田地
北京時間2022年11月30日7時33分,神舟十四號航天員乘組順利打開“家門”,熱情歡迎遠道而來的神舟十五號航天員乘組。隨后,勝利會師的兩個航天員乘組,一起在中國人自己的“太空家園”里留下了一張足以載入史冊的太空合影。之后,兩個航天員乘組的6名航天員共同在空間站工作、生活5天,完成各項既定任務(wù)和交接工作。
隨著“太空家園”的不斷建設(shè)、發(fā)展,越來越多的中國航天員將進入空間站工作,未來可能會有中國航天員飛往月球、火星執(zhí)行載人航天任務(wù)。那么,要成為航天員需要哪些必備條件呢?
航天員往往是萬里挑一,各個國家選拔航天員的標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。中國的航天員選拔分為五個階段:基本條件選拔、臨床醫(yī)學(xué)和心理選拔、基本條件復(fù)核、家庭情況調(diào)查、綜合評定,主要標(biāo)準(zhǔn)可以概括為身體和生理機能好、飛行技術(shù)過硬、心理素質(zhì)強。
從工作任務(wù)的角度看,航天員可以分為兩類。第一類是航天駕駛員,主要任務(wù)是駕駛載人航天器,一般從具有豐富經(jīng)驗的空軍飛行員中選拔。第二類是科學(xué)技術(shù)人員,他們負責(zé)執(zhí)行各種空間任務(wù),如在軌道上施放衛(wèi)星或從軌道上回收、修理衛(wèi)星,進行空間物理探測、空間醫(yī)學(xué)研究和空間加工實驗等。一般來說,這類航天員不必具有駕駛飛行器的技術(shù)和經(jīng)歷,但必須具有某種科學(xué)技術(shù)專長。
航天員必備的具體條件:身高不能超過1.75米,體重輕于80千克;不能患有色盲癥;在工程、物理、生物或數(shù)學(xué)等學(xué)科取得學(xué)士、碩士或博士學(xué)位;掌握一門外語;能駕駛飛機,有100小時以上的飛行經(jīng)驗(對航天駕駛員而言);體格強健。
無論是航天駕駛員還是科學(xué)技術(shù)人員,都必須接受嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)檢查,主要參照飛行員體格檢查進行。此外,還要調(diào)查個人的既往健康情況,如有無隱性神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能紊亂;在體檢中要全面而細致地檢查心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、前庭功能、視覺和聽覺功能等。
在心理素質(zhì)方面,需要考察個體的感知能力、邏輯思維、記憶力、注意力、靈活性和動作能力、心理活動等。
不過,在選拔航天員的標(biāo)準(zhǔn)中,身體條件方面的要求是最為嚴(yán)格的,主要有以下多項指標(biāo)需要檢查。
1.心肺功能檢查。要進行立位耐力和運動負荷試驗,以觀察候選者心肺功能的生理生化指標(biāo),選用最佳心肺功能者。
2.前庭功能檢查。采用轉(zhuǎn)椅、秋千等方法,選出前庭植物神經(jīng)反應(yīng)穩(wěn)定性好的候選者。
3.超重耐力(過載)檢查。采用人體離心機進行超重耐力檢查,以選拔能較好承受超重耐力的候選者。
4.失重飛行檢查。飛機作拋物線飛行,使人處于失重狀態(tài),選出對失重反應(yīng)良好的候選者。
5.低壓缺氧耐力檢查。在低壓艙內(nèi)篩選,排除缺氧耐力差和低壓敏感者以及易暈厥者。
6.振動耐力檢查。排除對振動過于敏感者。
7.隔絕環(huán)境適應(yīng)性檢查。以此評價在異常環(huán)境而又無外界刺激的情況下,候選者的適應(yīng)力和相互合作的能力。
8.高溫和寒冷耐受性檢查。以確認候選者可否在航天飛行過程中耐受高溫和寒冷。
經(jīng)過這些項目檢查后,醫(yī)務(wù)人員會對檢查的結(jié)果進行單項分析和綜合評定,以確認候選者是否合格。
當(dāng)然,要成為航天員除了體格強健,還要過“心理關(guān)”。心理素質(zhì)的考評有多種方法,包括多種問卷調(diào)查、當(dāng)面心理訪談,還會對個性心理、智力、認知和心理運動能力進行測試等。
航天員的門檻之高可以從超重耐力和前庭功能檢查窺見一斑。
早期的載人航天器在主動飛行和返回飛行階段,要經(jīng)受6~8倍的重力加速度,因此航天員大都從空軍飛行員或試飛員中選出。后來,載人航天器的力學(xué)環(huán)境大為改善。航天飛機乘員的超重耐力要求為3倍的重力加速度,對航天員體格方面的其他要求也相應(yīng)降低。即便如此,也有很多人難以通過這一關(guān)。
在進入太空的過程中,人體要經(jīng)受沖擊性加速度產(chǎn)生的過載作用。載人航天器借助火箭起飛,在起飛時加速度較小,隨著火箭不斷上升,加速度會越來越大,在火箭熄火瞬間達到最大值。在載人航天器返回時,脫離軌道再次進入大氣層,又會遇到巨大的峰值減速度。在加速度或減速度值超過一個重力加速度時,會因慣性力加大而產(chǎn)生過載作用,也稱為超重。過載作用可引起疼痛、意識短暫喪失,造成各種機械性損傷,如組織器官變形、撕裂等,嚴(yán)重時可導(dǎo)致死亡。所以,航天員必須具備一定的承受過載的能力。在選拔過程中,會采用離心機測定受試者的橫向(胸-背向)和縱向(頭-盆向)的超重耐力。研究發(fā)現(xiàn),超重耐力也可以經(jīng)過訓(xùn)練,逐步提高。
優(yōu)秀的前庭功能對于航天員執(zhí)行任務(wù)也非常重要,因為前庭功能適應(yīng)性強的人在失重狀態(tài)下航天運動病的發(fā)病率更低。航天運動病包括腹部不適、面色蒼白、流虛汗、頭暈、眼花、惡心,嚴(yán)重時會嘔吐。航天史料記載,有半數(shù)以上的航天員入軌后會患上這種病,這是因為前庭功能失調(diào)所致。
前庭是人體平衡系統(tǒng)的主要末梢感受器官,位于頭部的顳骨巖部內(nèi)。人耳分為外耳、中耳和內(nèi)耳,前庭位于人的內(nèi)耳中,是內(nèi)耳器官之一。前庭負責(zé)感知人體空間位置,人即便在行進的車中閉上眼睛不看窗外,也能感知車的加速、減速或轉(zhuǎn)彎。前庭感知器官如果出現(xiàn)問題,就會影響人的感知能力,產(chǎn)生眩暈感。70%的眩暈病都是由于前庭系統(tǒng)不協(xié)調(diào)所致。
在選拔航天員時,一般采用轉(zhuǎn)椅、秋千或?qū)Χ科鞴龠M行溫度刺激等手段檢查前庭器官的敏感性和穩(wěn)定性。如果穩(wěn)定性強,則可以視為在這一生理功能上過關(guān)。
過去,我國對航天員的年齡要求為20~45歲,現(xiàn)在,年齡更大的人也可以成為航天員。神舟十四號乘組航天員為陳冬、劉洋、蔡旭哲,神舟十五號乘組航天員為費俊龍、鄧清明和張陸。比較而言,神舟十五號乘組航天員的平均年齡是歷次執(zhí)行任務(wù)的航天員中最大的,費俊龍58歲、鄧清明57歲、張陸47歲,三人平均年齡為54歲。即便與神舟十四號乘組的陳冬、劉洋、蔡旭哲相比,平均年齡也較大。在執(zhí)行任務(wù)時,陳冬44歲、劉洋44歲、蔡旭哲46歲,平均年齡為44.6歲。
年齡對身體條件有一定影響,年輕力壯意味著身體條件更好,無論是呼吸系統(tǒng)功能、心血管功能,還是肌肉骨骼的負重能力,都是年輕人勝于中年人,更勝于老年人。蘇聯(lián)在選拔航天員時,就更傾向于挑選年輕人。最年輕的蘇聯(lián)航天員是戈爾曼·季托夫,1961年8月進入太空時還不到26周歲;其次是加加林,進入太空時27歲。在20世紀(jì)60年代,蘇聯(lián)航天員的年齡主要在26~28歲。
不過,此次神舟十五號航天員乘組平均年齡在50歲以上,可見年齡對于進入太空已經(jīng)不受特別限制了。這也意味著,未來的太空探索、太空旅游也可以對老年人開放。
在人類探索太空的歷史中,年齡最大的航天員來自美國。小約翰·格倫生于1921年7月18日,他在1962年2月20日首次乘坐友誼7號航天飛機執(zhí)行太空任務(wù),成為第一位進入地球軌道,第三位進入太空的美國航天員和第十五位進入外太空的人。那一年,他41歲。1998年,在77歲高齡之時,格倫又乘坐發(fā)現(xiàn)號航天飛機再次飛入太空,執(zhí)行修建哈勃望遠鏡的任務(wù),在太空工作、生活了9天。這一壯舉讓他成為了進入太空最年長的人類。2016年12月8日,格倫在俄亥俄州立大學(xué)韋克斯納醫(yī)學(xué)中心去世,享年95歲。
隨著科技的進步,在探索星辰大海的過程中,航天員受到的限制會更小,飛行過程會更加舒適。未來,一定會有越來越多的人完成飛天夢。
【責(zé)任編輯】張小萌