了实验的梦想。

另外就是第二个“复摆装置实验”,当时我给孩子们的建议也是两点,主要是让他们减重并做得精巧,然后不能有尖锐的倒角,不能有安全隐患。他们后来也进行了改进,也做到了。

第三个就是太空养蚕的实验。这也是我们第一次在太空中养蚕,我当时给他们的建议也是两点:一个是,我们不可能像在地面那样,地面养蚕的时候蚕是吃桑叶,但在太空中蚕会漂浮,吃掉一个桑叶之后怎么再吃第二个桑叶?我给他们的建议是把桑叶做成菜泥一样。还有一点,就是粪便的清除,蚕宝宝粪便会悬在空中,我当时给他们建议用残渣收集器,还有一些抽气泵,用这个把粪便抽吸掉。

通过我们给他们的指导还有专家们的帮助,这三个项目最终在神十一飞行中都得以实现。

这是在“神十一”的时候,太空养蚕的一个实验视频。这是景海鹏。

在飞行前,设计实验的孩子们也在想:蚕在太空中能吐丝吗?它能结茧吗?这都是有问号的,我们是带着疑问上天的。

看完这段录像,是不是觉得蚕宝宝很可爱,我们的航天员也非常的可爱?

作者:黄伟芬

原标题:《一名航天员要经历多少考验,才能去太空执行任务》

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