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专家解读神九飞天三大看点:航天员如何太空生活

2012年06月13日 15:29 来源:北京晚报 参与互动(0)

  即将飞天的“神九”牵动着全体国人的心,由于“神九”是载人飞船,执行此次任务的航天员备受瞩目。“神九”升空后,将与天宫一号进行首次载人交会对接,且对接过程通过航天员“手控”操作来完成,那么航天员平时是如何训练手控交会对接的?中国载人航天工程航天员系统总指挥兼总设计师陈善广,中国空间技术研究院研究员、《国际太空》杂志执行主编庞之浩在接受本报记者采访时披露了“神九”飞天的三大看点。

  看点1

  首飞女航天员是谁?

  景海鹏、聂海胜这两位国人非常熟悉的航天员,他们的身影出现在拍摄于上周日酒泉现场的照片中,他们和其他四位航天员即是此次执行任务的飞行乘组和后备乘组成员,其中首次出现女航天员的面孔,从排列次序来看,两位老航天员可能只上一位。从照片上看,两人状态非常好,精神饱满,目光坚毅。

  首飞女航天员将从刘洋、王亚平两人中选出,具体身份要到“神九”升空前夕揭晓。此次女航天员飞天将打破中国从未有女航天员进入太空的纪录。据了解,两位女航天员都有着过硬的飞行技术和超强的心理素质,是经过重重选拔而进入首飞梯队的。

  看点2

  手控交会对接怎样实现?

  “神九”与天宫一号手控交会对接过程非常复杂,人工控制两个高速运转的航天器,难度很大,充满风险,要求航天员必须具备稳定的心理素质、眼手协调性以及很高的认知、处置、协同能力。

  交会对接训练从2009年6月就已开始,到目前已训练三年时间。为满足任务要求,航天员要在天宫一号组合体训练模拟器、载人飞船训练模拟器中分批进行专项训练,同时学习掌握开展空间医学实验的技术、失重防护锻炼的方法等。在执行任务前,飞行乘组还需完成上千小时的针对性训练。

  航天员座椅两侧的手柄相当于汽车方向盘,一个是平移控制手柄,另一个是姿态控制手柄。航天员双手各握一个手柄,控制飞船逐步接近目标飞行器。对接过程中,航天员要不断判断两个航天器的相对位置、相对姿态,通过两个手柄不断修正,掌控好飞船姿态、前进速度和方向。

  交会对接任务增加了十多项空间医学实验,有不少实验需要航天员操作。同时,由于面临燃料消耗和时间的限制,对接必须在一定时间里完成,航天员承受的心理压力将会很大。此外,失重环境也会给航天员带来不适的生理反应,这些都会影响手控交会对接的操作质量。

  同以往的载人飞行一样,执行交会对接任务的航天员要经过各种考核,有单项考核、年度考核、乘组初选考核、乘组定选考核……考评组由训练技术负责人、教员、工程研制部门专家、质量把关人员组成,非常严密科学,要优中选优。飞行乘组进入发射场前,还要根据航天员以往所有训练成绩进行最后评估,确认他们完全具备执行交会对接任务的能力。

  三年以来,航天员完成了共同训练、围绕交会对接大量的理论和操作训练,其中包括手控交会对接训练、目标飞行器组合体飞控技术训练、飞行程序训练等,和以往任务相比,神九的训练难度和复杂程度都是前所未有的,为满足任务要求,每名航天员在地面进行的正常模式和故障应急模式下手控操作训练,要达到上千次。

  看点3

  航天员在天宫怎样生活?

  去年执行任务的“神八”虽然没有载人,但却是按照载人飞船设计的,即将飞天的“神九”与“神八”设计基本相同,不同的是神舟九号载人飞船与天宫一号对接后,航天员要进入天宫一号工作生活,因此带的东西要丰富得多。

  首先要带航天食品。有部分航天食品之前已随天宫一号进入太空,包括蔬菜、水果、肉类和复水汤等成品菜肴,也有蛋白、脂肪、淀粉等单体成分,但这些都不能吃,还只是实验品。真正能吃的航天食品要等航天员随神舟九号带上天,种类会非常丰富,也更加符合航天员口味。实验用的航天食品将来要跟随神舟九号返回地面,研究人员要观察它们在太空长期运行后会发生哪些变化。太空辐射、舱内温度变化等因素都可能对食品构成影响。我国专家已在地面存储了同样的航天食品,用以对比研究。

  一些航天员未来在太空工作、生活和实验所需要的设备及物品之前也已在天宫一号上装载,等待航天员进入后启用,但一些特殊的物品是此次随神九航天员一起上天的,比如做实验用的细胞,在长期无人条件下难以存活,所以要和航天员一起上天。此外,神舟九号此次还将首次携带活体蝴蝶升空。

  据介绍,此次航天员上天还将验证再生技术系统。航天员呼吸、排汗产生的水汽将由冷凝水收集装置定时自动收集,而天宫一号带有的废物回收利用设备,将把这些废水再利用。其中,电解制氧装置是将纯水制成氧气,而动态水汽分离装置则是用航天员的尿液进行水汽分离,此次3位航天员就将实验“尿液循环器”能否真正“尿变水”。不过,这次的实验航天员不会喝下自己的尿,而是为未来真正实现这样的“神奇”做验证。

  首批“尿液水”将被送回地面接受严格检测,只有在一切指标合格后,将来的航天员才会有“喝尿”的指令。据了解,在之前的地面试验中,这种尿液转化水的品质超过一般的纯净水。

  词条

  手控交会对接

  空间交会对接技术是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术,这一技术广泛用于空间站、空间实验室、空间通信和遥感平台等大型空间设施在轨装配、回收、补给、维修以及空间救援等领域,与载人天地往返、出舱活动并称为载人航天三大基本技术,不突破和掌握空间交会对接技术,建设空间实验室、空间站的设想,都只能是空中楼阁。

  相距100米开始人为手控

  去年“神八”和天宫一号进行的自控交会对接,而此次神九上天将进行手控交会对接。自控和手控交会对接的过程在远距离时基本相同,追踪航天器与目标航天器相距1万公里到100公里时,是地面导引阶段;在相距100公里到100米时,是自控寻的阶段,追踪飞行器和目标飞行器通过测量设备相互“捕获”;两个航天器相距100米至1米时,则进入了最终的逼近阶段,速度要控制在每秒3米到1米,此时,人的手控动作开始,进入手控交会对接。

  错位不能超过18厘米

  手控方式对航天员操作负荷的要求大大增加,还要受到航天环境,尤其是光线的影响,外面照射得不清楚或者太刺眼,航天员在舱内看到的情况都会受影响。

  在这个过程中,航天员要通过显示屏和测量设备及时掌握两个飞行器之间的姿态和相对速度,通过控制手柄不断修正,使两个航天器逐渐逼近,通过观察显示屏上的十字靶标对准以及摄像机、标志灯等设备查看是否对准,直到对接完成,最终对接合拢的速度是每秒0.2米。在这个关键的过程中,允许有一定误差,也就是两个航天器的相互错位,但不能超过18厘米,去年神舟八号和天宫一号自控对接的误差只有两三厘米。

  一旦对接失败会“追尾”

  若手控交会对接失败,最坏情况就是“追尾”与“刹车”失灵,若交会对接过程中“追尾”,有可能航天器就要被撞坏,不过手控对接中发生“追尾”的概率非常低,就像开车一样,“司机”发现一旦要撞上,就可立即“刹车”,若遇到“刹车”失灵,同样也非常危险,因此交会对接设备都有多套应急设备保障,关键设备要备份。

  手控交会对接成功率更高

  空间交会对接是当今航天领域最为复杂的技术之一,也被称为航天安全“鬼门关”。据统计,从1966年3月16日,美国“双子星座”8号飞船与“阿金纳”目标飞行器完成世界上首次载人手动交会对接开始,迄今为止,美俄共进行了300多次交会对接,美国以手控为主,曾失败过2次,俄罗斯以自控为主,失败过15次,相比之下,手控交会对接的成功率更高,原因是出现故障时航天员可以随机应变。

  在世界航天史上交会对接最严重的故障发生在1997年,俄罗斯“进步”货运飞船撞上了和平号空间站光谱舱,发生了“追尾”,造成了太阳电池板损坏、舱段漏气等。载人交会对接也曾发生过故障,1971年苏联发射了第一座空间站,同年发射了联盟-10载人飞船对接,由于对接机构出现故障,造成航天员无法打开舱门进入空间站,最后只能无功而返。(蔡文清)

【编辑:姚培硕】

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