航天員
航天員約定俗成的,被俄羅斯航空及航天局雇傭的宇航員或前蘇聯(lián)的宇航員都被稱為“космонавт”(kosmonavt),其英文版本為Cosmonaut)?!哀堙唰悃蕨唰擐学缨洹眮?lái)自希臘語(yǔ)單詞“kosmos”(代表“全宇宙”)和“nautes”(代表“船員”)。事實(shí)上,“cosmonaut”和“astronaut”意義相同,選擇所使用詞語(yǔ)的原則常常是政治因素。
1995年3月14日,宇航員諾曼·薩伽德成為首位乘坐俄羅斯發(fā)射的航天器上太空的美國(guó)人,可以認(rèn)為在此過(guò)程中,諾曼·薩伽德成為首位美國(guó)“cosmonaut”。
1998年3月,據(jù)稱馬來(lái)西亞的趙里昱(Chiew Lee Yih)在創(chuàng)造了“Taikonaut”(太空人)一英文詞,并首先在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)科技論壇里使用。差不多同時(shí),陳藍(lán)(Chen Lan,音)在其“Go Taikonaut”的網(wǎng)頁(yè)里使用了該詞。這個(gè)詞普遍被西方媒體用來(lái)稱呼中國(guó)的太空人?!癟aikonaut”由“太空”的漢語(yǔ)拼音“taikōng”和“船員”的英文縮寫“naut”(或“航行者”的希臘文“naus”,“宇航員”的英文“Astronaut”刪節(jié)組成。但在中國(guó)官方所發(fā)布的稿件中,多半堅(jiān)持使用更帶技術(shù)性的名詞“航天員”(astronaut),意思為“太空航行者”。
要成為航天員,首先要有良好的身體素質(zhì),因?yàn)楹教靻T在進(jìn)入太空或返回地面的過(guò)程中,要克服航天器飛行時(shí)的力學(xué)環(huán)境、太空的物理環(huán)境和航天器的狹小空間環(huán)境等特殊環(huán)境下的重重困難,適應(yīng)這種環(huán)境的考驗(yàn),航天員的身體和綜合素質(zhì)十分重要。因此,有幸成為航天員的人可謂鳳毛麟角。
載人航天活動(dòng)對(duì)于航天員的生理和心理均有嚴(yán)格的要求。航天醫(yī)學(xué)專家根據(jù)航天任務(wù)及其對(duì)各類航天員不同的要求,制定相應(yīng)的選拔項(xiàng)目、內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)化。一般包括基本資格審查、臨床醫(yī)學(xué)檢查、生理機(jī)能選拔、心理選拔、特殊環(huán)境因素耐力和適應(yīng)性選拔等。航天員的選擇標(biāo)準(zhǔn)和條件在各個(gè)國(guó)家基本相同,特別是身體素質(zhì)的要求是一樣的。
美、蘇早期航天員的選拔標(biāo)準(zhǔn)和方法有許多共同點(diǎn);航天員均選自殲擊機(jī)飛行員;航天員的選拔均以飛行員選拔為基礎(chǔ);所規(guī)定的選拔項(xiàng)目幾乎相同。選拔淘汰的比例大約是1:100。美國(guó)“水星”任務(wù)第一批航天員7名,是從500名軍用飛機(jī)飛行員中選出的。蘇聯(lián)的第一批航天員20名,是從3000多名飛行員中選出的,后來(lái)又有8名淘汰,實(shí)際上參加飛行的只有12名。
在性別方面,航天員主要是以男性為主。在第一個(gè)女航天員瓦倫蒂娜·捷列什科娃飛行后,直到1982年8月19日,經(jīng)過(guò)近20年,聯(lián)盟T-7號(hào)飛船才進(jìn)行了第二次有女航天員斯維特蘭娜·薩維茨卡婭(34歲)參加的飛行。女航天員的人數(shù)逐漸增加。
在年齡方面,對(duì)于駕駛員和任務(wù)專家一般是22-40歲,載荷專家可以是40歲以上。由于前蘇聯(lián)是用飛船作為天地往返運(yùn)輸系統(tǒng),對(duì)航天員的年齡要求較嚴(yán),超過(guò)50歲繼續(xù)飛行的航天員較少,而美國(guó)航天飛機(jī)的航天員有不少是50歲以上的。
在身高方面,由于前蘇聯(lián)“聯(lián)盟”號(hào)飛船返回艙的空間很小,航天員的身高一般都在170厘米以下,美國(guó)航天飛機(jī)座艙的空間較大,航天駕駛員的身高范圍較寬,為162.5-193.0厘米。
為確保航天員具有優(yōu)良的身體素質(zhì),生理機(jī)能選拔是極為關(guān)鍵的。生理機(jī)能選拔主要是挑選人體各臟器和系統(tǒng)基本生理功能優(yōu)良者。生理機(jī)能選拔內(nèi)容包括心血管和肺功能檢查、中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能檢查、聽覺(jué)功能檢查、視覺(jué)功能檢查以及內(nèi)分泌和免疫功能檢查等。
航天員的心理和精神狀態(tài)對(duì)于航天任務(wù)的完成有著極大的影響,特別是對(duì)于長(zhǎng)期飛行以及多人的乘員組,其心理素質(zhì)的選拔是非常重要的。航天員們身處的環(huán)境是惡劣、封閉和隔絕的,而且還要面對(duì)太空中那些難以預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn),沒(méi)有超乎尋常的“堅(jiān)強(qiáng)神經(jīng)”是不可能在這種環(huán)境中完成規(guī)定任務(wù)的。
心理選拔方法包括心理調(diào)查和心理會(huì)談,個(gè)性心理、智力和認(rèn)知以及心理運(yùn)動(dòng)能力的測(cè)試等。對(duì)于多人的乘員組,更應(yīng)該特別重視航天員彼此之間的適應(yīng)性及協(xié)調(diào)工作的能力。
在航天過(guò)程中要遇到各種特殊環(huán)境因素,如超重、失重、低壓、缺氧、高低溫、振動(dòng)、噪聲、輻射、隔絕等。在航天員的選拔過(guò)程中,要淘汰那些對(duì)這些特殊環(huán)境因素敏感和耐受能力差的人,挑選耐力和適應(yīng)性優(yōu)良者。
嚴(yán)格的前庭功能選拔是也是航天員選拔的一個(gè)重要環(huán)節(jié),這可以有效減少在失重狀態(tài)下航天運(yùn)動(dòng)病的發(fā)病率。
航天運(yùn)動(dòng)病也稱太空病,是由于在失重狀態(tài),人體不適應(yīng)產(chǎn)生的,和一般人平時(shí)的暈車和暈船非常相似。最初是上腹部不適,繼而面色蒼白、虛汗、頭暈、眼花、惡心,嚴(yán)重的還會(huì)嘔吐,但吐過(guò)以后癥狀會(huì)明顯減輕。航天運(yùn)動(dòng)病一般在載人飛船一進(jìn)入軌道后就會(huì)發(fā)生,持續(xù)2至4天后癥狀自動(dòng)消失。但是,可別認(rèn)為航天運(yùn)動(dòng)病算不得什么大不了的事兒,實(shí)際上,對(duì)于載人航天事業(yè)的發(fā)展和空間生命科學(xué)來(lái)說(shuō),恰恰是一個(gè)難以攻克的大問(wèn)題。
由于航天運(yùn)動(dòng)病發(fā)病率很高,據(jù)資料表明,有將近半數(shù)以上的航天員入軌后都會(huì)患上這種病。載人飛行的工作日程安排得非常嚴(yán)格,航天員入軌后有許多重要的操作需要在這段時(shí)間內(nèi)完成。如果這時(shí)候出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)病癥狀,就會(huì)或多或少影響其空間任務(wù)的完成,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到載人航天飛行的安全。其次,運(yùn)動(dòng)病的發(fā)作并沒(méi)有一定的規(guī)律性,雖然初次參加航天飛行的人患此病較多,但在有些多次上天的航天員中也還會(huì)出現(xiàn)該種病,這就不能不對(duì)原有的飛行計(jì)劃產(chǎn)生影響。
因此,前庭功能的好壞關(guān)系到航天員的工作效率、身體健康和飛行安全。美俄的經(jīng)驗(yàn)證明,進(jìn)行嚴(yán)格的前庭功能的選拔是減少航天運(yùn)動(dòng)病的發(fā)病率的有效措施之一。一般采用轉(zhuǎn)椅、秋千或?qū)Χ科鞴俚臏囟却碳さ仁侄蝸?lái)檢查前庭器官的敏感性和穩(wěn)定性。
凡是乘坐載人航天器進(jìn)入太空的人是否都可以稱為航天員,答案是否定的。當(dāng)載人航天器(如飛船)只乘1人時(shí),這個(gè)人肯定是航天員;如果多人乘載的航天器(如航天飛機(jī)),其中的乘員就不同了。有的是航天器駕駛員,有的是機(jī)長(zhǎng)(或指令長(zhǎng)),有的是隨機(jī)工程師,有的是載人航天器的任務(wù)專家。這些乘員都應(yīng)該屬于航天員稱呼的范疇,或者說(shuō)是職業(yè)航天員。除上述這些職業(yè)航天員外,還有一部分是專門進(jìn)入太空做科學(xué)實(shí)驗(yàn)的乘員,如科學(xué)家、工程師、醫(yī)生等,這些人稱之為載荷專家和科學(xué)家航天員,屬于非職業(yè)航天員,但都有特定的航天任務(wù)。此外,有些記者、教師、政治家或“游客”等也曾進(jìn)入太空,但不能說(shuō)是航天員,只能說(shuō)是航天乘客。之所以把進(jìn)入太空的人加以分類,主要是因?yàn)閷?duì)不同的人有不同的選拔和訓(xùn)練的要求。
前庭作用
前庭是人體平衡系統(tǒng)的主要末梢感受器官,長(zhǎng)在頭顱的顳骨巖部?jī)?nèi)。人的耳朵分為外耳、中耳和內(nèi)耳(內(nèi)耳又稱迷路),前庭就在人的內(nèi)耳中,是內(nèi)耳器官之一。前庭負(fù)責(zé)感知人體空間位置,例如坐在行進(jìn)的車中即使閉上眼睛,不看窗外,也可感知到車的加速、減速或轉(zhuǎn)彎,就是前庭所感知到的。前庭作為人的一個(gè)感知器官,如果其發(fā)生“故障”,則會(huì)影響人的感知能力,從而產(chǎn)生眩暈。目前眩暈的70%病例都是由于前庭系統(tǒng)不協(xié)調(diào)所致。作為航天員因?yàn)榄h(huán)境的劇烈變化,前庭要受到直接的沖擊,所以前庭器官的檢查成為航天員選拔中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
在航天員的選拔時(shí),還必須對(duì)航天員承受過(guò)載的能力進(jìn)行測(cè)試。過(guò)載作用一般是由于航天器發(fā)射和返回過(guò)程中的加速或減速產(chǎn)生的。測(cè)試時(shí)采用離心機(jī)測(cè)定候選者的橫向(胸-背向)和縱向(頭-盆向)的超重耐力。不同的載人航天器飛行過(guò)程中的超重值是不同的,飛船的超重值較高,而航天飛機(jī)的超重值較小。通常要求航天員的縱向超重耐力不應(yīng)低于3g,橫向超重耐力應(yīng)為縱向超重耐力的3倍。
載人航天器乘員艙的大氣壓力由于壓力制度設(shè)計(jì)考慮(選擇低壓),出艙活動(dòng)過(guò)程中艙室的減壓、壓力應(yīng)急、滅火及其它需要減壓的情況。可能會(huì)出現(xiàn)低壓和低氧分壓狀態(tài),要求航天員對(duì)于低壓和缺氧應(yīng)具有一定的耐受能力,在選拔中要進(jìn)行低壓缺氧檢查,其目的是排除低壓易感和缺氧敏感者。一般用低壓艙上升至5000米高度檢查對(duì)缺氧的敏感性,用低壓和壓力改變檢查對(duì)低壓和壓力變化的易感性,
此外,在航天器發(fā)射和返回過(guò)程中傳到艙內(nèi)的噪聲值會(huì)很高,在軌道飛行段也會(huì)遇到艙內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生的噪聲,必需對(duì)航天員進(jìn)行噪聲敏感性檢查,檢查是用航天飛行中遇到的噪聲頻率,對(duì)候選者進(jìn)行試驗(yàn),淘汰有不良反應(yīng)者。
在載人航天飛行中,不同的航天員分管不同的工作。載人飛行的初期一般只進(jìn)行單人飛行,一般稱為駕駛員。后來(lái)發(fā)展成一次多人飛行,編為一個(gè)乘員組。乘員組主要是由職業(yè)航天員組成,有時(shí)也有非職業(yè)航天員。每個(gè)航天員在航天中各自起著不同的作用,并逐漸向?qū)I(yè)化方向發(fā)展。兩人的乘員組一般為指令長(zhǎng)和駕駛員(美國(guó))或指令長(zhǎng)和隨船工程師或研究航天員(蘇聯(lián)/俄羅斯)。三人以上的乘員組一般分為指令長(zhǎng)、駕駛員、任務(wù)專家和載荷專家(美國(guó))或指令長(zhǎng)、隨船工程師和研究航天員(蘇聯(lián)/俄羅斯)。
以美國(guó)的乘員組為例,指令長(zhǎng)(Commander)又稱機(jī)長(zhǎng),是一次特定飛行乘員組的領(lǐng)導(dǎo)和負(fù)責(zé)人。在飛行中負(fù)責(zé)飛行任務(wù)的安排、實(shí)施、飛行指揮、通信聯(lián)絡(luò)和飛行安全等,有時(shí)兼任駕駛員的工作。駕駛員(Pilot)則主要負(fù)責(zé)監(jiān)視、操縱和控制航天器的飛行,負(fù)責(zé)航天器的檢測(cè)和維修。協(xié)助指令長(zhǎng)工作。如果指令長(zhǎng)無(wú)法履行職責(zé),駕駛員有權(quán)接替指令長(zhǎng)的工作。任務(wù)專家(MissionSpecialist)則要求受過(guò)航天器各系統(tǒng)和載荷操作的全面訓(xùn)練,精通所有飛行任務(wù)實(shí)施要求及載荷任務(wù)的目的、要求及其運(yùn)行管理。參與飛行任務(wù)的計(jì)劃并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有載荷實(shí)驗(yàn)與航天器之間的相互關(guān)系。任務(wù)專家的主要任務(wù)是根據(jù)批準(zhǔn)的飛行計(jì)劃負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)軌道飛行階段載荷實(shí)驗(yàn)的總體目標(biāo)。前三類航天員均為職業(yè)航天員。而載荷專家(PayloadSpecialist)為非職業(yè)航天員,是特定載荷主顧在航天器上的代表。有使用、維護(hù)特定載荷的專門知識(shí)。在特定飛行任務(wù)中負(fù)責(zé)特定的載荷操作,負(fù)責(zé)收集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),維護(hù)和修理載荷設(shè)備,并負(fù)責(zé)與地面載荷控制中心聯(lián)絡(luò)。
隨著載人航天的發(fā)展,航天員擴(kuò)大到許多不同的行業(yè),如科學(xué)家、工程師、醫(yī)生、教師、記者、政治家、管理人員以及太空觀光旅游者。
航天員是一種在空間從事航天活動(dòng)的特殊職業(yè)的人,要在特殊的環(huán)境條件下,在航天器的艙內(nèi)外完成飛行監(jiān)視、操作、控制、通信、維修以及科學(xué)研究等特殊的工作任務(wù),并能正常的生活。這就要求必需進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練,使之具備優(yōu)良的生理和心理素質(zhì),對(duì)航天特殊環(huán)境因素有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,并熟練掌握航天器和完成飛行任務(wù)所應(yīng)具備的各種知識(shí)和技能。
航天員的培訓(xùn)內(nèi)容包括:體質(zhì)鍛煉、理論知識(shí)教育、心理訓(xùn)練、特殊環(huán)境因素耐力和適應(yīng)性訓(xùn)練、生存訓(xùn)練和航天器技術(shù)訓(xùn)練、航天醫(yī)學(xué)工程技術(shù)訓(xùn)練、空間科學(xué)及應(yīng)用知識(shí)和技術(shù)訓(xùn)練、生存訓(xùn)練以及綜合訓(xùn)練等。針對(duì)航天員的類別和職業(yè)不同,其培訓(xùn)的具體要求和內(nèi)容也不同。職業(yè)航天員,如駕駛員和任務(wù)專家,其訓(xùn)練內(nèi)容較多,要求也嚴(yán),訓(xùn)練時(shí)間也較長(zhǎng),一般需要3年左右的時(shí)間。非職業(yè)性航天員,如載荷專家或科學(xué)家航天員,其訓(xùn)練內(nèi)容較少,時(shí)間也較短。
體質(zhì)理論
身體素質(zhì)作為一個(gè)人生存的基本條件,在航天員的訓(xùn)練過(guò)程中是必不可少的。蘇聯(lián)就曾為了準(zhǔn)備阿波羅-聯(lián)盟計(jì)劃,要求其航天員在一年半的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi),騎自行車1000千米,滑雪3000千米,越野跑步200多千米。美國(guó)休斯敦航天中心,為提高航天員耐力,曾讓航天員穿上80千克重的航天服,在炎熱的佛羅里達(dá)沙漠中,每天步行30千米。
除了體質(zhì)的訓(xùn)練,航天員為了準(zhǔn)備一次飛行還需要掌握大量的理論知識(shí),這些理論知識(shí)包括基本的航天知識(shí),飛行任務(wù)和航天器結(jié)構(gòu)、航天醫(yī)學(xué)工程知識(shí)以及空間知識(shí)和應(yīng)用的有關(guān)知識(shí)等。
心理準(zhǔn)備
心理訓(xùn)練是航天員訓(xùn)練中必不可少的內(nèi)容。因?yàn)閳?zhí)行太空任務(wù)需要離開我們所熟悉的環(huán)境,而這種環(huán)境變化對(duì)心理的影響是很大的,尤其在早期航天活動(dòng)中,載人航天其提供給航天員的生活環(huán)境無(wú)論是空間,還是飲食都不是很好,長(zhǎng)時(shí)間呆在這么狹小的環(huán)境,會(huì)是什么一個(gè)感受?而如果這種感受影響到航天員的心理,那極容易就產(chǎn)生不可想象的后果。
而心理訓(xùn)練也就是使航天員在沒(méi)上天之前,先對(duì)太空中的情況從心理上進(jìn)行一下適應(yīng),以增強(qiáng)心理的穩(wěn)定性。由于執(zhí)行任務(wù)復(fù)雜性增加,每次飛行都有幾名成員來(lái)完成。而盡快的使成員之間達(dá)到“心有靈犀”也成為心理訓(xùn)練的一個(gè)重要內(nèi)容。實(shí)踐證明,整個(gè)成員組在一起進(jìn)行訓(xùn)練對(duì)于提高在太空中工作的效率具有十分重要的作用。航天員共同訓(xùn)練的時(shí)間短期飛行不少于半年中期飛行需要1年長(zhǎng)期飛行1.5~2.5年。
特殊環(huán)境
為了提高航天員對(duì)特殊環(huán)境因素的適應(yīng)性和耐受力,需要對(duì)航天員進(jìn)行航天特殊環(huán)境因素的暴露和刺激,如超重、失重、前庭器官的刺激、噪聲、高低溫等。
超重適應(yīng)性訓(xùn)練的目的是讓航天員適應(yīng)航天器發(fā)射和返回再入時(shí)的超重環(huán)境,增強(qiáng)航天員抗超重的能力。訓(xùn)練方法主要采用離心機(jī)模擬航天器起飛和返回過(guò)程中的超重曲線,進(jìn)行胸-背向?qū)箘?dòng)作訓(xùn)練和頭-盆向耐力維持訓(xùn)練。
失重訓(xùn)練則是利用失重飛機(jī)完成的??梢酝瓿蓲佄锞€飛行,形成15-40秒的微重力時(shí)間。使航天員感受、體驗(yàn)和熟悉失重環(huán)境,在失重的時(shí)間里可以做各種試驗(yàn),如吃東西、喝水、穿脫衣服、閉眼與睜眼的定向運(yùn)動(dòng),甚至可把一個(gè)艙體搬進(jìn)機(jī)艙中,還可以進(jìn)行人在失重的時(shí)間里從艙體爬出來(lái)的試驗(yàn),訓(xùn)練太空的出艙活動(dòng)。
美國(guó)的小型失重飛機(jī)有T-33和F-104飛機(jī)改裝的失重飛機(jī)。大型失重飛機(jī)有KC-135和PC-9,蘇聯(lián)/俄羅斯用伊爾-76改裝的大型失重飛機(jī),其微重力時(shí)間大約有30s秒。法國(guó)有“快帆”和A300失重飛機(jī),A300是世界上最大的失重飛機(jī)之一。日本也有大型或中型失重飛機(jī)。中國(guó)曾利用殲教-5改裝成小型失重飛機(jī)。
在地面還可以用中性浮力水槽產(chǎn)生的漂浮感覺(jué),模擬訓(xùn)練航天員在失重時(shí)進(jìn)行工作和維修。中性浮力水槽模擬失重的原理是,當(dāng)人體浸入水中時(shí),通過(guò)增減配重和漂浮器使人體的重力和浮力相等,即中性浮力,獲得模擬失重的感覺(jué)和效應(yīng);但這并沒(méi)有消除重力對(duì)于人體及其組織的作用,因此,不同于真實(shí)的失重環(huán)境。這種方法主要用于對(duì)出艙活動(dòng)的航天員進(jìn)行訓(xùn)練。一般是將1:1的航天器放入水槽中,航天員穿上改制的艙外航天服,進(jìn)行出艙活動(dòng)程序的模擬和技能的訓(xùn)練。
為了減少航天運(yùn)動(dòng)病的發(fā)病率,還要進(jìn)行前庭功能訓(xùn)練。采用轉(zhuǎn)椅、秋千等旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生線性加速度和科氏加速度,或在失重飛機(jī)上讓航天員頭部運(yùn)動(dòng),對(duì)受試者的前庭器官進(jìn)行刺激,以提高前庭器官的耐受能力。也可以利用氣功和生物反饋的方法對(duì)航天員進(jìn)行抗運(yùn)動(dòng)病的訓(xùn)練。其它的特殊環(huán)境因素適應(yīng)性訓(xùn)練還有飛機(jī)飛行訓(xùn)練,跳傘訓(xùn)練,振動(dòng)、噪聲體驗(yàn),乘員艙大氣環(huán)境體驗(yàn)以及隔離環(huán)境體驗(yàn)等。
訓(xùn)練目的
基礎(chǔ)訓(xùn)練的目的,首先是使宇航員候選人掌握并完成載人航天所必須的科學(xué)知識(shí)和技巧,其次是要進(jìn)一步提高其體能和改善其心理品質(zhì)。宇航員所必須接受的體能和心理訓(xùn)練:例如置身重力達(dá)10磅地球重力的離心機(jī)和長(zhǎng)期處于絕音室的訓(xùn)練,其艱苦程度實(shí)在令人難以想象。首先,要有本科學(xué)習(xí)經(jīng)歷,需要接受科學(xué)、醫(yī)藥、工程學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí);其次,必須具備操作經(jīng)驗(yàn),尤其是擔(dān)任試飛員的經(jīng)驗(yàn);第三,優(yōu)秀的宇航員還善于幫助別人?!?/p>
飛行模擬
航天員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)往往需要操縱各種儀器設(shè)備,但航天器中的各種設(shè)備是數(shù)不勝數(shù)的,如果航天員在操作過(guò)程中出現(xiàn)了一點(diǎn)錯(cuò)誤,尤其是駕駛員,很有可能就會(huì)機(jī)毀人亡。為此,在地面上建立各種模擬設(shè)備,這樣航天員在這使設(shè)備中就可以熟悉操作的程序,適應(yīng)不同的環(huán)境。
飛行模擬器是針對(duì)載人航天任務(wù)而設(shè)計(jì)的執(zhí)行飛行任務(wù)的模擬器。其主要功能是在地面模擬太空中的飛行條件和實(shí)際載人航天器運(yùn)動(dòng)狀態(tài),為航天員提供運(yùn)動(dòng)感覺(jué)、視覺(jué)、聽覺(jué)和操縱負(fù)荷等各種感覺(jué),使航天員感到好像真的在太空駕駛航天器一樣。
模擬座艙一般采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)和界面與實(shí)際航天器完全一致的模擬艙。俄羅斯和美國(guó)所發(fā)射的各種載人航天器都有各自的飛行模擬器,其中美國(guó)“阿波羅”號(hào)登月飛船的飛行模擬器,可以模擬從起飛到登月和返回地面等全程序飛行,也有只模擬載人航天某項(xiàng)飛行技術(shù)的模擬器,如有模擬飛船的起飛、入軌和姿態(tài)如何控制等飛行技術(shù)的模擬器。還有模擬在太空作業(yè)的專項(xiàng)模擬裝置,如太空對(duì)接、太空維修和出艙模擬器等。
模擬航天員在太空生活與工作的微小空間環(huán)境,也都是以各種艙室的形式來(lái)完成的。這種微小生活空間艙室與航天員在太空生活的空間類似,除不能模擬失重環(huán)境外,其它都能逼真模擬。這種微小生活空間模擬對(duì)于考察和訓(xùn)練人對(duì)長(zhǎng)期在太空生活的適應(yīng)性是很重要的。
隔離室訓(xùn)練
飛船進(jìn)入宇宙空間后,遠(yuǎn)離一大堆人群,除和地面聯(lián)系外,與世隔絕,長(zhǎng)期的寂寞生活對(duì)人的心理、生理都有一定的影響。為了讓宇航員能夠適應(yīng)這種特殊的生活,隔離室訓(xùn)練便應(yīng)運(yùn)而生。隔離室?guī)缀醪皇苋魏温曧懘碳?,如同與外界隔絕一樣。
性格是否合得來(lái)是不是選定機(jī)組人員時(shí)要考慮的因素?宇航心理學(xué)家說(shuō),不是。許多人聽到都會(huì)感到吃驚,因?yàn)楫吘褂詈絾T要在一個(gè)狹小的空間里一起生活工作,同一個(gè)自己受不了的人共處可不是什么開心的事,弄不好連工作都要受到影響。但是,宇航員都是職業(yè)素養(yǎng)很高的人,不會(huì)讓個(gè)人的心情影響到任務(wù)的執(zhí)行。再說(shuō),一次航天時(shí)間都相對(duì)比較短,一般是一個(gè)星期,最多也不過(guò)兩個(gè)星期。對(duì)大多數(shù)宇航員來(lái)說(shuō),在這樣短暫的期間里,哪怕是與魔鬼同眠都不是問(wèn)題。但是,如果是去空間站或去火星,一去就是幾個(gè)月甚至幾年,那可就完全是另一回事了。性格合不來(lái)的人長(zhǎng)期相處難免產(chǎn)生矛盾沖突,會(huì)影響到大家的合作關(guān)系。所以,對(duì)宇航員心理素質(zhì)的要求就非常重要。 航天員
耐受訓(xùn)練
入選條件
想成為宇航員,入選條件除飛行時(shí)間超過(guò)1000小時(shí)、基本身體素質(zhì)良好外,還必須通過(guò)航天城特有設(shè)施的“技術(shù)考驗(yàn)”,包括:每分鐘轉(zhuǎn)速24圈的轉(zhuǎn)椅,以檢查其對(duì)震動(dòng)及眩暈的耐受能力;前后甩動(dòng)幅度15米的電動(dòng)秋千,以測(cè)試飛船進(jìn)入軌道時(shí)可能使人體產(chǎn)生的空間運(yùn)動(dòng)病等。
極度眩暈
進(jìn)入航天城,首先進(jìn)入眼簾的是一間不大的房子,四面封閉,除了靠墻一臺(tái)控制儀外,地中央的一張轉(zhuǎn)椅格外引人注目。這張轉(zhuǎn)椅不但可以做180度順時(shí)針和逆時(shí)針的快速運(yùn)轉(zhuǎn),而且可以同時(shí)上下前后擺動(dòng)。轉(zhuǎn)椅主要是用于檢查宇航候選者的前庭神經(jīng)功能,以了解對(duì)震動(dòng)及眩暈的耐受能力。
從轉(zhuǎn)椅室出來(lái)進(jìn)入的是電動(dòng)秋千室,在高達(dá)數(shù)十米鋼架的護(hù)衛(wèi)下,一臺(tái)貌似汽車的廂式秋千被四條鋼臂凌空提起。電動(dòng)秋千蕩起時(shí),前后能甩出15米,主要是用于適應(yīng)空間運(yùn)動(dòng)和開展對(duì)空間運(yùn)動(dòng)病的研究。
體驗(yàn)“蹦極”
航天城里還有一個(gè)“沖擊塔室”,內(nèi)有一座約4層樓高的綠色鐵塔,作用是模擬飛船返回地球的沖擊環(huán)境,從而加強(qiáng)人的抗沖擊耐力,研究各種方式的防護(hù)措施。
人體離心機(jī)
人體離心機(jī)是一種巨大的旋轉(zhuǎn)裝置,既可以上下伸縮,也可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)。頂上有一條長(zhǎng)達(dá)16米的旋轉(zhuǎn)手臂,用結(jié)實(shí)的鋼架緊緊托住了位于手臂前方的一只橢圓形不銹鋼封閉吊艙,這只吊艙也可以呈一定的角度轉(zhuǎn)動(dòng),因此可以建立同方向作用于宇航員的超重條件。當(dāng)整個(gè)離心機(jī)開起來(lái)時(shí),有些像游樂(lè)場(chǎng)中的“飛碟”,無(wú)論是“房子”“手臂”還是吊艙,都在不停地加劇轉(zhuǎn)動(dòng)搖擺,但其轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和搖擺角度則是“飛碟”無(wú)論如何都無(wú)法比擬的。
低壓艙
宇航員的安全和健康的研究是空間技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn),宇航員訓(xùn)練中心里有各種各樣為使宇航員適應(yīng)太空生活而設(shè)置的模擬艙。低壓艙是一座淡綠色的T形艙,內(nèi)有工作艙、休息艙和衛(wèi)生艙3部分。當(dāng)宇航員穿上特制的航天服走進(jìn)低壓艙之后,艙內(nèi)的空氣就被抽掉,宇航員此時(shí)就開始進(jìn)入“太空”。狹小的艙內(nèi)既沒(méi)有電視也沒(méi)有音響,就連做一些搖擺幅度較大的健身活動(dòng)也很受限制,沒(méi)有電話,不準(zhǔn)通信,與社會(huì)完全隔絕。學(xué)會(huì)如何適應(yīng)這種環(huán)境,是走進(jìn)太空之前必須攻克的課題。
認(rèn)識(shí)回家的路
天象儀室是宇航員模擬訓(xùn)練中的最后一個(gè)關(guān)卡,宇航員升空?qǐng)?zhí)行任務(wù)之前必須在這里熟悉星空?qǐng)D,找出自己需要走過(guò)的路線,一旦載人飛船的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障,宇航員就可以自己操控。 航天員
發(fā)展載人航天的各國(guó),都有航天員選訓(xùn)中心,比較有美國(guó)國(guó)家航空航天局的約翰遜航天中心(JohnsonSpaceCenter)和俄羅斯加加林航天員培訓(xùn)中心(Gagarin Cosmonauts TrainingCentre又名星城StarCity)。主要的任務(wù)有:為載人飛行進(jìn)行預(yù)備航天員和正式航天員的選拔;對(duì)航天員實(shí)施身體素質(zhì)、心理、特殊環(huán)境因素適應(yīng)性及飛行專業(yè)技能的訓(xùn)練,對(duì)航天員實(shí)施飛行前、飛行中和返回后的醫(yī)學(xué)監(jiān)督與醫(yī)學(xué)保障,輔助飛行控制中心進(jìn)行醫(yī)學(xué)監(jiān)督和及時(shí)地分析,并開展航天醫(yī)學(xué)工程研究。
生存之道
載人航天器在應(yīng)急返回過(guò)程中可能降落到各種復(fù)雜的地形、氣候等惡劣的生存環(huán)境條件下,例如寒區(qū)、沙漠、山地、森林、海上等,因此必須對(duì)航天員進(jìn)行這些地區(qū)的生存知識(shí)和技能的訓(xùn)練,使之熟悉和掌握這些地區(qū)氣候變化,地形、海況、動(dòng)植物的情況,掌握生存的基本要領(lǐng)。比如在寒區(qū)生存要保持機(jī)體的熱平衡,在原始森林生存要防御猛獸和昆蟲的侵襲,在沙漠中生存是保持水鹽平衡。
個(gè)人救生
由于載人飛船著陸地點(diǎn)較難控制,特別是應(yīng)急返回時(shí)落點(diǎn)的散布較大,這就給航天員的營(yíng)救造成困難。在載人飛船上一般裝有個(gè)人救生物品,供航天員著陸等持營(yíng)救期間的求救和生存使用。
個(gè)人救生物品中應(yīng)有求救聯(lián)絡(luò)物品,以便于航天員使用并盡快與營(yíng)救人員取得聯(lián)系,這些物品包括無(wú)線電通信和定位裝置、信號(hào)槍、焰火管、海水染色劑、閃光燈、反光鏡、引火物品、哨笛等。
個(gè)人救生物品中還必須有陸上和海上的防寒和遮陽(yáng)物品,如防寒服、抗浸服、斗篷等。飛船返回著陸在寒區(qū)或?yàn)R入水中時(shí),航天員穿著防寒服或抗浸服等待營(yíng)救,防止體熱在短時(shí)間內(nèi)大量喪失,延長(zhǎng)人的存活時(shí)間。當(dāng)航天員返回濺入水中時(shí),應(yīng)有漂浮裝置,如救生筏或便攜式漂浮裝置等,以支撐人體浮于水面,等持打撈和營(yíng)救。常用的便攜式漂浮裝置包括二氧化碳?xì)馄?、浮囊、吹氣管及其它附件。?dāng)航天員濺入水中時(shí),牽拉充氣拉繩,撞針刺穿氣瓶封口薄膜,二氧化碳?xì)怏w充向浮囊內(nèi)部,浮囊充氣膨脹。也可用嘴通過(guò)充氣管向浮囊內(nèi)充氣。
救生食品和飲水及急救藥包也是十分重要的個(gè)人救生物品,對(duì)于著陸到高溫地區(qū),保證航天員有一定量的飲用水是十分重要的。其它個(gè)人生存物品還有手槍、驅(qū)鯊劑、漁具、濾光鏡、指北針、自衛(wèi)刀、鋼絲鋸、干燃料、取暖器、防風(fēng)火柴等。
參與試驗(yàn)
除了上面說(shuō)的,在發(fā)射前航天員還要參與真實(shí)航天器的大型試驗(yàn)和全程序模擬飛行,以及航天技術(shù)各大系統(tǒng)的綜合試驗(yàn)和演練等,以便進(jìn)一步從總體的高度加深對(duì)于飛行任務(wù)、計(jì)劃、程序的理解和掌握。這不僅是航天員訓(xùn)練的重要內(nèi)容,同時(shí),航天員的參與以及對(duì)航天系統(tǒng)的意見對(duì)載人航天系統(tǒng)的研制也是非常有益的。
太空環(huán)境十分嚴(yán)峻,人進(jìn)入其中航行怎樣才能避免外界環(huán)境的傷害非常重要。航天工程師研究和制造了一個(gè)基本與外界隔絕的密閉環(huán)境,即密閉座艙,密閉座艙內(nèi)的環(huán)境可以保證航天員在太空生存所必需的條件。
生活空間
供人居住、生活和工作的密閉座艙是載人航天器的主要部分,艙內(nèi)有裝有緩沖超重力的座椅,有各種電子設(shè)備、儀表設(shè)備及航天員的救生設(shè)備。艙體的外殼包有絕熱材料,可防止氣動(dòng)力產(chǎn)生的熱傳入艙內(nèi)。艙體是由金屬材料制成的,有防輻射的功能。密閉艙是增壓式的,所以艙內(nèi)外壓力差很大,艙壁具有很強(qiáng)的承受壓力的能力。艙體做得很堅(jiān)固,安全可靠。艙壁四周有供航天員觀察地球的舷窗,一般由三層玻璃制成,具有防強(qiáng)光、防紫外線及防輻射的性能。
人在太空中生活和工作首先要具有一定的活動(dòng)空間。一般生活中人們經(jīng)常會(huì)關(guān)心住房大小條件,只要經(jīng)濟(jì)條件允許,每個(gè)人都會(huì)盡可能的創(chuàng)造好的生活條件。其實(shí)各自的生活空間對(duì)人自身的生理和心理會(huì)有很大的影響,在載人航天中這同樣是基本問(wèn)題。所有載人航天器,包括空間站,提供給航天員的活動(dòng)空間都不能說(shuō)是非常寬裕。而面臨著太空飛行任務(wù)時(shí)間的加長(zhǎng),航天器所提供的活動(dòng)空間更成為一個(gè)問(wèn)題。試想長(zhǎng)時(shí)間的呆在一個(gè)四面都是儀器設(shè)備的小房間里會(huì)是什么感覺(jué)。正因?yàn)槿绱撕教旃こ處焸儗?duì)航天器需要提供給航天員的活動(dòng)空間作了一個(gè)限定,這些限定是根據(jù)人類心理對(duì)太空任務(wù)的可承受程度來(lái)制定的。一般太空任務(wù)時(shí)間越長(zhǎng),需要的可活動(dòng)空間越大。但在實(shí)際的飛行中,由于其它一些條件的限制,實(shí)際的空間可能要比理論上的稍小一些,如美國(guó)水星號(hào)、雙子星座和阿波羅飛船艙內(nèi)空間分別為1.53米3、1.25米3和3.03米3。
載人艙中航天員理論上需要的最小空間飛行時(shí)間理論值(米3/人)1~2天1.421~2個(gè)月7.36兩個(gè)月以上17生命保障。
密閉艙內(nèi)最重要的設(shè)施,是保證航天員身體健康的生命保障系統(tǒng)。正常情況下人體都有一定的新陳代謝,在這個(gè)過(guò)程中人體會(huì)與周圍的環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量交換,而這種交換只有在地球環(huán)境下或類似地球的環(huán)境下才能正常進(jìn)行。在進(jìn)行載人航天活動(dòng)時(shí)生命保障系統(tǒng)實(shí)際上也就是要提供這樣一個(gè)環(huán)境,使人體能正常地進(jìn)行生理活動(dòng)。
座艙的壓力控制系統(tǒng)是生命保障系統(tǒng)最重要的組成部分,維持艙內(nèi)壓力和供人呼吸用氧,對(duì)保證航天員健康至關(guān)重要。載人航天器艙內(nèi)的壓力并非都是保持和地面的壓力一致的,國(guó)外用于載人航天器艙內(nèi)的氣體壓力有兩種。一種是座艙壓力及艙內(nèi)氣體組分與地面上一樣,即一個(gè)大氣壓力制度。這種壓力符合人體的生理要求,人們已經(jīng)習(xí)慣生活在這種氣體環(huán)境里。
蘇聯(lián)/俄羅斯的載人航天器,從加加林駕駛的東方號(hào),直到聯(lián)盟號(hào)飛船,和平號(hào)空間站,密閉艙內(nèi)的壓力,都是用一個(gè)大氣壓力制度。美國(guó)的航天飛機(jī)密閉艙也是用這種壓力制度。但這種壓力制度的艙內(nèi)壓力高,為保持壓力需要的控制調(diào)節(jié)比較復(fù)雜。由于艙體內(nèi)外所受到的壓力差別較大,所以要求艙體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。航天員穿著航天服出艙活動(dòng)時(shí),由于航天服所提供的壓力較低,為避免減壓病的發(fā)生,要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的吸氧排氮。
由于氣體在液體中有一定的溶解性,所以人體組織和體液中都融有一定氣體。人在進(jìn)入低壓環(huán)境時(shí),人體組織和體液中溶解的氣體就會(huì)分離出來(lái),在血管內(nèi)形成氣泡,如果氣泡過(guò)大過(guò)多會(huì)壓迫人體內(nèi)部的組織,使某些組織受損,或在血管內(nèi)形成氣栓堵塞血管,這樣就引發(fā)各種病癥,航天醫(yī)學(xué)中稱之為減壓病。
體內(nèi)產(chǎn)生的氣泡的氣體,主要是溶解在體液組織里的氮?dú)?。人從呼吸中吸入的氣體是外界空氣,主要成分是氮?dú)?,其次是氧和二氧化碳。氧和二氧化碳在血液中絕大部分(99%以上)與血紅蛋白的緩沖物質(zhì)分別作化學(xué)結(jié)合,只有很少一部分(不足1%)呈物理性溶解。而氮?dú)獠粌H不能被身體分解,而且在血液和組織液中溶解度較高,所以它就成為產(chǎn)生氣泡的主要?dú)怏w。而這些氮?dú)庠谌梭w中不會(huì)迅速的通過(guò)血液帶到肺部排出體外,因而容易形成氣泡,出現(xiàn)減壓病。
這種情況之下,航天員在減壓前,預(yù)先都要吸進(jìn)純氧,即在純氧環(huán)境中停留一定時(shí)間(2~4小時(shí)),使體內(nèi)氮?dú)忉尫懦鰜?lái),這個(gè)過(guò)程稱為吸氧排氮。一般在純氧環(huán)境中吸氧排氮4小時(shí)后,大體上可以使人體內(nèi)的95%以上溶解的氮清除掉,這樣就大大減少發(fā)生減壓病的機(jī)會(huì)。
另一種壓力制度是艙內(nèi)保持1/3的大氣壓力,艙內(nèi)氣體是純氧。美國(guó)的水星號(hào)、雙子星座、阿波羅飛船,都是使用這種壓力制度。這種壓力制度使得艙壓的調(diào)節(jié)相對(duì)簡(jiǎn)單,而且由于艙體內(nèi)外壓差較小,使得艙內(nèi)氣體的泄露量小,同時(shí)在穿著低壓航天服前不需要吸氧排氮(僅在發(fā)射前吸氧排氮3小時(shí))。但是人體長(zhǎng)時(shí)間呼吸純氧會(huì)抑制紅細(xì)胞的生長(zhǎng),對(duì)眼鼻有刺激作用。更為嚴(yán)重的是艙內(nèi)純氧容易引起火災(zāi),因?yàn)樵S多在氧氮混合條件下不易燃的材料在純氧條件下會(huì)變得易燃。
1967年1月27日,阿波羅1號(hào)在作登月艙充純氧試驗(yàn)時(shí),因電線碰擦引起大火,當(dāng)營(yíng)救人員打開艙門,三個(gè)最優(yōu)秀的航天員都已被燃燒所產(chǎn)生的劇毒氣體熏死了。隨后“阿波羅”飛船作了改進(jìn),發(fā)射時(shí)采用1/3大氣壓的60%氧和40%氮的混合氣,入軌后仍用100%氧氣。但這大大增加了設(shè)計(jì)難度,因?yàn)橐捎猛瑫r(shí)控制兩種氣體的壓強(qiáng)和比率的設(shè)備,僅此登月艙就增加了一噸的重量。
在密閉座艙中,為了不斷補(bǔ)充人體消耗和座艙泄露的氣體,維持艙內(nèi)壓力平衡,艙內(nèi)備有氧、氮?dú)怏w儲(chǔ)存系統(tǒng)。氧、氮?dú)怏w儲(chǔ)存方式一般有三種。一種是將其作為高壓氣態(tài)保存,短期載人航天器一般用這種方法。第二種是采用液化的方法,將氧和氮置于低溫之下,使其成為液態(tài)進(jìn)行儲(chǔ)存,這種方式結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕。第三種實(shí)際上是利用堿金屬超氧化物經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)產(chǎn)生氧氣,這種方式常稱為化學(xué)貯存方式。氧氣產(chǎn)量的多少常通過(guò)艙內(nèi)的水氣含量和二氧化碳含量來(lái)控制。
載人航天時(shí)艙內(nèi)溫度如不加控制,會(huì)逐漸升高。使座艙溫度升高的原因有很多,航天員的人體代謝過(guò)程會(huì)產(chǎn)生熱,艙內(nèi)的儀表設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱,飛船上升、返回時(shí)傳入艙內(nèi)的氣動(dòng)力產(chǎn)生的熱以及飛船運(yùn)行時(shí)太陽(yáng)輻射傳入艙內(nèi)的熱,這些原因都會(huì)使艙溫升高。載人航天器都配備有完善的溫度控制系統(tǒng),使艙內(nèi)溫度始終控制在人感到舒服的范圍內(nèi)。溫度控制的方法基于防止、減少外界熱傳入和積極地將艙內(nèi)產(chǎn)生的廢熱排出艙外的思想。
常用的一種散熱方法是水蒸發(fā)法。在真空的環(huán)境下,水在1.7~7.3攝氏度的低溫可以沸騰形成蒸氣,水蒸發(fā)時(shí)會(huì)吸收大量的熱量。因此可將水輸入到熱交換器,通過(guò)低溫蒸發(fā),便將熱排出艙外。短時(shí)間飛行常用這種方法。而長(zhǎng)時(shí)間飛行可用升華器、輻射器方法散熱。
航天員呼出的氣體和排除的汗液都含有一定量的水蒸氣,如果不采取措施將這些水蒸氣清除的話,航天員會(huì)因?yàn)榄h(huán)境濕度太大而感覺(jué)不舒服,而且過(guò)高的濕度對(duì)艙內(nèi)的儀表設(shè)備運(yùn)行也是不利的。飛船中常用的去濕方法是采用分子篩材料吸附艙內(nèi)空氣中的水蒸氣,然后在真空條件下解析去濕。
除了水蒸氣載人航天器內(nèi)還有人體代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì),特別是蛋白質(zhì)代謝分解的有害產(chǎn)物,再加上艙內(nèi)設(shè)備中非金屬材料的揮發(fā)物。這些物質(zhì)對(duì)航天員的影響不只是舒服與否,更重要的是作為一種污染源,有可能影響航天員的身體健康。尤其是人體代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)危害更大,如呼吸時(shí)排出的二氧化碳、一氧化碳、甲醇、揮發(fā)性脂肪酸等;胃腸道排出的有害物質(zhì)甲烷、硫化氫、甲硫醇、吲哚等;出汗時(shí)汗液中的有害揮發(fā)物胺、氨、苯酸等。
宇航員怎樣睡覺(jué)
▼糊涂覺(jué)與奇異睡姿
宇航員在太空中睡覺(jué)的的確確是“糊涂覺(jué)”,其表現(xiàn)一是黑白不分,二是睡姿奇異。
黑白不分,是說(shuō)宇航員在天上繞地球航行,太空日出日落由航天器繞地球一圈的時(shí)間而定。有時(shí)24小時(shí)內(nèi)日出日落交替許多次,宇航員無(wú)法遵循地球上“日出而作,日落而息”的生活習(xí)慣,只好機(jī)械地按鐘點(diǎn)安排工作和睡覺(jué)。
睡姿奇異,是說(shuō)宇航員在太空失重環(huán)境中找不到“躺”的感覺(jué)。在地球重力環(huán)境,人們習(xí)慣于把地心引力的方向定為“下”,把“天”的方向定為“上”,也就是人們常說(shuō)的“腳踩大地,頭頂藍(lán)天”??墒堑搅耸е氐沫h(huán)境里,人們失去了“上”“下”的參照坐標(biāo),腳踩不到地,四周全是天,根本分不清上、下,因此,睡覺(jué)也就沒(méi)有了“平躺”一說(shuō)。由于無(wú)論站著、躺著,還是趴著都可以入睡,所以宇航員睡覺(jué)可以飄在太空艙里睡,掛在墻上睡,綁在床上睡,也可以吊在梁上睡,靠在桌邊睡。
不過(guò)大多數(shù)宇航員不習(xí)慣飄蕩著睡。一旦從飄浮睡眠中醒來(lái),會(huì)產(chǎn)生一種掉進(jìn)萬(wàn)丈深淵的感覺(jué)。為了獲得安全感,宇航員一般睡在固定的床上或固定在墻壁上的睡袋里,睡袋拉緊后能給人體施加一定的壓力,使人消除恐慌感。
▼千萬(wàn)別把手腳伸出被外
有人睡覺(jué)習(xí)慣把手或腿放在被子外面。這在地面上看來(lái)是很正常的現(xiàn)象,可是在太空環(huán)境里,卻是很危險(xiǎn)的。太空失重,睡眠中人的四肢會(huì)不受軀干支配而四處飄動(dòng)。一名前蘇聯(lián)宇航員有一次把手臂放在睡袋外睡覺(jué),醒來(lái)后突然發(fā)現(xiàn)有兩只大手向臉上飄來(lái),被嚇一大跳。原來(lái)這飄動(dòng)的兩只大手是自己的手。嚇一跳還是小事,如果宇航員睡著后,失控的——“自由”之手、“自由”之腳——萬(wàn)一無(wú)意中碰到了開關(guān)、儀器,那太空艙的安全、宇航員的生命就成了大問(wèn)題,所以,在太空中睡覺(jué),千萬(wàn)注意把手、腳放進(jìn)睡袋里。 航天員
宇航員怎樣進(jìn)食
▼100多種太空食品
宇航員的食物從最初的十幾種已經(jīng)發(fā)展到了100多種。宇航員每天一般吃4頓飯,一周之內(nèi)的食譜不重復(fù)。有人以為宇航員的食品都是做成牙膏狀的擠著吃,肯定很乏味,其實(shí)這是早期宇航員的狀況。宇航員可以在太空中吃到香腸餡餅、辣味烤魚、土豆燒牛肉、奶油面包、豆豉肉湯、金槍魚沙拉、餅干、巧克力、酸奶、果脯、果汁等各種各樣的佳肴,美國(guó)宇航員甚至可以喝到可口可樂(lè)。不過(guò),宇航員吃飯并不能隨心所欲,必須按地面營(yíng)養(yǎng)師配制好的食譜用餐。美國(guó)航天飛機(jī)上的宇航員吃飯時(shí),先把標(biāo)有第幾天第幾頓字樣的塑料袋從食品柜中取出。每個(gè)塑料袋里裝有7種食品,供一名宇航員食用。太空食品均為脫水食品,臨吃前可把食物放入一個(gè)碗形的容器中,再用注射器將一定數(shù)量的水注進(jìn)容器,然后再放進(jìn)烤箱里加熱。一頓飯不超過(guò)半小時(shí)就可以“做”好。
▼非同一般的吃飯動(dòng)作
太空餐桌是特制的,具有磁性,能吸住刀、叉、勺、碗、盤等餐具,桌上裝有水冷卻器和加熱器。吃飯時(shí),宇航員必須先把腳固定在地板上,把身體固定在座椅上,以免飄動(dòng)。面對(duì)擺在餐桌上的飯菜,千萬(wàn)不要著急,一定要注意端碗、夾飯、張嘴、咀嚼一連串動(dòng)作的協(xié)調(diào)。端碗要輕柔,動(dòng)作太猛,飯會(huì)從碗里飄出去;夾飯、夾菜要果斷,夾就要夾準(zhǔn)、夾住,最好不要在碗里亂撥拉,以免飯菜飄走,使用叉子效果最好;飯菜夾住后,張嘴要快,閉嘴也要快,因?yàn)榧词故欠诺阶炖锏氖澄?,不閉嘴也會(huì)“飛”走;咀嚼時(shí)節(jié)奏要放慢,細(xì)嚼慢咽利于消化,還可以減少體內(nèi)廢氣的產(chǎn)生和排泄,避免宇航員生活環(huán)境的污染。
有些人最喜歡在吃飯時(shí)聊天神侃,而在太空吃飯最忌諱的就是邊吃邊說(shuō)。邊吃邊說(shuō)會(huì)使嘴里嚼碎的食物碎末飛出嘴外,飄在餐廳或生活艙里,宇航員稍不注意吸進(jìn)鼻腔就容易嗆到肺里發(fā)生危險(xiǎn)。
▼太空中的“食之無(wú)味”
盡管太空食品供應(yīng)充足,花樣齊全,營(yíng)養(yǎng)豐富,但宇航員卻普遍抱怨在天上吃飯吃不出味道。科學(xué)家分析,原因可能不在食品本身,而是太空環(huán)境引起宇航員的味覺(jué)失調(diào)。如失重使鼻腔充血,導(dǎo)致味覺(jué)神經(jīng)鈍化,唾液分泌發(fā)生變化影響味覺(jué),或者因?yàn)榭床坏绞澄锏念伾?、聞不到食物的氣味而影響味覺(jué)。 航天員的食物(4)
2003年,中國(guó)首艘載人飛船神舟五號(hào)飛天。航天員楊利偉主要食用了點(diǎn)心和咖啡。神舟五號(hào)上的食品都是即食食品,不需要加熱或加水。楊利偉也成為了首個(gè)在太空吃上月餅的人類。
2005年,神舟六號(hào)航天員費(fèi)俊龍、聶海勝可以吃到熱食熱飲,食品種類從兩年前的二三十種增加到四五十種。僅僅是在主食方面,就有白米飯、八寶飯、咖喱飯、糯米飯四個(gè)品種,飯后還有凍干的巧克力奶油冰淇淋,調(diào)味醬有特制的辣、酸、甜3種。
2008年,由于神舟七號(hào)任務(wù)涉及航天員出艙活動(dòng),體力消耗更大,因而食品種類更加豐富,有八十多種。航天員可以品嘗到魚香肉絲、紅燴豬排等中式菜肴,口味也更加多樣化,航天員可根據(jù)自己的喜好添加調(diào)味品。
2012年,神舟九號(hào)發(fā)射成功。為了讓遠(yuǎn)在太空中的航天員盡情享受舌尖上的美味,航天乘組一日三餐都能吃上炒米飯。黑椒牛柳、雪菜肉絲等炒菜在太空也能吃到。此外,還有醬蘿卜等小菜。
2013年,發(fā)射的神舟十號(hào)航天員食品與此前最大的區(qū)別,就是根據(jù)航天員的口味進(jìn)行個(gè)性化定制:聶海勝喜歡吃米飯,張曉光喜歡酸辣口味,王亞平偏愛甜食,這些偏好在此次任務(wù)中都得到了滿足,技術(shù)人員通過(guò)改進(jìn)工藝,提高了食品的感官接受性。
2016年的神舟十一號(hào),太空食譜更加豐富,且五天一循環(huán),包括主食、副食、即食、飲品、調(diào)味品、功能食品等六大類,近一百種。除了一日三餐,還有許多點(diǎn)心和夜宵可以補(bǔ)充能量。
神舟十二號(hào)的食品有120余種,有藜麥桂花粥、椰蓉面包、醬蘿卜、什錦炒飯、尖椒土豆、菘菜牛肉湯、辣味金槍魚、奶香雞米、香鹵雞胗……可以說(shuō),菜單長(zhǎng)度已經(jīng)超過(guò)地上大部分餐館。神舟十三號(hào)的食品種類更加豐富,但最讓人記憶猶新的,還是春節(jié)期間,航天員們身著紅衣,花式吃餃子的名場(chǎng)面[4]。 航天員的食物
宇航員怎樣洗漱
▼奇特的洗臉和刷牙
由于太空的失重環(huán)境,在地球上看似簡(jiǎn)單的洗臉、刷牙、刮胡子、理發(fā)以及洗滌,到了太空都變成了很復(fù)雜和麻煩的事。
宇航員洗臉?biāo)⒀辣容^奇特,為了防止水到處亂飄,一般用濕毛巾擦一擦臉就算是洗臉了;刷牙時(shí),用手指蘸上牙膏來(lái)回蹭幾下,然后再用濕毛巾把牙齒擦干凈刷牙就算完成。如果像在地面上那樣刷牙,牙膏泡會(huì)飛得滿座艙都是。宇航員刮胡子一般使用電動(dòng)剃須刀,使用時(shí)還必須十分小心胡子渣從剃須刀邊漏出來(lái)。太空艙本來(lái)就十分狹小,環(huán)保問(wèn)題就顯得極為重要。如果細(xì)小的胡渣飄在座艙里,清理起來(lái)會(huì)十分困難。
太空理發(fā)也很不容易,因此無(wú)論男女宇航員在上天之前都要把頭發(fā)理得短些再短些。但是長(zhǎng)時(shí)間的飛行,頭發(fā)又會(huì)長(zhǎng)長(zhǎng)的話,宇航員就必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)精神互相幫助,一人理發(fā),一人拿著吸塵器吸走剪下的頭發(fā)。
▼“桑拿室”和“洗浴袋”
在太空中洗澡更為麻煩。宇航員要把腳套在一個(gè)固定的環(huán)里,不然飄浮的身體被水一沖會(huì)不停地翻跟頭。失重狀態(tài)下的水全是一粒粒的小水珠,很容易嗆傷人,甚至嗆死人,所以洗澡時(shí),宇航員還要戴上呼吸罩和護(hù)目罩。洗完澡后,身上的污水不會(huì)自動(dòng)流下來(lái),需要開動(dòng)水泵連同空氣一起抽走。沾在帆布罩上的水也得用水泵抽走。洗一次澡,真正的洗澡時(shí)間只有15分鐘,可清理污水和其他準(zhǔn)備工作卻需45分鐘。
后來(lái),科學(xué)家對(duì)太空浴室進(jìn)行了一些改進(jìn)。比如俄羅斯和平號(hào)空間站的浴室像是一間桑拿室。宇航員進(jìn)去后經(jīng)過(guò)一段升溫,使身體出汗,然后用濕毛巾擦洗。由于不方便也不舒服,“桑拿室”又改成了一個(gè)像睡袋一樣的裝置。宇航員洗澡時(shí),袋內(nèi)有清水和浴液射出,搓洗完畢后,可以打開袋下的抽風(fēng)機(jī),把臟水抽走。美國(guó)航天飛機(jī)上的浴室是個(gè)浴罩,浴罩下部也安有抽風(fēng)機(jī)。宇航員洗澡時(shí)打開淋浴龍頭和抽風(fēng)機(jī),上面噴水下面抽水,會(huì)形成如同地面一樣的淋浴效果。
▼太空專用洗發(fā)液
宇航員的洗發(fā)液是特制的。這種洗發(fā)液96%的成分是從植物中提取的。由于在太空中不可能有很多的水供給宇航員沖洗頭發(fā),所以宇航員使用的洗發(fā)液是免沖型的,在失重的狀態(tài)下能變?yōu)槭旨?xì)小的顆粒。洗頭時(shí),這種洗發(fā)液很容易帶走頭上的污垢。洗完后,用餐巾紙或毛巾一擦,洗發(fā)液就被清除得一干二凈。用這種太空洗發(fā)液洗過(guò)的頭發(fā),完全不用發(fā)膠、摩絲和吹風(fēng)機(jī),既能顯示頭發(fā)的自然美又特別容易梳理。
據(jù)最新報(bào)道,俄羅斯和美國(guó)專家為兩國(guó)宇航員準(zhǔn)備最新洗漱用品,但是在女宇航員的化妝品上產(chǎn)生了分歧。俄羅斯專家認(rèn)為在太空完全沒(méi)有必要打扮,而美國(guó)專家卻認(rèn)為香水、潤(rùn)膚液、口紅等都是不可缺少的。
航天員的衣服
▼衣服重約120千克,價(jià)值上千萬(wàn)
航天服由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成。其中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的服裝由14層組成:最里層是液冷通風(fēng)服的襯里;襯里外是液冷通風(fēng)服,這種服裝是由尼龍彈性纖維和穿在上面的許多輸送冷卻液的塑料細(xì)管制成;液冷通風(fēng)服外是兩層加壓氣密層,然后是限制層,用來(lái)限制加壓氣密層向外膨脹;限制層的外面是防熱防微隕塵服,由8層組成,起防熱和防微隕塵作用;最外一層是外套。航天服雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但穿起來(lái)并不困難,一般15分鐘左右即可穿戴完畢。
由于航天服是一種特制的衣服,通常由通風(fēng)層、氣密層、保暖層等多層組成,是一個(gè)小的密封系統(tǒng),具有防護(hù)作用和出艙兩個(gè)功能。這種航天服屬艙內(nèi)航天服,除了頭盔和膠皮手套,整個(gè)航天服是用一種特殊的高強(qiáng)度滌綸做成的,整套衣服重約120千克,價(jià)值高達(dá)上千萬(wàn),再加上設(shè)計(jì)費(fèi)用,總計(jì)能達(dá)到億元。(何濤)
由于在太空中的工作環(huán)境與地面有所不同,長(zhǎng)期在太空中工作宇航員身體也有可能得一些疾病。
1、心理功能障礙:航天員在太空中,引起的不適感和對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響使其產(chǎn)生心理變化。如憂慮、厭煩、抑郁、思念、記憶力衰退、對(duì)工作失去興趣等。
2、心血管疾?。河捎谑е?,人體的血液向頭部、胸部充盈增強(qiáng),頭部動(dòng)脈壓升高,頭面腫脹,鼻子呼吸也不暢通,可能引發(fā)心血管疾病。
3、太空運(yùn)動(dòng)?。侯愃茣炣?、暈船。主要癥狀是惡心、嘔吐、頭暈、嗜睡等。
4、肌肉萎縮:太空飛行時(shí)由于失重,肌肉不再對(duì)抗重力的作用,肌肉所做功大大減少,因而出現(xiàn)了肌肉的廢用性變化,工作能力下降。
5、骨質(zhì)疏松:由于失重,骨骼不必再承受人體的重量,加上運(yùn)動(dòng)量減少,減輕了對(duì)骨骼的刺激,結(jié)果使骨骼中的礦物質(zhì)排出增加,而造成骨質(zhì)疏松。 航天員
世界上第一名宇航員是蘇聯(lián)的尤里·加加林,于1961年4月乘坐東方1號(hào)(Vostok 1)進(jìn)入太空。
1961年5月上太空的艾倫·謝潑德則成為美國(guó)首位宇航員。
第一位女性宇航員是瓦倫蒂娜·特雷斯科娃,于1963年6月乘坐東方6號(hào)(Vostok 6)進(jìn)入太空。
2003年10月15日,楊利偉乘坐神舟五號(hào)成為中國(guó)首名宇航員。其他曾經(jīng)進(jìn)入過(guò)太空的華裔人士包括盧杰、王贛駿、焦立中、張福林,所有人都來(lái)自美國(guó)。
上太空的宇航員里面最年輕的是戈?duì)柭ぜ就蟹?,乘坐東方2號(hào)上太空時(shí)只有26歲。
最老的則是約翰·格倫,乘坐STS-95上太空時(shí)已經(jīng)77歲了。
在太空中逗留最長(zhǎng)紀(jì)錄是瓦里李·保利耶可夫的438天。
到2003年,個(gè)人上太空的最多次數(shù)是七次,紀(jì)錄由杰里·L·羅斯和富蘭克林·張-迪亞斯兩人所保持。
宇航員離地球最遠(yuǎn)的距離是401,056公里(在阿波羅13號(hào)緊急事件時(shí)產(chǎn)生)。
首個(gè)自制太空船上太空的宇航員是邁克·梅爾維爾,乘坐的是太空船一號(hào)(SpaceShipOne Flight 15P)。這應(yīng)該與各式各樣百萬(wàn)富翁太空游客形成對(duì)比,那些太空游客只是作為公開提供資金的飛行乘客或少數(shù)人員。(通常由俄羅斯提供飛到電離層(ISS)的服務(wù))
在美國(guó),被選為宇航員候選人會(huì)收到銀質(zhì)宇航員之翅。當(dāng)進(jìn)入太空后,會(huì)收到金質(zhì)宇航員之翅。美國(guó)空軍也對(duì)飛越海拔80公里的飛行員授予宇航員之翅。 航天員
詳見主詞條:中國(guó)航天員
中國(guó)航天員(7)北京時(shí)間2022年11月29日23時(shí)08分,搭載神舟十五號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十五運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射,神舟十五號(hào)載人飛船與火箭成功分離,進(jìn)入預(yù)定軌道,飛行乘組狀態(tài)良好,發(fā)射取得圓滿成功[6]。
2023年10月31日,據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息,圓滿完成神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)的航天員乘組乘坐任務(wù)飛機(jī)平安抵達(dá)北京??臻g站應(yīng)用與發(fā)展階段飛行任務(wù)總指揮部領(lǐng)導(dǎo)到機(jī)場(chǎng)迎接。3名航天員抵京后進(jìn)入隔離恢復(fù)期,接受全面的醫(yī)學(xué)檢查和健康評(píng)估,并進(jìn)行休養(yǎng)[7]。
10詞條圖冊(cè)
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