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航天员是怎样练成的,训练,活动,任务
2024-06-11 11:31:09
航天员是怎样练成的,训练,活动,任务

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5月28日(ri),神舟十八号乘组圆满完成(cheng)第一次出舱活动,完成(cheng)了空间站空间碎片防(fang)护装置(zhi)安(an)装、舱外设备设施(shi)巡检等任务。除了出舱,还有许多任务正在(zai)进行,考验着航天员的各方面素(su)质。

不少(shao)读者好(hao)奇,要想成(cheng)为一名遨游太空、逐(zhu)梦星辰的航天员,需要哪些能(neng)力?我们约请(qing)中国载人航天工程航天员系统总设计师黄伟(wei)芬进行解读。

——编者

人类自古就有飞天的梦想,中国的“嫦娥奔(ben)月”、古希腊(la)的“代达罗斯飞日(ri)”等各种脍炙人口的神话传说,无一不寄托着人类认识和征服太空的美好(hao)憧憬。进入现(xian)代以来,航天员成(cheng)为人类开拓太空之路的先(xian)锋和世人敬仰的英雄。经常有人会问,航天员的“超能(neng)力”从何而来?他们是怎样练成(cheng)的?

航天员是一个充满挑战的职业,工作环(huan)境特殊、职业技能(neng)复杂、飞行任务艰巨,需要在(zai)严(yan)格科(ke)学选(xuan)拔基础上,通过全面系统训练进行长(chang)期培(pei)养。30多年来,从首飞航天员完成(cheng)单人单天飞行任务,到航天员乘组完成(cheng)180多天空间站长(chang)期驻留任务,中国载人航天不断挑战新高度;从突破(po)出舱活动技术、完成(cheng)首次太空漫步,到出舱完成(cheng)空间站组装建造与维修等复杂作业任务、常态化开展空间站出舱活动,中国航天员每一次出征都不辱使命。我们创建了具有中国特色(se)的完备的航天员选(xuan)拔与训练技术体系,具备选(xuan)拔训练航天驾驶员、航天飞行工程师和载荷专家三种不同类别航天员的能(neng)力,能(neng)够选(xuan)拔训练满足不同飞行任务需要的飞行乘组。

八大类百余项训练,从难从严(yan)系统练就“超能(neng)力”

空间站任务艰巨复杂,航天员飞行时间长(chang)达3到6个月,对其(qi)身体素(su)质、知(zhi)识技能(neng)、应急决(jue)策(ce)与处置(zhi)能(neng)力、心理调适能(neng)力等都提出了极(ji)高要求。因此,航天员必须接(jie)受(shou)全面系统的训练,在(zai)思想、身体、心理、知(zhi)识储备和操作技能(neng)等方面具备执行飞行任务的能(neng)力,做好(hao)执行任务的准(zhun)备。

航天员系统本着“从难从严(yan)、从实战出发、试训一体”的原则,设计实施(shi)了八大类百余项训练科(ke)目。这些科(ke)目包括基础理论训练、体质训练、心理训练、航天环(huan)境适应性训练、救生与生存训练、航天专业技术训练(包括出舱活动技术训练、交会对接(jie)技术训练、空间站技术训练、货运飞船技术训练、载人飞船技术训练、空间实(试)验技术训练等)、飞行程序(xu)与任务模拟(ni)训练、大型(xing)联合演(yan)练等。除了训练科(ke)目,航天员还会参(can)加人船联试、人船站地联试、长(chang)期载人综合模拟(ni)验证(zheng)试验、出舱活动水下验证(zheng)试验、工效学评价试验等各类工程研制试验活动,并深度参(can)与飞行手册和预案编写(xie),不断强化提升综合实战能(neng)力。

虚实结(jie)合贴近实战,多维度练就过硬(ying)出舱本领(ling)

出舱活动训练,是空间站任务航天员最重要、难度最大、最复杂的训练科(ke)目,包括出舱活动理论、操作技能(neng)和出舱程序(xu)训练。出舱活动理论训练涉(she)及出舱活动技术基础、医学基础、舱外服等内容,通过授课方式(shi)进行。操作技能(neng)和出舱程序(xu)训练利(li)用各类模拟(ni)器进行,既有正常工况下的操作,也有应急故障处置(zhi)操作;既有常压环(huan)境下的训练,也有模拟(ni)失(shi)重环(huan)境和低(di)压环(huan)境下的训练。

模拟(ni)失(shi)重水槽出舱活动训练最广为人知(zhi)。在(zai)训练时,通过浮(fu)力配平,航天员身着水下训练服,在(zai)模拟(ni)太空失(shi)重状态下,用双手控制身体姿态,完成(cheng)舱外转移(yi)、上下机械臂、设备组装等操作。水下训练不仅需要体能(neng)和力量,也需要技巧(qiao)。比如,登上机械臂脚限位(wei)器是一个技巧(qiao)性非常强的操作,航天员无法通过眼睛直接(jie)看到脚限位(wei)器的位(wei)置(zhi),只能(neng)借助手腕上的反(fan)光镜进行观察。这就需要航天员手握环(huan)形扶手控制身体姿态,反(fan)复练习登上脚限位(wei)器的动作。

10帕(pa)低(di)压环(huan)境出舱活动训练,是每一名执行出舱活动任务的航天员必须接(jie)受(shou)的一项极(ji)具挑战的高风险训练。训练时,如果低(di)压训练服或其(qi)他设备出现(xian)问题,有可能(neng)导致灾难性后果。因此,这不仅是出舱程序(xu)和操作技能(neng)训练,更是对航天员心理的考验。

除水槽训练外,航天员还须在(zai)配有气浮(fu)悬吊(diao)装置(zhi)的训练模拟(ni)器上进行出舱过闸和返回过闸程序(xu)及操作训练。训练中,气浮(fu)悬吊(diao)装置(zhi)可使航天员在(zai)身着笨重的常压训练服的情况下移(yi)动身体完成(cheng)相关操作,帮(bang)助航天员掌(zhang)握相关程序(xu)和操作技能(neng)。

虚拟(ni)现(xian)实训练器,是航天员进行出舱活动协同训练的重要设施(shi)。训练时,两名出舱航天员佩戴(dai)虚拟(ni)现(xian)实眼镜,舱内航天员使用机械臂操作台控制机械臂,三人协同完成(cheng)出舱活动模拟(ni)训练。航天员可沉浸式(shi)体验在(zai)舱壁上行走、乘坐(zuo)机械臂转移(yi),可俯瞰地球(qiu),也可仰望(wang)星空。逼真的“舱外环(huan)境”给航天员一种身临(lin)其(qi)境的视(shi)觉冲击(ji)和心理体验。

极(ji)端环(huan)境真实磨(mo)炼,全方位(wei)练就超强团队救生能(neng)力

出舱,不仅仅是在(zai)太空。航天员返回地面后,尤其(qi)是应急返回后,如果救援人员不能(neng)按时到达,就需要自主出舱。因此航天员必须接(jie)受(shou)救生与生存训练,具备在(zai)恶劣环(huan)境下生存的能(neng)力。

在(zai)救生与生存训练中,沙漠生存训练和海上救生训练难度很(hen)高。在(zai)沙漠训练中,航天员要在(zai)地表(biao)温度高达近75摄氏度的沙漠中独立生存两天,经受(shou)大风扬(yang)沙、烈(lie)日(ri)高温、降雨降温等恶劣气象条件考验,自主搭建帐(zhang)篷、分配宝贵的应急水资源与食(shi)品资源,并完成(cheng)救生设备使用考核。

海上救生训练包括海上自主出舱、海上生存、海上救援船救援、直升机悬吊(diao)营救训练等科(ke)目。航天员先(xian)要在(zai)狭小闷(men)热的返回舱内完成(cheng)出舱前的各项准(zhun)备工作,之后携带救生物品出舱、爬上救生船、发出求救信号、开展各种生存活动。在(zai)一望(wang)无际、波(bo)涛(tao)汹涌的海面上漂流5小时,阳光暴晒加之海水冰凉,会引发眩(xuan)晕、呕吐(tu)等生理反(fan)应。航天员需要克服各种困难完成(cheng)训练任务,掌(zhang)握救生技能(neng),更要磨(mo)炼坚忍不拔的意(yi)志品质,增强团队的凝聚力与协同配合能(neng)力。

情绪相容选(xuan)训结(jie)合,科(ke)学练就心理调适能(neng)力

航天飞行是一项高风险的活动,航天员承(cheng)受(shou)着巨大的心理负(fu)荷,尤其(qi)是长(chang)期载人飞行需要航天员具有良好(hao)的心理调适能(neng)力,航天员心理选(xuan)拔与训练尤为重要。

与救生生存训练相比,心理训练中的狭小密闭环(huan)境睡眠剥夺训练同样极(ji)具挑战。在(zai)这项训练中,航天员要在(zai)不足6平方米的小房间内、连续72小时睡眠剥夺的情况下,完成(cheng)多项生理、认知(zhi)、情绪等测试以及相关任务。睡眠剥夺对人的认知(zhi)、情绪、操作等身心状态影响非常大,让航天员体验到极(ji)端情况下的身心状态,磨(mo)砺坚决(jue)完成(cheng)任务的战斗精神,被公认为航天员训练中最具挑战性的科(ke)目之一。此外,心理训练还包括心理放松、心理表(biao)象、心理调适、心理相容性训练及结(jie)合性心理训练等多个科(ke)目,帮(bang)助航天员掌(zhang)握心理放松与调适技能(neng),提升航天员心理稳定性与心理相容性,更好(hao)执行长(chang)期在(zai)轨飞行任务。

超重、失(shi)重、振(zhen)动、旋转等训练,练就超强航天环(huan)境耐力适应性

载人航天飞行中航天员要承(cheng)受(shou)超重、失(shi)重、噪声、振(zhen)动、旋转、着陆冲击(ji)等各种环(huan)境因素(su)的影响,而人对航天环(huan)境的耐力和适应性个体差(cha)异很(hen)大,因此必须进行航天环(huan)境适应性选(xuan)拔和训练,这是航天员选(xuan)拔训练中最具特色(se)的项目之一。通过选(xuan)拔,挑选(xuan)出对航天环(huan)境耐力较好(hao)的候(hou)选(xuan)者进入航天员队伍(wu),之后必须每年定期进行训练以保持(chi)较高的耐力水平,提高适应能(neng)力。

超重训练中,巨大的离心机模拟(ni)飞船上升及返回期间的超重曲线(xian),使航天员最高要承(cheng)受(shou)8倍于自身体重的压力,带来肌(ji)肉变(bian)形、黑视(shi)乃至(zhi)意(yi)识模糊等生理挑战。航天员手握中止训练按钮(niu),但多年来没有一名航天员按下这个按钮(niu)。

空间运动病是航天员入轨后3天内的高发问题。说是病,其(qi)实是进入失(shi)重状态下的一种生理反(fan)应,人会感到眩(xuan)晕、面色(se)苍白、出汗,严(yan)重时会呕吐(tu),与我们平时晕车(che)、晕船相似。航天员发生空间运动病概率的高低(di)与其(qi)前庭器官对运动刺激的耐受(shou)能(neng)力密切相关。因此,候(hou)选(xuan)者要接(jie)受(shou)严(yan)格的前庭功能(neng)检查(cha),排除运动病史、前庭功能(neng)不正常或前庭耐力差(cha)等问题后,进行专门训练。训练中,航天员要在(zai)旋转的座椅上接(jie)受(shou)头部前后左右(you)摆动等强烈(lie)前庭刺激,以提升前庭功能(neng),预防(fang)空间运动病。

航天专业任务模拟(ni),练就过硬(ying)处置(zhi)能(neng)力

执行空间站任务时,航天员要对空间站组合体运行进行监控管理、维护维修,完成(cheng)大量站务管理、物资管理、空间实(试)验等工作,需要掌(zhang)握学科(ke)门类众多的知(zhi)识和技能(neng)。比如,航天员在(zai)轨使用的各类飞行手册有70多册,共计约390万字。航天员要熟(shu)知(zhi)这些内容,当需要时能(neng)快速查(cha)找,对关键内容更是烂熟(shu)于心。因此,航天员需要进行大量空间站技术、空间实(试)验技术等航天专业技术训练。

在(zai)执行任务前,还要利(li)用空间站组合体模拟(ni)器开展组合体全程序(xu)模拟(ni)训练。航天员要在(zai)组合体模拟(ni)器内完成(cheng)为期两周的全任务模拟(ni)训练,从加热食(shi)品到使用大小便收集装置(zhi),从维护环(huan)控生保系统到开展试验研究,从锻炼身体到与地面通信交互,覆盖在(zai)轨执行任务时的所有通用操作。这既是训练也是一次综合大考,有助于航天员将学到的各种知(zhi)识融会贯通,协同配合更为默契,为执行飞行任务做好(hao)万全准(zhun)备。

宝剑锋从磨(mo)砺出,梅(mei)花(hua)香(xiang)自苦寒来。航天员训练是一个漫长(chang)的征程,是航天员提高身心素(su)质、磨(mo)炼意(yi)志、获得丰富学识与职业技能(neng)的过程,也是一个连续不断全面提高职业素(su)养的过程。航天员不仅在(zai)飞行前要进行训练,在(zai)飞行中也要进行复习性、维持(chi)性、新增的、地面无法真实操作的任务等相关训练,例如出舱活动前,航天员须身穿(chuan)舱外服进行在(zai)轨训练。在(zai)完成(cheng)航天飞行之后,还要继续训练,为参(can)加下次飞行做好(hao)准(zhun)备。对于航天员来说,千(qian)锤百炼,学无止境,只要不退役,训练就不会中止!

(作者为中国载人航天工程航天员系统总设计师)

版权号:18172771662813
 
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