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艰苦的航天员训练

发布日期:2004年04月21日字体: 【大】【中】【小】

    众所周知,航天员的选拔是非常严格的,成千上万候选人,经过重重关卡的筛选,才有几个人,最多是十几个人成为后备航天员。这些人也不是都能上天,等待他们的是长期艰苦,甚至是极限负荷的航天员训练,在训练中还可能会由于意外事故而丧生。所以,有人将它描述为“魔鬼训练”。航天员只有通过训练,经考核和评定合格后,才能转为正式航天员,参加太空飞行。据报道有50%的后备航天员在训练过程中被淘汰。

  1.培训航天员的摇篮
  为了培训航天员,美国、俄罗斯和中国都建立了专门的航天员选拔训练基地。美国航天员选训中心是在德克萨斯州休斯顿约翰逊航天中心,俄罗斯的是在莫斯科东北40公里的加加林训练中心。我国的航天员选训中心是在北京郊区的航天城,选拔出的后备航天员将集中到那里进行训练。

  2. 为什么要进行航天员训练?
  航天员与从事一般职业的人不同,他们不仅仅从事单一工作,而是要身兼数职:指挥员、驾驶员、工程技术人员、科研人员、天文学家、医生、机械修理工等。没有强健的体魄、渊博的知识和掌握多种技能是不能完成任务的。为了顺利地完成太空飞行任务,需要进行长期艰苦的训练。通过训练要达到:1)增强航天员的体质,提高处于太空特殊环境下(如失重、超重、缺氧)的耐力;2)使航天员能够适应座舱环境,能在其中健康地生活和有效地工作;3)提高航天员的技术和理论知识,能够胜任航天中的多项工作。

  航天员训练的项目很多,涉及面很广也很复杂,为了达到执行载人航天任务的标准,预备航天员要进行基础理论训练、体质训练、航天环境适应性训练、心理训练、专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、救生与生存及大型联合演练等8大类、58个专业的专业训练。训练时必须有重点和针对性,有的知识一般了解一下就行了,有的与任务完成有密切关系的,要反复训练,直到熟练掌握。在航天员的整个职业生涯中,除了太空飞行,都是在不断地训练中度过的。完成一次飞行任务后,除了要巩固原来的训练科目外,还要为以后的飞行任务接受新的训练。

  3. 训练的实施
  航天员训练的时间较长,职业航天员至少需要3.5~4年的时间,载荷专家需要2.5年。我国的14名航天员是1998年选拔出的,经过了5年半训练才有一名航天员进入太空。对于一名职业航天员,训练的实施可以分为以下三个阶段。

  基础理论训练阶段   基础训练的时间约为6个月到1年。在这段时间里,航天员要学习很多基本航天知识,为今后的专业技术训练奠定基础。他们学习的知识面很广,学习的内容很多,是任何一个大学都无法学到的。例如,我国的航天员在基础训练阶段的基础理论训练就开设了13门课程:载人航天工程基础、航天医学基础、医学生理性基础、地理气象、星空识别、高等数学、力学、英语、计算机基础、自动控制理论、CNC制导导航基础、电工电子学、政治理论及文学艺术休养。据航天员反映,这个时期尽管体力付出少,危险性小,却是他们训练中最艰苦的时期。

  航天专业技术训练阶段   需要1~2年的时间,目的是使航天员掌握航天飞行中所需要的各种技能。训练的内容以航天器技术和各种操作技能训练为主,内容包括飞船和航天飞机的驾驶和控制,飞行器上各种设备的操作,航天器的交会和对接训练、失重飞机训练、救生和生存训练、医学保障训练等。

  飞行程序与任务模拟训练阶段   约需要1年半的时间。它是根据首次飞行任务而制定的训练,是针对航天员从进舱、在太空中工作和生活、返回地面的整个飞行过程的所有程序进行训练。在上天前还要进行几次大型的合练,使航天员和地面工作人员了解整个计划的实施过程,做到心中有数。

  航天员的体质训练、心理、飞行技术训练和对航天环境的适应性训练贯穿整个训练过程。例如,我国航天员按照训练大纲的要求,安排了每周3次,每次2小时的体质训练。不少航天员自己还坚持每天长跑,所以在航天医学工程研究所召开的运动会上,航天员大队取得了优异的成绩,中长跑的第一、二名都被他们囊括了。为了使航天员掌握训练的项目或内容,每相隔一定的时间还要进行复习。例如,美国规定训练课程超过6个月后,就需要再复习一下,以便保持以前的熟练水平。

  4. 航天环境的适应性训练
  航天活动会置身于各种特殊环境,其中对人体影响最大的是超重和失重环境。为了使航天员更快地适应航天环境,就要进行航天环境的适应性训练。

  超重训练   航天员在发射和返回的过程中要遇到的超重作用,它使人的体重和体内的脏器的重量增加好几倍,超重耐力低的人会因此而出现晕厥或呼吸困难。一个人的超重耐力是可以通过训练提高的。具体的训练方法是让受训者半卧或坐在离心机的座舱里,逐渐增加离心机的转速,这时超重值逐渐增加,直到航天员不能耐受,再逐渐降低离心机的转速。还可以结合今后的飞行任务,模拟飞船上升和返回时所遇到的超重曲线,进行周期性的训练,或加入其他因素进行综合性体验。

  失重飞机训练   航天员在轨道飞行过程中是处于失重状态的,失重不仅对人体的健康有影响,而且可以影响日常生活和工作效率。因此,在飞行前进行失重训练是十分重要的。由于在地面上不可能产生真正长时间的失重,所以只能进行短期失重和模拟失重训练。短期失重飞行训练用的是失重飞机。这种特别改装的飞机在进行抛物线飞行时可产生25~35s的失重,失重飞机飞一个起落可完成15个左右的抛物线飞行。利用短暂的失重可进行体验失重、空间定向、人体行为、失重状态下的生活和工作等训练。我国航天员失重飞行的训练是在俄罗斯的失重飞机上进行的,他们在一个架次飞12个抛物线后都没有呕吐,俄罗斯的专家佩服地说:“必威登录平台员的素质真好!”。

  浸水训练  人在水中时,由于流体静压和重力负荷作用减少,可产生类似失重时的一些变化和感觉。这种方法不是真正的失重,只是模拟失重产生的体液头向分布和漂浮感。浸水训练是在一个大水槽中进行的,这个大水槽可以将航天器的1:1模型放在里面,可以训练航天员失重情况下的工作能力。例如,训练航天员的出舱活动,在舱内和舱外工作时的动作协调性等。

  头低位训练  头低位时,下身的血液会冲向头和胸部,因此如果在地面经常让受训者处于头向下的位置,进入太空后,航天员对失重环境的适应就快,产生的不舒服感觉就会减少。我国的航天员在发射前几天的晚上,也采用了这种头低位的方式睡觉,这样可以使航天员入轨后更快地适应失重环境。

  前庭功能训练   航天员进入失重环境后,有一半以上的航天员会出现类似地面晕车、晕船的反应,使航天员十分不舒服,也影响工作。出现这些反应的主要原因是由于失重影响了人体内耳的前庭器官,为了增强前庭器官的适应能力,可在地面采用转椅、秋千、跳弹力网、体育训练等方法训练人体的前庭器官。

  救生与生存训练    航天员从发射开始到返回都存在潜在的危险。通过救生和生存训练,可以使航天员掌握出现危险情况时的自救技能,减少航天员的伤亡。例如,在航天员进入座舱到火箭点燃的这段时间,火箭和航天器都可能出现故障,如果危及航天员安全时,可以利用紧急撤离装置(如防暴滑梯、紧急撤离滑道和索道等)撤离火箭。而如何正确应用这些装置,需要经过训练;火箭点燃后,航天器的上升阶段如出现危险,需要航天员迅速离开航天器,因此航天员要进行跳伞训练;航天器入轨后也可能出现危险,需要飞船或航天飞机将他们营救撤离,如何撤离需要在地面模拟器中进行大量的训练。航天器在返回的过程中,由于自动控制系统出现故障,可能会落到其他地方,给营救工作带来困难,必须通过训练使航天员了解和掌握着陆后可能出现的各种危险情况及采用的正确自救措施。航天员在返回后,也可能着陆在非预定的区域,例如落到大海、茂密的森林或沙漠中,与指挥中心联系不上,营救小组不能及时救援。因此,必须对航天员进行着陆后的生存训练,使航天员了解着陆后可能遇到的恶劣环境的特征,掌握生存的技能。通过生存训练也可以锻炼他们的意志和培养他们的良好品质。

  6 心理稳定性训练
  航天活动会给人带来极大的心理-生理负荷,尤其是长期飞行,可能会引起航天员出现心理障碍,有时飞行中的航天员心理状态会成为航天任务是否能完成的关键,因此对航天员进行心理训练是十分必要的。目前航天员的心理训练主要包括以下三部分。

  心理稳定性训练  方法是结合航空飞行、跳伞、超重、失重飞行、前庭功能、救生和生存等训练,提高航天员的心理稳定性。

  隔离训练  根据训练要求,让航天员在一个狭小的隔音室中生活、工作一段时间,通过他们隔离期间的表现,就可以了解每个航天员的生活和工作能力,及对孤独环境的适应和储备能力,提高他们今后在航天中的心理稳定性和航天员之间的协调工作技巧。

  心理支持  通过三种方法提高航天员的心理品质。第一种方法是生物反馈法,即让受训者调整自己的呼吸和放松肌肉,这样可以改善受训者的植物神经活动,达到减轻身体疲劳,提高工作效率的目的;或用声音刺激方法,诱人入睡,达到休息和减轻疲劳的目的。第二种方法是通过教育,使航天员正确地掌握待人处世方法,学会处理人际关系,提高航天员的心理相容性。第三,表象训练,即对所学的知识采用“过电影”的方法,提高航天员飞行中记忆和处理问题的能力。

  7.航天员的专业技术训练
  专业技术训练是航天员训练中非常重要的部分,通过这种训练可以使航天员掌握飞行中必须具备的各种技能和有关的理论知识。对于不同的航天计划,专业技术训练的内容是不同的。具体实施的方法是先讲课,后实践。训练通常是在单项训练器或模拟器上进行训练。在航天员选训中心有很多供航天员训练用的不同模拟器。每个模拟器的用途不同。例如前苏联为完成“联盟”号任务,设计了一种“联盟”号训练器,它除了不能模拟超重和失重外,可模拟“联盟”号飞船从发射前准备开始到切断发动机,在空中飞行和返回阶段的整个空间飞行过程,训练航天员完成交会、对接、轨道纠正、机动飞行和下降等操作;在训练器的旁边有计算机和控制室,可以监测航天员的工作能力及模拟出飞行中可能出现的紧急情况,以便让航天员在地面上就熟悉它;还有对接模拟器,它和“联盟”号飞船与航天站对接用的装置完全一样,可像实际飞行那样用专门的灯光模拟日光照亮舱内;此外,还有组装模拟器、工具模拟器、机电星空模拟器、航天站实物模型等。在正式飞行前,要将1:1的飞船模型放在大型水槽中,航天员穿着特别的压力服,在水槽中模拟失重情况下所要完成的各项任务。

  航天员的训练十分艰苦,考核也是十分严格的。在航天员训练的每个阶段,都要进行考核评定,训练不合格的将被淘汰。我国的14名航天员经过五年多的学习和训练,都以优异的成绩完成了基础理论、航天环境适应性、专业技术等八大类、近百项的学习训练任务,顺利通过了航天专业技术综合考核。2003年7月3日,经航天员选评委员会评定,14名航天员全部具备独立执行航天飞行任务的能力,予以结业,并获得三级航天员的资格。2003年9月,杨利伟、翟志刚和聂海胜被确定为三名首飞梯队航天员,接受飞向太空前的强化训练。最后,由杨利伟乘神舟5号上天,圆了中国人民的首次“飞天梦”。(必威登录平台网 特约撰稿/沈羡云)



本文编辑:李迁

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