2021年11月8日,神舟十三号航天员乘组翟志刚、王亚平成功完成出舱全部既定任务,出舱活动取得圆满成功,王亚平成为中国首位出舱的女航天员。翟志刚从神舟七号首次出舱,到十三年后再次出舱,感慨万千,每一次出舱的背后,都洒下了航天员和无数幕后英雄的辛勤汗水。那么,为了出舱的那一刻,航天员们都要在地面上经历哪些训练呢?今天就一起去了解下吧!
每一位航天员在进入太空执行出舱活动之前,都要在地面经历一番“魔鬼式训练”。通过这番训练,航天员可熟知舱外航天服和气闸舱的结构、布局、性能及工作原理,熟练掌握相关设备的操作技能,包括故障的识别、判断与处理;熟练掌握正常出舱程序和应急故障处置程序,确保出舱活动顺利实施。
航天员每次出舱执行的任务都不同,因此出舱任务训练的内容也是不确定的,要根据航天员舱外作业的具体任务来定,但一些通用科目的训练是相对确定的,如操作技能、出舱程序等。除理论学习外,航天员主要在出舱程序训练模拟器、模拟失重训练水槽、舱外服试验舱、虚拟现实训练器这四个设备上,进行舱外航天服和气闸舱出舱活动相关设备的操作训练及出舱程序训练,包括正常操作和程序训练,以及故障的识别、判断和处理训练。
出舱程序训练模拟器
出舱程序训练模拟器可以模拟舱外航天服和气闸舱相关设备在使用过程中的大部分状态,如舱外航天服压力制度、服装和设备的物理界面、显示参数、操作特性、操作信息等,可以给航天员提供逼真的身体触觉、视觉和听觉环境,还能模拟典型故障,如舱外航天服故障、气闸舱相关设备故障、舱门检漏仪器故障等,可供航天员进行正常出舱程序训练和故障处置程序训练。
模拟失重训练水槽
模拟失重水槽可为航天员提供与太空失重环境相似的训练环境,有利于航天员进行出舱活动训练,特别是舱外行走、出舱装配和维修等舱外作业的训练。模拟失重训练水槽的规模十分庞大,可将1∶1的空间站或飞船模型放置其中。训练时,潜水员可以通过调整航天员水槽训练服上的配重铅块数量或位置来进行配平,以便调整航天员的姿态。通过在模拟失重训练水槽训练,可让航天员熟练掌握失重状态下身体的运动与姿态控制,以及出舱活动操作的特点、方法、技巧,包括开关舱门、出舱、进舱、舱外行走、舱外作业(如安装新的设备、修理和更换部件)等。
舱外服试验舱
舱外服试验舱能模拟出近似真空的空间环境,是航天员出舱活动训练的重要设备。航天员在舱内主要进行常压和低压条件下的正常出舱程序训练和故障训练。从安全角度考虑,航天员需先进行常压训练,再进行相同科目内容的低压训练。
低压训练一般分53千帕低压训练和10帕低压训练两种训练模式。53千帕低压训练既可安排正常出舱程序训练,也可安排故障处置训练。10帕低压训练一般是进行正常出舱程序训练,期间穿插安排打开水升华器等操作。通过低压训练,一方面可以考察和训练航天员在近似真空环境下的适应能力和工作能力,帮助航天员突破心理障碍,让他们在心理上做好执行出舱活动任务的准备;另一方面也可使航天员了解真实低压环境下的运动负荷、服装温度调控等情况。
虚拟现实训练器
虚拟现实训练器能够完整地模拟出航天员的在轨工作情形及出舱活动状况等,航天员还可通过它与地面人员进行联合训练。每次上天之前,航天员乘组至少要进行2~3次出舱全流程演练。
除了上述提到的各类针对性专项训练,航天员还需要进行身体力量训练,该训练包括上肢力量训练和核心力量训练。航天員在太空失重环境中开展工作,或进行舱外作业(攀爬、设备安装等)时,主要依靠的是上肢力量,因此,航天员在上肢力量训练中不仅要练,还要进行数据分析,测算要达到的具体标准。据了解,科学家将中国航天员的上肢力量数据与皮划艇、体操等专业运动员的数据进行比对后,发现航天员的数据不亚于专业运动员。