百炼成钢的航天员


打开文本图片集

编者按:今年6月~8月,我国将择机发射神舟九号飞船。神舟九号将载着3名航天员,实现与天宫一号目标飞行器的手控交会对接,以全面验证交会对接技术。另外,神舟九号航天员将进入天宫一号内,开展相关空间科学实验和技术试验。目前,谁能成为神舟九号飞船的航天员被广泛关注,中国第一位女航天员能否亮相更值得期待。如何选拔和培训航天员,男女航天员相比有什么优劣和载人航天的意义等,也成为公众议论的热点、焦点问题。本刊特选辑数篇文章编成“人在太空”专题,以飨读者。

什么人能当航天员

由于载人航天活动具有任务艰巨、技能复杂、环境特殊、危险性大等特点,需克服失重、超重、缺氧、孤独、震动、噪声等一系列艰难险阻,所以对航天员的生理条件、心理素质要求很高,否则难以完成航天任务,女航天员也不例外。

航天员要有强烈的事业心和献身精神,因为载人航天风险很大,至今已有22名航天员血洒蓝天;要有良好的体格,身体表面没有畸形等影响穿戴或使用航天服、仪器操作的肢体障碍,且没有外伤及其后遗症,患潜在慢性病、精神与神经病的人更不行;喜欢抽烟和喝酒的人也被排除在外,因为载人航天器舱内空间狭小,设备多,吸烟会污染空气,并易发生火灾,而喝酒会诱发体内潜在疾病,干扰正常工作;有些人得过的病虽然好了,如哮喘、耳鸣、贫血等,或没得过某种病,但家族有这种遗传或有人得过都不行,因为人在太空时,多种环境和工作因素有可能导致旧病复发或诱发疾病。另外,航天员要有良好的心理品格,胆大心细,遇事不慌,善于控制情绪,能与他人和睦相处。

此外,载人航天是一门高度综合的技术,所以要求航天员应有较高的科学文化水平,能接受航天技能的训练,以便可以承担复杂的航天任务。

航天员还应有非凡的工作能力和丰富的工作经验,从而能独立并实时处理险情。从飞行员中选拔航天驾驶员的原因之一就是他们具有多年的飞行实践经验。

航天员的选拔对今后的训练乃至最终完成载人航天飞行任务具有重要的奠基意义。经过50多年的发展,全世界至今已选拔出500多名航天员(女航天员50多名),其中我国有21名(女航天员2名)。现在,包括我国在内的所有从事载人航天的国家都有一套完整的航天员选拔标准,不过,对不同类型的航天员、不同载人航天器的航天员、担负不同任务的航天员,有不同的选拔标准和训练要求。我国神舟五号、六号、七号飞船顺利完成任务表明,我国航天员的选拔和训练是科学有效的。

参与早期载人航天活动的航天员是不分类的,所有工作一个人全包。但随着载人航天器越来越大,寿命越来越长,人数越来越多,工作越来越复杂,因此对航天员进行了专业分工,一般分为飞行专家、任务专家和载荷专家3类,其中对飞行专家的要求最高,任务专家次之,载荷专家相对最低。

飞行专家主要包括指令长、驾驶员。他们除驾驶载人航天器外,还要负责飞行安全,协助其他专家监视、控制与维护空间站的设备仪器。指令长是乘员组的“头”,要管理飞行任务的安排和实施、飞行指挥、通信联络等,但也兼任驾驶员;驾驶员主管载人航天器的飞行、检修和维修,若指令长“不在状态”,他可接替指令长的工作。

随着载人航天活动的不断发展,尤其是寿命长、体积大、用途广的空间站问世以后,人在太空的任务就不简单了,要开展各种复杂的技术试验和科学实验。如出舱维修和组装载人航天器,操纵机械臂施放或回收卫星,进行望天观地等科学研究和实验。这些“活儿”主要由任务专家负责完成。为此,任务专家事先要进行操作空间站各系统和一般载荷的全面训练,精通所有飞行任务实施要求、载荷任务的目的和要求及其运行管理,从而参与飞行任务计划,协调所有载荷实验与空间站之间的相互关系,负责完成航天器的维护和各个载荷的管理。任务专家也叫随船工程师或航天飞行工程师,每次上天人数要根据航天器的大小、任务的复杂程度而定。

载荷专家是携带特定仪器设备,在载人航天器上从事特定的科学实验、生产特定的太空产品、搜集特定的研究数据的科技人员。他们与地面载荷指控中心直接通信,进行专项研究活动并负责维护和修理自用仪器和设备。不过,这些人大多为非职业航天员,完成任务后一般还回到原工作岗位。

航天员选拔淘汰比例有多高

随着我国宣布已选拔出2名女航天员,男女航天员的选拔过程有什么不同就成为热议的话题。其实,目前男女航天员的选拔基本一样,只不过受政治等多种因素影响会略有差异,其标准、方法和程序也会随着航天技术的发展、飞行状态的变化、经验教训的积累、太空任务的不同、航天环境的认识而不断调整和改进。不过,万变不离其宗,其主要内容是相同的。选拔男女航天员,都要历经预备航天员选拔、训练期航天员的选拔和飞行乘员组的选拔3个阶段,而且越来越复杂,这是因为第2、3阶段选拔不光要考察航天员的身体和心理素质,还要考察航天员的文化、技能水平以及乘员组整体效能等各方面情况。

当然,预备航天员的选拔也不简单,它是从其他职业的申请人中选拔出达标的可参训者。这种选拔通常要经过基本资格审查、临床医学检查、生理机能选拔、心理素质选拔、特殊环境因素耐力和适应性选拔等。其实施一般又分为初选、复选、录取3步,时间大约为1年,其淘汰比例约为1:100,早期更高。

初选就是进行基本条件审查,包括通过门诊检查了解申请人的年龄、身高、健康、心理和学历等,筛除有明显疾病和功能障碍者。另外,国外飞行专家候选人要有1000小时以上的航空飞行经验,任务专家和载荷专家候选人要有相关的工作经验、较强的工作技能和独立的工作能力。

复选是对初选合格者进行全面而细致的医学、生理、耐力和心理等检查,也是预备航天员选拔的最重要一环。有人称:医学选拔是最关键的一关,生理机能选拔是最基础的一关,特殊环境因素耐力选拔是最难的一关,心理选拔是最重要的一关。复选时,申请人要住院一段时间进行临床医学检查,包括内科、外科、眼科、神经科、精神科、五官科、口腔科等检查,凡有痛风、皮炎、眩晕、色弱、鼻炎、龋齿等疾病的均不合格。不过,轻度近视的人带眼镜后可作为任务专家和载荷专家上天。可能有人要问,为什么有龋齿也不能当航天员?这是因为牙病会给航天员带来很大痛苦而影响航天任务的顺利完成。对女性申请者还要进行妇科检查。常规检查后,还要用一些特殊的物理和实验室的方法进行临床特殊检查,深入掌握有关信息。

生理功能选拔是对申请人的脑、肺和心血管功能进行测评,了解其机体的储备能力和调节能力。特殊环境因素耐力选拔包括高空减压病易感性检查、低气压缺氧耐力和耳功能检查、前庭功能检查、超重耐力检查、下体负压耐力检查、头倒位耐力检查、高温和孤独耐力检查、振动和噪声耐力检查等。

长期太空飞行对航天员的心理影响较大。例如,1967年,“阿波罗”7号飞船指令长曾与任务控制中心工作人员发生争吵,飞船乘员组集体“造反”,甚至拆掉了用于测量生命体征的传感器;1988年,苏联航天员穆萨。马纳罗夫和弗拉基米尔-蒂托夫在“和平”号空间站上连续逗留了1年多,但这2人之间的关系并不友善,经过诊断发现他们在轨道工作时性格发生变化,后来通过无线电与他们的妻子深入沟通之后,这2人才变得通情达理起来。心理功能选拔的主要方法是调查、观察、会谈、测验、模拟实验,然后综合评定,内容包括兴趣爱好、个性特征、人际关系、意志品质、知觉速度、决策能力等。喜欢钓鱼等较为安静活动的申请者比喜欢拳击等激烈运动的申请者更容易被选中。

训练期选拔是为了在训练过程中发现预备航天员在思想、身体、心理、训练等方面出现的新问题,只有在训练全过程中考评合格的才能成为正式的航天员。训练期选拔与预备航天员选拔在选拔策略和方法上略有不同,注重采用系统全面考察与系统综合分析相结合的方法将选拔与训练有机地结合起来,从而对预备航天员进行更客观、全面和准确的评价。

飞行乘组的选拔是为某次航天飞行任务,从合格的预备航天员中选拔出最佳飞行乘员组。该选拔贯穿于某次飞行任务训练的全过程,直至发射当天才结束,它不光评价每个航天员,还评价乘组整体效能。已上过天的航天员如要再次上天,需重新参加飞行乘组的选拔。

航天员要经受哪些魔鬼训练

由于载人航天飞行环境特殊,尤其受微重力影响极大,因此进入太空的航天员事先都必须经过严格的训练。这样才能经受住发射和返回时出现的强大冲击,掌握在微重力条件下与众不同的吃、喝、拉、撒、睡等技能,在与世隔绝的环境中默默地连续工作,适应太空生活的特殊规律。

在选拔出航天员后要进行严格而特殊的训练,其目的是:提高被选人人员的体力、智力、生理功能和工程技术、科学知识水平;适应与耐受航天中遇到的特殊应激环境,完成特定飞行任务。目前,男女航天员的训练基本一样,大体分为如下几个阶段:

一是航天基础理论学习与训练。主要学习载人航天工程基础、航天飞行动力学、航天器设计基础、天文学和航天医学基础等课程,时间约为1年。

二是航天专业技术训练。主要了解航天器的基本性能和各种界面的特征;通过各种智能训练器和飞行模拟器学习航天飞行所需的各项专业知识和技能,包括航天器的驾驶和控制,各种设备和各种实验的操作;通过失重飞机飞行训练掌握在微重力条件下穿脱航天服等技能,消除人体对失重的恐惧感等;还要进行救生与生存训练,学会自救互救的医疗技术等,时间约为1年半。

三是航天飞行任务模拟训练。主要进行各项飞行模拟训练,掌握各种飞行程序(包括应急程序、救生程序、修理程序等)、交会对接技术、太空行走技术、科学载荷实验、对地对天观察、相互如何配合等,时间约为1年。

四是任务准备与强化训练。主要针对飞行任务进行大型联合演练,进行飞行程序与任务模拟的强化训练,使即将上天的航天员进一步熟练和保持航天器操作技能,时间约为半年。

职业航天员一般需要训练3年~4年,载荷专家需要训练两年半,对太空游客的训练只需不到半年。目前,美国、俄罗斯和中国等国都有自己的航天员培训中心。其中美国培训航天员的中心在约翰逊航天中心和肯尼迪航天中心,以约翰逊航天中心为主,肯尼迪航天中心只是在发射前的一个短时间里进行必要的训练;俄罗斯在加加林航天员培训中心训练航天员,那里有1:1的空间站模型装置、大型训练水池和天文馆训练楼等;中国早已有了自己的航天员培训中心,内有离心机、真空舱、天象仪馆和低压变温舱等多种训练设备。中国从飞行员中精选两批航天员

中国第1批航天员选拔了14人,都是男航天员;第2批航天员选拔了7人,其中有2名是女航天员。这些人都是从飞行员中挑选出来的,所以除有思想作风好、政治素质高、心里稳定和临危不乱等“软性”条件外,还具有高超的飞行技术、丰富的飞行经验以及强健的体魄。

选拔他们时进行的体检与普通体检大为不同,要住进医院检查近一个月的时间,用各种现代化的医疗检测手段把他们“盯”得紧紧的,以检查有没有潜在疾病和遗传性疾病等,就连和申请者生活最为亲近的配偶也要被查个“底儿掉”。

这才刚刚开了个头。接下来的特殊生理检查是一道严峻的关口,因为应试者要在离心机上加上8g的超重,考察其承受力和反应能力;要在低压舱内接受缺氧耐力检查;还要在飞速旋转并不断变换方向的转椅上转上15分钟考察你的前庭功能适应空间飞行的能力。

除了具有健康的身体和特殊的生理功能外,航天员还要具有不同一般的心理素质,因为载人飞船内的空间只相当于一个普通的卫生间大小,在这样狭小的空间内面对来自太空的各种不可测因素,必须具有临危不乱、泰然处之的超出常人的果敢与不一般的心境。在选拔时,应试者要在不同场景模拟情况下,通过一系列的心理检查,以考察应试者面对困难的能力和与人协调沟通的本领。

中国第1批航天员的标准身高为1.70米左右,体重约为65千克。第2批放宽到1.75米。但是,在世界范围内,这样的外在条件也并不是绝对的。例如,经过多次改进的俄罗斯“联盟”TM A和“联盟”TMA-A飞船现已可以运送身高1.50米~1.90米、体重50千克~95千克的航天员。不过,航天员稍微矮一些,脊柱会短一些,这对着陆冲击的耐受力较为有利。

简单地讲,中国航天员的训练分为3个阶段:第1阶段是基础理论培训l。在这一阶段,航天员要学习火箭和飞船的设计原理、飞行动力学、气象学、天文学、通信、设备检测、航天医学知识等等。第2阶段是专业技能训练。航天员要熟悉飞船的结构、组成,飞船各系统的工作原理和模式,甚至要掌握重要部组件和单机的情况。第3阶段是飞行程序和任务训练。航天员们要在与真实飞船相同的训练模拟器上,通过实景仿真,掌握和知道应该注意观察什么,什么时候和地面联系。在这一阶段,航天员还要学会发现和排除紧急情况,以考察和锻炼他们的判断能力和对事物的迅速反应能力。

这3个阶段的学习一般需要3年~5年的时间,在训练中,他们还要奔赴沙漠、寒区、雨林、海上,配合搜救部队进行搜救演习。体能训练、特殊生理功能训练等也一直伴随在3个学习阶段。

中国航天员的选拔与训练由中国航天员科研训练中心负责,它坐落在风景秀丽的北京航天城内。作为中国航天员训练基地,该中心相继建设了几大类航天员训练设备:太空特殊环境模拟的设备,包括载人离心机、转椅和电动秋千和大型中性浮力水槽等;航天员训练航天作业所用的各种飞行模拟器,包括模拟飞船起飞、入轨和姿态控制的模拟器,模拟太空对接、太空维修和出舱活动的模拟器等;舱外航天服试验舱和高压氧舱等各种舱体,它们用于模拟载人航天器内部的微小环境,这种微小环境与航天员在太空生活的空间类似,除不能模拟失重外,其他都能逼真模拟。

即将上天的神舟九号飞船要实施与天宫一号的载人交会对接任务,由航天员手控完成。此后,航天员还要进到天宫一号内开展技术试验和科学实验。所以,该飞行乘员组由飞行专家和任务专家组成,其中飞行专家负责交会对接,任务专家负责技术试验和科学实验。我国现有的两批航天员都在积极进行相关训练,然后参加最终的飞行乘员组的选拔。

交会对接训练除要学习相关理论外,航天员还要在专项训练器上进行操作训练,训练器上装有制导和控制系统以及推进系统的各种控制器和显示装置,也提供视觉显示的星象背景和光学系统。航天员通过它可以进行航天器之间定向定位与交会对接的模拟练习,从而掌握手控定向操作、手控靠近、停靠和分离技术。

在交会对接过程中,航天员要准确判断两个航天器的相对速度和相对姿态,以控制飞船的前进速度和姿态;另外,进行人工手控交会对接主要通过航天员操纵手柄,用手柄不断修正航天器的速度和姿态,因此要求手控操作十分精细。总之,手控交会对接对航天员空间位置判断能力、手眼协调能力、多信息并行处理能力提出了很高的要求。另外,航天员还要面临燃料消耗和时间的限制,必须在一定时间里完成对接,所以对航天员的心理素质也是考验。

推荐访问:百炼成钢 航天员