專(zhuān)家解讀神九飛天三大看點(diǎn)：航天員如何太空生活

　　即將飛天的“神九”牽動(dòng)著全體國(guó)人的心，由于“神九”是載人飛船，執(zhí)行此次任務(wù)的航天員備受矚目。“神九”升空后，將與天宮一號(hào)進(jìn)行首次載人交會(huì)對(duì)接，且對(duì)接過(guò)程通過(guò)航天員“手控”操作來(lái)完成，那么航天員平時(shí)是如何訓(xùn)練手控交會(huì)對(duì)接的？中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)總指揮兼總設(shè)計(jì)師陳善廣，中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員、《國(guó)際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩在接受本報(bào)記者采訪時(shí)披露了“神九”飛天的三大看點(diǎn)。

　　看點(diǎn)1

　　首飛女航天員是誰(shuí)？

　　景海鵬、聶海勝這兩位國(guó)人非常熟悉的航天員，他們的身影出現(xiàn)在拍攝于上周日酒泉現(xiàn)場(chǎng)的照片中，他們和其他四位航天員即是此次執(zhí)行任務(wù)的飛行乘組和后備乘組成員，其中首次出現(xiàn)女航天員的面孔，從排列次序來(lái)看，兩位老航天員可能只上一位。從照片上看，兩人狀態(tài)非常好，精神飽滿，目光堅(jiān)毅。

　　首飛女航天員將從劉洋、王亞平兩人中選出，具體身份要到“神九”升空前夕揭曉。此次女航天員飛天將打破中國(guó)從未有女航天員進(jìn)入太空的紀(jì)錄。據(jù)了解，兩位女航天員都有著過(guò)硬的飛行技術(shù)和超強(qiáng)的心理素質(zhì)，是經(jīng)過(guò)重重選拔而進(jìn)入首飛梯隊(duì)的。

　　看點(diǎn)2

　　手控交會(huì)對(duì)接怎樣實(shí)現(xiàn)？

　　“神九”與天宮一號(hào)手控交會(huì)對(duì)接過(guò)程非常復(fù)雜，人工控制兩個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的航天器，難度很大，充滿風(fēng)險(xiǎn)，要求航天員必須具備穩(wěn)定的心理素質(zhì)、眼手協(xié)調(diào)性以及很高的認(rèn)知、處置、協(xié)同能力。

　　交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練從2009年6月就已開(kāi)始，到目前已訓(xùn)練三年時(shí)間。為滿足任務(wù)要求，航天員要在天宮一號(hào)組合體訓(xùn)練模擬器、載人飛船訓(xùn)練模擬器中分批進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練，同時(shí)學(xué)習(xí)掌握開(kāi)展空間醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)、失重防護(hù)鍛煉的方法等。在執(zhí)行任務(wù)前，飛行乘組還需完成上千小時(shí)的針對(duì)性訓(xùn)練。

　　航天員座椅兩側(cè)的手柄相當(dāng)于汽車(chē)方向盤(pán)，一個(gè)是平移控制手柄，另一個(gè)是姿態(tài)控制手柄。航天員雙手各握一個(gè)手柄，控制飛船逐步接近目標(biāo)飛行器。對(duì)接過(guò)程中，航天員要不斷判斷兩個(gè)航天器的相對(duì)位置、相對(duì)姿態(tài)，通過(guò)兩個(gè)手柄不斷修正，掌控好飛船姿態(tài)、前進(jìn)速度和方向。

　　交會(huì)對(duì)接任務(wù)增加了十多項(xiàng)空間醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，有不少實(shí)驗(yàn)需要航天員操作。同時(shí)，由于面臨燃料消耗和時(shí)間的限制，對(duì)接必須在一定時(shí)間里完成，航天員承受的心理壓力將會(huì)很大。此外，失重環(huán)境也會(huì)給航天員帶來(lái)不適的生理反應(yīng)，這些都會(huì)影響手控交會(huì)對(duì)接的操作質(zhì)量。

　　同以往的載人飛行一樣，執(zhí)行交會(huì)對(duì)接任務(wù)的航天員要經(jīng)過(guò)各種考核，有單項(xiàng)考核、年度考核、乘組初選考核、乘組定選考核……考評(píng)組由訓(xùn)練技術(shù)負(fù)責(zé)人、教員、工程研制部門(mén)專(zhuān)家、質(zhì)量把關(guān)人員組成，非常嚴(yán)密科學(xué)，要優(yōu)中選優(yōu)。飛行乘組進(jìn)入發(fā)射場(chǎng)前，還要根據(jù)航天員以往所有訓(xùn)練成績(jī)進(jìn)行最后評(píng)估，確認(rèn)他們完全具備執(zhí)行交會(huì)對(duì)接任務(wù)的能力。

　　三年以來(lái)，航天員完成了共同訓(xùn)練、圍繞交會(huì)對(duì)接大量的理論和操作訓(xùn)練，其中包括手控交會(huì)對(duì)接訓(xùn)練、目標(biāo)飛行器組合體飛控技術(shù)訓(xùn)練、飛行程序訓(xùn)練等，和以往任務(wù)相比，神九的訓(xùn)練難度和復(fù)雜程度都是前所未有的，為滿足任務(wù)要求，每名航天員在地面進(jìn)行的正常模式和故障應(yīng)急模式下手控操作訓(xùn)練，要達(dá)到上千次。

　　看點(diǎn)3

　　航天員在天宮怎樣生活？

　　去年執(zhí)行任務(wù)的“神八”雖然沒(méi)有載人，但卻是按照載人飛船設(shè)計(jì)的，即將飛天的“神九”與“神八”設(shè)計(jì)基本相同，不同的是神舟九號(hào)載人飛船與天宮一號(hào)對(duì)接后，航天員要進(jìn)入天宮一號(hào)工作生活，因此帶的東西要豐富得多。

　　首先要帶航天食品。有部分航天食品之前已隨天宮一號(hào)進(jìn)入太空，包括蔬菜、水果、肉類(lèi)和復(fù)水湯等成品菜肴，也有蛋白、脂肪、淀粉等單體成分，但這些都不能吃，還只是實(shí)驗(yàn)品。真正能吃的航天食品要等航天員隨神舟九號(hào)帶上天，種類(lèi)會(huì)非常豐富，也更加符合航天員口味。實(shí)驗(yàn)用的航天食品將來(lái)要跟隨神舟九號(hào)返回地面，研究人員要觀察它們?cè)谔臻L(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)發(fā)生哪些變化。太空輻射、艙內(nèi)溫度變化等因素都可能對(duì)食品構(gòu)成影響。我國(guó)專(zhuān)家已在地面存儲(chǔ)了同樣的航天食品，用以對(duì)比研究。

　　一些航天員未來(lái)在太空工作、生活和實(shí)驗(yàn)所需要的設(shè)備及物品之前也已在天宮一號(hào)上裝載，等待航天員進(jìn)入后啟用，但一些特殊的物品是此次隨神九航天員一起上天的，比如做實(shí)驗(yàn)用的細(xì)胞，在長(zhǎng)期無(wú)人條件下難以存活，所以要和航天員一起上天。此外，神舟九號(hào)此次還將首次攜帶活體蝴蝶升空。

　　據(jù)介紹，此次航天員上天還將驗(yàn)證再生技術(shù)系統(tǒng)。航天員呼吸、排汗產(chǎn)生的水汽將由冷凝水收集裝置定時(shí)自動(dòng)收集，而天宮一號(hào)帶有的廢物回收利用設(shè)備，將把這些廢水再利用。其中，電解制氧裝置是將純水制成氧氣，而動(dòng)態(tài)水汽分離裝置則是用航天員的尿液進(jìn)行水汽分離，此次3位航天員就將實(shí)驗(yàn)“尿液循環(huán)器”能否真正“尿變水”。不過(guò)，這次的實(shí)驗(yàn)航天員不會(huì)喝下自己的尿，而是為未來(lái)真正實(shí)現(xiàn)這樣的“神奇”做驗(yàn)證。

　　首批“尿液水”將被送回地面接受?chē)?yán)格檢測(cè)，只有在一切指標(biāo)合格后，將來(lái)的航天員才會(huì)有“喝尿”的指令。據(jù)了解，在之前的地面試驗(yàn)中，這種尿液轉(zhuǎn)化水的品質(zhì)超過(guò)一般的純凈水。

　　詞條

　　手控交會(huì)對(duì)接

　　空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)是指兩個(gè)航天器在空間軌道上會(huì)合并在結(jié)構(gòu)上連成一個(gè)整體的技術(shù)，這一技術(shù)廣泛用于空間站、空間實(shí)驗(yàn)室、空間通信和遙感平臺(tái)等大型空間設(shè)施在軌裝配、回收、補(bǔ)給、維修以及空間救援等領(lǐng)域，與載人天地往返、出艙活動(dòng)并稱(chēng)為載人航天三大基本技術(shù)，不突破和掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)，建設(shè)空間實(shí)驗(yàn)室、空間站的設(shè)想，都只能是空中樓閣。

　　相距100米開(kāi)始人為手控

　　去年“神八”和天宮一號(hào)進(jìn)行的自控交會(huì)對(duì)接，而此次神九上天將進(jìn)行手控交會(huì)對(duì)接。自控和手控交會(huì)對(duì)接的過(guò)程在遠(yuǎn)距離時(shí)基本相同，追蹤航天器與目標(biāo)航天器相距1萬(wàn)公里到100公里時(shí)，是地面導(dǎo)引階段；在相距100公里到100米時(shí)，是自控尋的階段，追蹤飛行器和目標(biāo)飛行器通過(guò)測(cè)量設(shè)備相互“捕獲”；兩個(gè)航天器相距100米至1米時(shí)，則進(jìn)入了最終的逼近階段，速度要控制在每秒3米到1米，此時(shí)，人的手控動(dòng)作開(kāi)始，進(jìn)入手控交會(huì)對(duì)接。

　　錯(cuò)位不能超過(guò)18厘米

　　手控方式對(duì)航天員操作負(fù)荷的要求大大增加，還要受到航天環(huán)境，尤其是光線的影響，外面照射得不清楚或者太刺眼，航天員在艙內(nèi)看到的情況都會(huì)受影響。

　　在這個(gè)過(guò)程中，航天員要通過(guò)顯示屏和測(cè)量設(shè)備及時(shí)掌握兩個(gè)飛行器之間的姿態(tài)和相對(duì)速度，通過(guò)控制手柄不斷修正，使兩個(gè)航天器逐漸逼近，通過(guò)觀察顯示屏上的十字靶標(biāo)對(duì)準(zhǔn)以及攝像機(jī)、標(biāo)志燈等設(shè)備查看是否對(duì)準(zhǔn)，直到對(duì)接完成，最終對(duì)接合攏的速度是每秒0.2米。在這個(gè)關(guān)鍵的過(guò)程中，允許有一定誤差，也就是兩個(gè)航天器的相互錯(cuò)位，但不能超過(guò)18厘米，去年神舟八號(hào)和天宮一號(hào)自控對(duì)接的誤差只有兩三厘米。

　　一旦對(duì)接失敗會(huì)“追尾”

　　若手控交會(huì)對(duì)接失敗，最壞情況就是“追尾”與“剎車(chē)”失靈，若交會(huì)對(duì)接過(guò)程中“追尾”，有可能航天器就要被撞壞，不過(guò)手控對(duì)接中發(fā)生“追尾”的概率非常低，就像開(kāi)車(chē)一樣，“司機(jī)”發(fā)現(xiàn)一旦要撞上，就可立即“剎車(chē)”，若遇到“剎車(chē)”失靈，同樣也非常危險(xiǎn)，因此交會(huì)對(duì)接設(shè)備都有多套應(yīng)急設(shè)備保障，關(guān)鍵設(shè)備要備份。

　　手控交會(huì)對(duì)接成功率更高

　　空間交會(huì)對(duì)接是當(dāng)今航天領(lǐng)域最為復(fù)雜的技術(shù)之一，也被稱(chēng)為航天安全“鬼門(mén)關(guān)”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1966年3月16日，美國(guó)“雙子星座”8號(hào)飛船與“阿金納”目標(biāo)飛行器完成世界上首次載人手動(dòng)交會(huì)對(duì)接開(kāi)始，迄今為止，美俄共進(jìn)行了300多次交會(huì)對(duì)接，美國(guó)以手控為主，曾失敗過(guò)2次，俄羅斯以自控為主，失敗過(guò)15次，相比之下，手控交會(huì)對(duì)接的成功率更高，原因是出現(xiàn)故障時(shí)航天員可以隨機(jī)應(yīng)變。

　　在世界航天史上交會(huì)對(duì)接最嚴(yán)重的故障發(fā)生在1997年，俄羅斯“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船撞上了和平號(hào)空間站光譜艙，發(fā)生了“追尾”，造成了太陽(yáng)電池板損壞、艙段漏氣等。載人交會(huì)對(duì)接也曾發(fā)生過(guò)故障，1971年蘇聯(lián)發(fā)射了第一座空間站，同年發(fā)射了聯(lián)盟-10載人飛船對(duì)接，由于對(duì)接機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，造成航天員無(wú)法打開(kāi)艙門(mén)進(jìn)入空間站，最后只能無(wú)功而返。