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        我們的“天上之家”住人了

        2021-10-20 04:36:40席金合
        發(fā)明與創(chuàng)新 2021年40期
        關(guān)鍵詞:聶海勝神舟航天員

        ◎席金合

        2021年6月17日9時(shí)22分,搭乘聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員的神舟十二號(hào)飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心沖上蔚藍(lán)天空,很快進(jìn)入預(yù)定軌道。大約6小時(shí)后,飛船成功與天和核心艙前向端口對(duì)接,與此前已完成對(duì)接的天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成三艙(船)組合體。

        圖1 2021年6月17日,神舟十二號(hào)成功發(fā)射(圖/新華社)

        當(dāng)日18時(shí)48分,3名航天員進(jìn)入天和核心艙,標(biāo)志著中國(guó)人首次登上自己的空間站。那一刻,全國(guó)觀眾熱烈歡呼:我們的“天上之家”住人了!

        2021年9月17日13時(shí)30分許,神州十二號(hào)載人飛船安全降落在東風(fēng)著陸場(chǎng)預(yù)定區(qū)域。航天員們安全返回地球后,很多問題引起了大家的興趣。比如,此次任務(wù)有啥不一樣?航天員在天上都做了些什么?他們是怎么生活的?……下面,就讓我們一起去尋找答案吧!

        此次登天實(shí)現(xiàn)了我國(guó)載人航天任務(wù)的“五個(gè)首次”。

        一是首次實(shí)施自主快速交會(huì)對(duì)接。此前,載人飛船與“天宮”對(duì)接離不開航天員的輔助操作,而這次神舟十二號(hào)載人飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式,大大減輕了航天員的工作強(qiáng)度。

        二是首次實(shí)施繞飛核心艙并且進(jìn)行徑向交會(huì)。此次繞飛是從核心艙朝向地球的對(duì)接口繞上來,這樣載人飛船就能與空間站所有的對(duì)接口對(duì)接。

        圖2 神舟十二號(hào)載人飛船與天和核心艙完成自主快速交會(huì)對(duì)接(圖/新華社)

        三是首次實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期在軌停靠。為了驗(yàn)證各種設(shè)備和保障措施的長(zhǎng)期可靠性,并讓航天員更好地適應(yīng)嚴(yán)苛的生存條件,神舟十二號(hào)要在軌???個(gè)月,這對(duì)航天員的身體和航天器的性能來說,都是嚴(yán)峻考驗(yàn)。

        四是首次具備從不同高度軌道返回著陸場(chǎng)的能力。這次設(shè)計(jì)的返回起點(diǎn)范圍較大,飛船可靈活選擇降落路徑。

        五是首次具備天地結(jié)合多重保證的應(yīng)急救援能力。為了在緊急情況下安全接回航天員,這次任務(wù)準(zhǔn)備了兩艘飛船,一艘上天執(zhí)行任務(wù),另一艘原地待命,全方位保證人員安全。

        神舟十二號(hào)中的3名航天員構(gòu)成一個(gè)新老搭配、職責(zé)明確、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的乘組,他們?cè)谀挲g、經(jīng)驗(yàn)、素質(zhì)和技能等方面實(shí)現(xiàn)了最佳組合。

        圖3 中國(guó)航天員聶海勝(圖/新華社發(fā) 徐部 攝)

        圖4 中國(guó)航天員劉伯明(圖/新華社發(fā) 徐部 攝)

        乘組指令長(zhǎng)聶海勝是從湖北棗陽一個(gè)普通農(nóng)家走出來的航天英雄,1998年入選我國(guó)首批航天員,已圓滿完成3次飛天使命。2005年,他與費(fèi)俊龍乘坐神舟六號(hào)成功造訪“天宮”。8年后,他首次擔(dān)任指令長(zhǎng),執(zhí)行天宮一號(hào)與神舟十號(hào)的對(duì)接任務(wù),開創(chuàng)了在軌飛行15天的紀(jì)錄,成為首位進(jìn)入太空的將軍航天員,被譽(yù)為“飛將軍”。又過了8年,年近60歲的聶海勝接過空間站建設(shè)的“第一棒”,出征前,他特意染黑了鬢角的白發(fā)。

        兩次登上浩瀚太空的劉伯明,1966年9月出生在黑龍江依安一個(gè)貧困農(nóng)家。上中學(xué)時(shí),為了節(jié)省住宿費(fèi),他騎自行車走讀,每天往返近20千米,練就了強(qiáng)健的體魄。他與聶海勝同年入選航天員,從最初的預(yù)備隊(duì)員到執(zhí)行神舟七號(hào)飛行任務(wù),再到如今再赴蒼穹,16年間,他一步一個(gè)腳印,掌握了精湛的技能,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),練就了踏實(shí)、穩(wěn)重、認(rèn)真的行事風(fēng)格。

        圖5 中國(guó)航天員湯洪波(圖/新華社發(fā) 徐部 攝)

        從湖南湘潭農(nóng)家走出來的湯洪波從小喜歡看書學(xué)習(xí),畢業(yè)后進(jìn)入空軍飛行大隊(duì),經(jīng)過8年刻苦訓(xùn)練,憑著過硬的本領(lǐng)當(dāng)上了大隊(duì)長(zhǎng)。2010年5月,經(jīng)過層層選拔,湯洪波成為我國(guó)第二批航天員。從此,他堅(jiān)持嚴(yán)格訓(xùn)練,刻苦鉆研業(yè)務(wù),一心為飛天做準(zhǔn)備。今年,他終于等來飛向蒼穹的機(jī)會(huì)。消息傳到家鄉(xiāng),全村都沸騰了,年過七旬的父母激動(dòng)地流下了淚水。

        航天員入駐空間站后,先利用一周時(shí)間整理艙內(nèi)貨物,擺放生活器具和各種裝置,對(duì)整個(gè)活動(dòng)空間進(jìn)行簡(jiǎn)單“裝修”。接著,實(shí)施兩次出艙計(jì)劃,完成4項(xiàng)任務(wù):

        圖6 8月20日在北京航天飛行控制中心大屏拍攝的神舟十二號(hào)乘組航天員聶海勝、劉伯明,此時(shí)他們剛結(jié)束出艙任務(wù),并向大家揮手示意(圖/新華社記者 田定宇 攝)

        一是開展艙內(nèi)日常管理。進(jìn)行天和核心艙在軌測(cè)試、再生生保系統(tǒng)驗(yàn)證、機(jī)械臂測(cè)試與操作訓(xùn)練以及物資與廢棄物管理。確保工作、生活設(shè)備完好、可靠,實(shí)現(xiàn)水、空氣等消耗性資源的循環(huán)再利用。

        二是開展出艙活動(dòng)和艙外作業(yè)。在機(jī)械臂的輔助下,航天員先后兩次出艙,主要進(jìn)行設(shè)備轉(zhuǎn)移、安裝、測(cè)試、維修等作業(yè),重點(diǎn)完成艙外工具箱組裝、全景攝像機(jī)抬升和擴(kuò)展泵組安裝等任務(wù)。

        三是開展科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)。做好空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備的組裝和測(cè)試,按程序開展空間應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等試驗(yàn),以及相關(guān)科普宣傳教育活動(dòng)。

        四是做好個(gè)人健康管理。航天員按計(jì)劃開展日常的身體鍛煉,定期監(jiān)測(cè)、維護(hù)和評(píng)估自身健康狀態(tài),確保每個(gè)人在身心方面合格,能在太空環(huán)境長(zhǎng)期駐留。

        讓人驚喜的是,在這些任務(wù)中也有與青少年相關(guān)的內(nèi)容。9月6日,在軌飛行的3名航天員在“奇跡天宮,榮耀見證——中國(guó)空間站科創(chuàng)體驗(yàn)基地”首場(chǎng)活動(dòng)中,發(fā)布了科學(xué)和科幻兩個(gè)方向的“青少年搭載空間站實(shí)驗(yàn)孵化項(xiàng)目”首批選題。

        第一個(gè)研究選題由劉伯明發(fā)布:“圍繞空間生命科學(xué)與生物技術(shù)方向,利用空間站提供的長(zhǎng)期微重力、有規(guī)律的磁場(chǎng)和晝夜的快速交變以及特殊輻射等環(huán)境條件,對(duì)生命體的重力變化感應(yīng)、空間輻射下的損傷等方面進(jìn)行研究,促進(jìn)對(duì)生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解和認(rèn)識(shí)。例如,研究馬鈴薯在太空微重力環(huán)境下的形狀與地球是否一致?!?/p>

        圖7 湯洪波拍攝的核心艙臥室及北非大陸上萬家燈火的盛景

        第二個(gè)科幻方向的選題由湯洪波發(fā)布:“隨著科技的進(jìn)步,2049年上太空可能就和坐飛機(jī)一樣的便利。如果你是設(shè)計(jì)師,你會(huì)如何設(shè)計(jì)未來的空間站呢?需要同學(xué)們以科學(xué)事實(shí)為依托,展開合理想象,并設(shè)計(jì)你心中未來的空間站?!?/p>

        第三個(gè)是附加題,由聶海勝發(fā)布:“大家知道中國(guó)空間站的伙食非常好,熱菜、涼菜、甜點(diǎn)品類齊全,但還沒做到應(yīng)有盡有,不同地區(qū)有著不同的美食和文化,有些特產(chǎn)還不能上太空。所以我出的題是‘請(qǐng)同學(xué)們將自己家鄉(xiāng)特有的美食封裝成符合航天標(biāo)準(zhǔn)的太空食物’?!?/p>

        這些來自航天員的題目,將由老師指導(dǎo)青少年以空間站搭載的科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為依托,自主設(shè)計(jì)搭載對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

        天和核心艙的活動(dòng)空間是天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的3倍,總?cè)萘窟_(dá)110立方米,相當(dāng)于一套精致的別墅。主要分為睡眠區(qū)、工作區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、鍛煉區(qū)、太空廚房及就餐區(qū)6個(gè)區(qū)域,完全能保障3名航天員的日常起居。對(duì)此,我國(guó)“航天達(dá)人”楊利偉回想自己當(dāng)年在太空的生活空間,欣喜地感嘆:“我太羨慕了!”

        航天員們?cè)诤诵呐搩?nèi)具體怎么生活呢?

        睡眠在微重力的太空環(huán)境中,人和其他物品一樣輕如鴻毛,隨時(shí)會(huì)飛起來。晚上,為更好地休息,航天員會(huì)鉆入像膠囊一樣的睡袋里,睡袋被掛在艙壁上,一是防止航天員睡覺過程中在核心艙中亂飄,二是通過拉緊睡袋對(duì)身體施加一定壓力,讓航天員獲得安全感。

        此外,空間站環(huán)繞地球快速飛行,1天要經(jīng)歷16次日出,而按照規(guī)定,航天員應(yīng)與地面同步作息,他們?cè)撊绾芜m應(yīng)天上“晝夜不分”的情況呢?對(duì)此專家表示,航天員在睡眠區(qū)看不到日出日落,能保證正常的休息時(shí)間,一般為8小時(shí)左右。

        就餐核心艙內(nèi)事先儲(chǔ)備了120多種航天食品,其中還有魚香肉絲、宮保雞丁等傳統(tǒng)菜品,營(yíng)養(yǎng)均衡,葷素搭配,能長(zhǎng)期保鮮。在就餐區(qū)配備有食品加熱箱、小冰柜、特制飲水機(jī)和折疊桌,讓航天員感受到家的溫暖。用餐時(shí),航天員們需要把飯菜擠進(jìn)嘴里,以防從舌尖飛出來。

        保健人在太空,容易出現(xiàn)心血管異常、肌肉萎縮和骨質(zhì)流失等情況,因此,在鍛煉區(qū)配備有太空跑臺(tái)、太空自行車和拉力器,便于航天員日常鍛煉。

        在天上生活3個(gè)月,不能不洗澡。由于從地面運(yùn)來的水極其珍貴,加之處于失重環(huán)境,因此航天員不能像在地面那樣沖澡,而是要用噴頭把水噴到身上,再用毛巾擦拭。

        圖8 3名航天員在核心艙內(nèi)打乒乓球

        娛樂為了排解在太空中的寂寞,航天員可通過裝在艙內(nèi)的Wi-Fi設(shè)備從網(wǎng)上收看節(jié)目,與親人視頻聊天,互發(fā)電子郵件等,還可以讀書、看錄像、打乒乓球等。

        1991年5月,蘇聯(lián)航天員謝爾蓋·康斯坦丁諾維奇·克里卡列夫在太空兢兢業(yè)業(yè)工作,誰知,他的祖國(guó)解體了,國(guó)內(nèi)亂成一團(tuán),竟然忘了飄蕩在太空的航天員。直到美國(guó)向他們送上一批物資,克里卡列夫才沒有被餓死。當(dāng)然,這種失誤后來極少發(fā)生,但它為載人航天的安全性提出了更高的要求。

        圖9 蘇聯(lián)航天員謝爾蓋·康斯坦丁諾維奇·克里卡列夫

        我國(guó)始終把保護(hù)航天員的生命安全作為最高信條,在神舟十二號(hào)飛行任務(wù)的任何階段都有保護(hù)航天員安全的預(yù)案和措施。

        1.發(fā)射階段

        如果火箭出現(xiàn)失火、爆炸或其他意外故障,神舟十二號(hào)飛船在其上部逃逸塔的幫助下,可以迅速將航天員帶離危險(xiǎn)區(qū),并依托降落傘實(shí)現(xiàn)人員安全著陸。

        2.飛行階段

        在自主飛行過程中,當(dāng)發(fā)生艙內(nèi)失火、艙內(nèi)失壓等緊急故障時(shí),神舟十二號(hào)飛船可以隨時(shí)應(yīng)急返回地球,既可以在地面人員的控制下計(jì)算返回參數(shù),又可以由飛船自主控制返回。

        3.對(duì)接階段

        神舟十二號(hào)飛船在與空間站天和核心艙自動(dòng)對(duì)接的過程中,如果發(fā)生相對(duì)位置、相對(duì)姿態(tài)的測(cè)量控制設(shè)備故障,導(dǎo)致不能進(jìn)行自動(dòng)對(duì)接時(shí),可轉(zhuǎn)由航天員手動(dòng)控制飛船,通過攝像機(jī)圖像進(jìn)行人工對(duì)接。

        4.??侩A段

        ??靠臻g站期間,當(dāng)空間站發(fā)生嚴(yán)重威脅航天員生命的事故,導(dǎo)致不能繼續(xù)進(jìn)行組合體飛行時(shí),神舟十二號(hào)飛船具備隨時(shí)緊急撤離空間站、安全返回地球的能力。

        5.返回階段

        與空間站分離后,當(dāng)飛船返回艙沖向地球表面時(shí),神舟十二號(hào)飛船配置了兩套降落傘,當(dāng)一套出現(xiàn)問題時(shí),另一套降落傘可以隨時(shí)頂上去,起到減速緩沖的作用。

        此外,航天員素質(zhì)也是應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。我國(guó)航天員都選自戰(zhàn)斗機(jī)飛行員,實(shí)飛經(jīng)歷達(dá)千小時(shí)以上,他們駕駛技術(shù)高超,凌空經(jīng)驗(yàn)豐富,具有強(qiáng)健的體質(zhì)、良好的心理素質(zhì)和緊急情況下的快速應(yīng)變能力。被選入航天員后,他們還要經(jīng)過生存技能、操作技能、排險(xiǎn)技能、逃生技能等嚴(yán)格訓(xùn)練,最后通過生理機(jī)能、特殊環(huán)境耐受力和太空適應(yīng)性等方面的嚴(yán)格篩選,才有資格駕乘飛船上天。

        延伸閱讀:

        中國(guó)航天員的英文名

        我們知道,國(guó)際上一般稱“航天員”為“astronaut”,但你知道嗎,中國(guó)航天員有自己的專屬英語名——taikonaut。

        據(jù)了解,“taikonaut”的詞根“taiko”來自“太空”的拼音,目前該詞已被牛津詞典收錄,釋義為“Chinese astronaut”,即“中國(guó)宇航員”。

        作為僅有的三個(gè)能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)載人航天的國(guó)家,美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)的航天員的稱呼各不相同。美國(guó)或其他國(guó)家一般稱航天員為“astronaut”,俄羅斯稱其為“cosmonaut”,這個(gè)詞源自俄語中的“宇宙”。隨著中國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展,外國(guó)媒體也逐漸開始使用“taikonaut”稱呼中國(guó)航天員。

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