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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

旨在向全国广大群众,特别是具有中等文化程度的广大青年,普及科学技术知识,繁荣科普创作,启迪思想,...

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宇宙员诞生记

2017-12-11 15:24:00

  对许多同学来说,长大后成为一名宇航员恐怕是从小的梦想。酷酷的装备、神奇的经历、无上的光荣……

  作为一份职业,宇航员充满魅力,而且它的内涵往往还超过了职业本身,因为宇航员还代表着一个国家的科技实力,创造着一段属于人类探索未知世界的历史。

  你也想成为宇航员吗?慢着,这可是一份世界上最严苛的职业!

  提高身体素质在宇航员的训练过程中是必不可少的一环。苏联在实施“阿波罗-联盟”测试计划时,要求其宇航员在一年半的训练时间内,骑行自行车 1000 千米、滑雪3000千米、越野跑步200多千米。美国休斯敦航天中心为了提高宇航员的耐力,曾让宇航员穿上80千克重的航天服,在炎热的佛罗里达沙漠中,每天步行30千米。

  除了体质训练外,宇航员为了准备一次飞行还需要掌握大量的理论知识,这些理论知识包括基本的航天知识、航天医学工程知识、航天器结构、飞行任务,以及其它与空间飞行有关的知识。

  模拟飞行训练

  宇航员在执行任务前,必须花费半年以上的时间针对任务进行具体训练。宇航员除了会参加航天器总装、测试、火箭预射试验外,还要进行模拟的飞行、对接和着陆等训练。

  模拟飞行训练在低真空的航天器模拟舱内进行,它能给予除失重以外的一切飞行感觉和环境。训练通常分为以下4个阶段:首先是全体宇航员在各自岗位上熟悉各自的操作内容;其次是飞行科目训练;后两个阶段是飞行程序、各种项目的综合训练,如宇航员与地面控制中心之间的通信联络,对飞行紧急状态、故障的综合处理以及熟练掌握飞行任务的全过程等。模拟训练还包括航天器着陆训练、航天器对接训练、舱内外活动、回收和救生等方面的综合演练。用于训练宇航员的地面模拟设备通常有失重飞机、中和浮力模拟池、人体离心机、真空舱和各种飞行模拟器。

  心理准备

  心理训练是宇航员训练中必不可少的内容。因为执行太空任务需要离开我们所熟悉的地球环境,而这种环境变化对心理的影响是很大的。尤其是在早期航天活动中,载人航天器提供给宇航员的生活环境,无论是空间还是饮食都不是很好。想象一下,长时间呆在那么狭小的环境里,你会是什么感受?如果这种感受影响到宇航员的心理健康,极易产生不可估量的后果。

  心理训练能使宇航员还未到达宇宙空间时,先从心理上尽量适应太空生活,增强心理的稳定性。由于任务复杂性的增加,现在每次飞行都由几名成员共同完成,因而尽快使成员之间达到“心有灵犀”,也成为心理训练的一个重要内容。实践证明,整个成员组在一起进行训练,对提高他们在太空中的工作效率具有十分重要的作用。

  宇航员共同训练的时间通常有比较明确的规定:短期飞行不少于半年、中期飞行需要1年、长期飞行则需要1.5~2.5年。

  特殊环境适应性训练

  为了提高宇航员对特殊环境因素的适应性和耐受力,需要对宇航员进行超重、失重训练以及耐前庭器官刺激和噪声、高低温承受力训练等。

  超重适应性训练的目的是让宇航员适应航天器发射和返回再入时的超重环境,增强他们的抗超重能力。训练方法主要采用离心机模拟航天器起飞和返回过程中的超重曲线,进行胸-背向对抗动作训练和头-盆向耐力维持训练。

  失重训练则是利用失重飞机完成的,它可以完成抛物线飞行,形成15~40秒的微重力时间,使宇航员感受、体验和熟悉失重环境。在失重的短暂时间里,宇航员可以做各种试验,如进食、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动。训练中甚至会把一个舱体搬进机舱中,进行模拟太空出舱活动。目前,只有少数几个国家拥有失重飞机,如美国、俄罗斯、法国、日本等,中国曾利用歼教-5改装成小型失重飞机。

  此外,在地面还可以用中性浮力水槽产生的漂浮感觉,模拟训练宇航员在失重时进行工作和维修等活动的能力。中性浮力水槽模拟失重的原理是,当人体浸入水中时,通过增减配重和漂浮器,使人体的重力和浮力相等,达到中性浮力,借以获得模拟失重的感觉和效应。当然,它并没有消除重力对于人体及其组织的作用,因此它还不同于真实的失重环境。目前,这种方法主要用于对出舱活动的宇航员进行训练。

  为了减少航天运动病的发病率,宇航员还要接受前庭功能训练。方法是采用转椅、秋千等旋转和摆动设备产生线性加速度和科氏加速度,或在失重飞机上让宇航员做头部运动,用这些方法对受试者的前庭器官进行刺激,以提高他们前庭器官的耐受能力。当然,也可以利用生物反馈的方法对宇航员进行抗运动病的训练。其他特殊环境因素适应性训练还有:飞机飞行训练、跳伞训练、振动体验、噪声体验、乘员舱大气环境体验以及隔离环境体验等。

  熟悉设备

  宇航员在执行任务时往往需要操纵各种仪器设备,但航天器中的设备数不胜数,如果宇航员,尤其是驾驶员在操作过程中出现了一点错误,很可能会造成机毁人亡。为此,在地面上建立各种模拟设备,让宇航员尽早熟悉操作程序、适应不同环境就显得尤为重要。

  飞行模拟器是针对载人航天任务而设计的执行飞行任务的模拟器,其主要功能是在地面模拟太空中的飞行条件和实际载人航天器的运动状态,为宇航员提供运动感觉、视觉、听觉和操纵负荷等各种感觉。

  模拟座舱一般采用内部结构和界面与实际航天器完全一致的模拟舱。俄罗斯和美国所发射的各种载人航天器都有各自的飞行模拟器,其中美国“阿波罗号”登月飞船的飞行模拟器,可以模拟从起飞到登月再到返回地面的全过程。当然,也有分项目模拟器,如只模拟飞船起飞、入轨和姿态控制等飞行技术的模拟器,还有模拟太空作业的专项模拟装置,如太空对接、太空维修和出舱模拟器等。

  模拟宇航员身处的太空微小空间环境则相对简单,只需制造出各种所需的舱室即可。这种微小生活空间舱室除不能模拟失重环境外,其它都能逼真模拟,专用于考察和训练宇航员长期太空生活的适应能力。

  求生之道

  由于载人飞船着陆地点较难控制,特别是应急返回时落点区域较大,载人航天器极有可能在应急返回过程中,降落到极其恶劣的生存环境里,如寒区、沙漠、山地、森林、海上等,因此必须对宇航员进行相关的生存知识和技能训练,使他们熟悉各类地区的自然情况,掌握生存的基本要领。

  宇航员要在特殊的环境条件下,在航天器的舱内外完成飞行监视、操作、控制、通信、维修以及科学研究等特殊任务,同时还能正常生活。因此除了以上介绍的种种训练外,在真正进入太空前,宇航员还要参与真实航天器的大型试验活动、全程序模拟飞行,以及航天技术各大系统的综合试验和演练等,使他们进一步加深对飞行任务、计划、程序的理解和掌握。宇航员的参与以及他们据此对航天系统提出的意见,对载人航天系统的研制和开发也是非常有帮助的。

  由此可见,一名真正的宇航员不仅要具备优良的生理和心理素质,对各种特殊的航天环境有很强的适应能力,还要熟练掌握完成飞行任务所应具备的各种知识和技能。想要成为一名宇航员,应当先看看自己的智商和体质是否足够优秀!毕竟他们可是现实存在的“超人”!

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