“神舟”飛天,為什么是他們?
2021年6月17日,時隔五年,中國航天員重返太空,更將第一次進入中國人自己的空間站工作生活,在軌駐留3個月。
航天員如何選拔?任務艱巨在哪?他們又為即將到來的太空生活做了哪些準備?
有“航天員女教頭”之稱的中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設計師黃偉芬一一揭秘。
航天員如何選拔
黃偉芬介紹,在空間站任務中,航天員系統(tǒng)主要承擔九方面的任務,如建立滿足空間站工程需要的航天員選拔訓練技術體系,為空間站任務選拔出合格的飛行乘組;自主研制空間站艙外航天服裝備;建立空間站工程航天員在軌生活保障體系等。
她坦言,對航天員系統(tǒng)來講,空間站任務中,航天員在軌飛行長達3至6個月,任務極為艱巨復雜,對航天員的訓練以及保障性載荷的研制提出了巨大挑戰(zhàn)。
首先,航天員選拔訓練的要求顯著提高。
航天員需要全面具備空間站在軌組裝建造,維護維修、艙外作業(yè)、空間應用,空間科學實驗和試驗以及空間站監(jiān)控和管理的能力。
而且長期飛行中應急事件出現(xiàn)的概率大大增加,各類應急故障情況下的應急救生、緊急撤離、緊急救援、故障處置等艙內外的應急操作,對航天員的身心素質、知識技能、應急決策、處置能力、心理調試能力提出了很高的要求,因此,訓練科目的內容非常多,技術難度也很大。
第二,出艙活動技術極為復雜,且高風險。
實現(xiàn)空間站組裝建造和長期運營,航天員出艙活動技術是核心關鍵,航天員系統(tǒng)承擔了人服系統(tǒng)的研制任務。空間站出艙活動將常態(tài)化實施,單次出艙作業(yè)時間長,出艙活動的次數(shù)有了質的提升,對空間站的艙外服性能、壽命、可靠性等方面提出了新的挑戰(zhàn)。
第三,航天員在軌的健康保障技術難度顯著提高。
黃偉芬表示,長期失重和密閉狹小環(huán)境對航天員的健康監(jiān)測、在軌鍛煉、心理支持等方面提出了更高要求。需要配備先進可靠的裝備,還要設計科學高效的方案。
第四,航天員在軌生活保障的技術顯著提高。
在資源有限的條件下,做好衣食住行全方位的保障,提升空間站宜居性,需要配置營養(yǎng)均衡、品種豐富,口感良好、長保質期的航天食品,以及方便高效的食品加工裝備和垃圾處理裝置,特別是優(yōu)化長期在軌個人衛(wèi)生處理的方式。
第五,乘員產品的研制技術難度更高。
既要實現(xiàn)產品技術的先進性,更要確保產品在軌10年的安全性可靠性等等,同時還要不斷為航天員長期在軌飛行提供大量的物資補給。
神舟十二號任務難在哪
“與前期任務相比,空間站關鍵技術驗證及建造階段,航天員飛行時間長達3至6個月,任務艱巨復雜。航天員面臨的挑戰(zhàn)也是前所未有?!秉S偉芬表示。
她具體解釋道:
一是身體素質的挑戰(zhàn)。
長期失重環(huán)境對人體的肌肉骨骼、心血管功能的影響累積效應顯著增加,出艙活動任務對航天員的上肢力量也有更高的要求。健康的身體和旺盛的精力才能確保航天員長達半年左右的工作生活。
“載人飛行中,航天員要經(jīng)歷超重、震動、噪聲、失重、旋轉沖擊等多種環(huán)境工況,只有具備健康的體魄和足夠的體能儲備,才能耐受和適應這些特殊的環(huán)境因素,完成艱巨的操控任務?!秉S偉芬說。
二是心理素質的挑戰(zhàn)。
航天員長期生活工作在狹小的環(huán)境中,遠離家人和熟悉的工作環(huán)境,相對隔離,失重、震動、噪聲容易使他們出現(xiàn)煩躁、情緒低落等不良情緒,交會對接、出艙活動等重要任務及各種應急故障的情況處置,也要求航天員必須保持沉著冷靜、堅毅果敢。
三是知識技能的挑戰(zhàn)。
黃偉芬說,因為空間站任務極為艱巨復雜,航天需要掌握大量的專業(yè)知識和技能,包括長期在軌健康生活工作的能力;人工控制載人飛船、貨運飛船、實驗艙等飛行器交會對接、撤離和艙段轉位等方面的能力;收集、處理、轉移和存放生活工作物資以及廢棄物的能力;執(zhí)行出艙活動任務的能力;在出現(xiàn)火災、失壓、液體泄漏和環(huán)境災害等應急情況下,對故障進行快速準確定位處置的能力,這些都是飛行乘組所要面對的。
而對于神舟十二號乘組來說,還有一些特別的任務。
“神舟十二號飛行乘組雖然只在軌駐留3個月,但它是空間站任務的首次戰(zhàn)略飛行。因此,他們要完成一些相對特有的任務,主要是參與空間站任務的長期駐留,再生生保、出艙活動,空間物資補給、機械臂操作控制,再維修等關鍵技術的驗證。”黃偉芬說,還要開展空間飛行人體生理行為能力方面的研究,醫(yī)學樣本的分析處理等一系列的實驗和試驗,開展空間站站務的管理、物資的盤點、日常維護等等,為后續(xù)任務奠定基礎。
為什么是他們
那備受矚目的此次空間站飛行乘組是如何選拔的呢?
黃偉芬介紹,按照規(guī)劃,空間站關鍵技術驗證以及建造階段有4次載人飛行。針對這4次任務的特點,航天員系統(tǒng)按照統(tǒng)籌規(guī)劃、新老搭配、繼承與發(fā)展的原則,一次選出了4個飛行乘組,每個乘組是由3名航天員組成,指令長由有過載人飛行經(jīng)驗的航天員擔任。
2019年12月,航天員系統(tǒng)完成了神舟12號至神舟15號飛行任務的乘組選定。
這次空間站的關鍵技術驗證與建造階段的乘組選拔,仍然從思想政治素質、身體心理、知識技能等4個方面進行全面的考察與評定。
黃偉芬表示:“在選拔中我們綜合考慮了飛行經(jīng)驗、出艙活動的要求與各自任務的匹配,年齡新老搭配、心理相容性等方面的因素來確定乘組。我們加大了對臨床潛在問題的排查,增加了高空減壓病易感性的檢查,確保航天員的身體素質和健康狀況,能夠滿足任務的要求?!?/p>
心理素質方面,兼顧了長期任務的特點、不同角色對心理素質的特性的需求、相容性等,重點對乘組的情緒穩(wěn)定性、危機處理能力等方面進行評價,對心理能力狀態(tài)進行考核確認。
黃偉芬表示,從2017年3月開始,航天員訓練全面轉入為空間站任務做準備。通過全面系統(tǒng)的訓練,使航天員在思想、身體、心理、知識儲備和操作技能等方面具備執(zhí)行飛行任務的能力,做好飛行任務的準備。
航天員系統(tǒng)本著從難從嚴,從實戰(zhàn)出發(fā),試訓一體的原則,策劃設計并實施了8大類百余科目的訓練,包括基礎理論的訓練、體質訓練、心理訓練、航天環(huán)境適應訓練、救生生存訓練、航天專業(yè)技術訓練。其中航天專業(yè)技術訓練又包括空間站的技術訓練、出艙活動技術訓練,以及交會對接技術訓練。并安排航天員參加了近百次工程研制試驗活動,不斷強化他們的能力。
她介紹,每組航天員都參加了為期30天的長期載人的綜合模擬驗證試驗。航天員在模擬艙里,按照在軌生活制度和飛行程序安排進行工作和生活,提高他們的實戰(zhàn)能力。
6月10日,航天員神舟十二號飛行乘組進場,開展了全系統(tǒng)發(fā)射演練的專項訓練,飛行手冊的復習、體育鍛煉、心理放松等專項訓練,參加了升旗儀式、種植紀念樹、瞻仰東風基地烈士陵園等活動,圓滿完成了進艙確認,為執(zhí)行神舟十二號飛行任務做好充分準備。
太空生活如何
未來航天員在空間站駐留長達3至6個月,他們如何打發(fā)空余時間?生病了怎么辦?
黃偉芬介紹,航天員可以聽音樂、玩游戲、看視頻,實時觀看電視直播,也可以隨時給地面打電話。
他們還可以通過局域網(wǎng)給地面的親友發(fā)信息、圖片、視頻等。
她透露,航天員也都在重量限制范圍內攜帶了私人物品,比如喜歡的書、照片等。
被問及神舟十二號乘組會不會進行“太空授課”時,黃偉芬表示,雖然不一定有太空授課這種大型科普教育直播,但在軌的空間科普教育一定是將來空間站任務中的常態(tài)化工作之一,未來一定會利用空間站這個平臺積極開展科普教育,比如結合航天員在軌生活、工作、實驗和試驗等進行科普活動。
另外,飛船上也配備了百余種常用藥品和醫(yī)療器械,航天員如果生病可以及時處理,他們也接受過相關培訓,“因為飛行時間長,所以我們對航天員醫(yī)學知識和技能的培訓也大大增加。他們的自我救護和互相之間的救護能力大大提高?!秉S偉芬說。(科技日報記者付毅飛 崔爽)