新“太空出差三人组”不一样

2022-11-23 05:30本刊综合
发明与创新 2022年3期
关键词:翟志刚亚平神舟

本刊综合

中国空间站“天宫”又迎来了新访客!

2021年10月16日0时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约582秒后,神舟十三号载人飞船进入预定轨道,顺利将航天员翟志刚、王亚平、叶光富送入太空。新“太空出差三人组”正式开启太空之旅。

当天6点56分,神舟十三号载人飞船成功完成与中国空间站天和核心舱的径向交会对接,与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱(船)组合体。新“太空出差三人组”顺利进入中国空间站。

2021年10月17日9时50分,新“太空出差三人组”成功开启货物舱舱门,并顺利进入天舟三号货运飞船。

2021年11月8日1时16分,经过约6.5个小时的出舱活动,他们密切协同,圆满完成了出舱活动全部既定任务。

…………

相比由航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波组成的“太空出差三人组”,新“太空出差三人组”很不一样。他们由男航天员和女航天员组成,翟志刚担任指令长,每个人都有不同的身份。他们出差时间长达6个月,会按计划完成各项工作,验证一系列关键技术。值得一提的是,他们还在太空过春节!

新“太空出差三人组”成员介绍

翟志刚:

图1

1966 年10 月出生,现为中国人民解放军航天员大队特级航天员,专业技术少将军衔。曾任空军某中心飞行教员,安全飞行950 个小时,被评为空军一级飞行员。1998 年1 月,入选我国首批航天员。2003 年9 月,入选神舟五号飞行任务备份航天员。2005 年6 月,入选神舟六号飞行任务备份乘组。2008 年9 月,执行神舟七号飞行任务并担任指令长,同年11 月,被中共中央、国务院、中央军委授予“航天英雄”荣誉称号,并获“航天功勋奖章”。2013 年1 月,入选神舟十号飞行任务备份航天员。2019 年12 月,入选神舟十三号飞行任务乘组并担任指令长。

王亚平:

图2

1980 年1 月出生,现为中国人民解放军航天员大队一级航天员,大校军衔。曾任空军航空兵某师某团副大队长,安全飞行1567 个小时,被评为空军二级飞行员。2010 年5 月,入选我国第二批航天员。2012 年3 月,入选神舟九号飞行任务备份航天员。2013 年6 月,执行神舟十号飞行任务,同年7 月,被中共中央、国务院、中央军委授予“英雄航天员”荣誉称号,并获“三级航天功勋奖章”。2019 年12 月,入选神舟十三号飞行任务乘组。

叶光富:

图3

1980 年9 月出生,现为中国人民解放军航天员大队二级航天员,大校军衔。曾任空军航空兵某师某团司令部作战训练股空战射击主任,安全飞行1100 个小时,被评为空军一级飞行员。2010 年5 月,入选我国第二批航天员。2019 年12 月,入选神舟十三号飞行任务乘组。

任务不一样

与之前的飞行任务相比,神舟十三号载人飞行任务具有特殊性,注定是一次载入史册的载人航天任务。

图4 神舟十三号载人飞行任务标志

历时最长

神舟十三号载人飞行任务是中国历史上历时最长的一次载人航天任务。航天员翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站生活和工作长达6 个月。6 个月是很多国家航天任务的标准持续时间,但对于中国航天员来说是首次。

神舟十三号载人飞行任务是空间站关键技术验证阶段第六次飞行任务,也是该阶段最后一次飞行任务。新“太空出差三人组”顺利返回后,中国载人航天工程将进入中国空间站建造阶段。

任务更多

神舟十三号载人飞行任务是中国空间站建设期间的第二次载人飞行任务。那么神舟十三号载人飞行任务与神舟十二号载人飞行任务有什么不同呢?

因为飞行的时间更长,新“太空出差三人组”进行的科学研究实验项目比“太空出差三人组”做的实验项目更多。除了开展一系列空间科学实验和技术试验外,他们还要测试中国空间站建造和运营的关键技术、择机进行在轨遥操作交会对接任务、出舱活动、进行科普教育活动等。其中遥操作就是航天员在空间站遥控一个航天器与空间站进行对接,这是神舟十三号载人飞船的一项特殊任务。开展系列科普教育活动的目的是充分利用长期航天飞行机会,普及航天科学知识,弘扬科学精神,服务国家大政方针,活动内容包括空间站航天员日常生活、空间站专项技术、专题科学知识、科学小实验以及系列主题活动等。

那么翟志刚、王亚平、叶光富在执行任务时是如何分工的呢?

他们三人共同完成任务,有的负责主操作,有的负责辅助的操作和提醒、帮助,具体的分工他们会根据实际情况进行安排和适当的调整。

你知道吗

神舟十三号载人飞行任务的主要目的是:

开展机械臂辅助舱段转位、手控遥操作等空间站组装建造关键技术试验;

进行2~3次出舱活动,安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置,为后续空间站建造任务作准备;

进一步验证航天员在轨驻留6个月的健康、生活和工作保障技术;

进行航天医学、微重力物理领域等科学技术试验与应用,开展多样化科普教育活动;

全面考核工程各系统执行空间站任务的功能性能,以及系统间的匹配性。

特别的训练

神舟十三号载人飞行任务重且特殊,要想完成这些任务且适应太空生活,新“太空出差三人组”需要进行一系列的航天训练。

超重耐力训练

超重耐力训练是模拟载人航天器上升和下降时的持续超重状态,训练航天员的超重耐力以及在超重条件下操纵飞船和通信的能力。这种训练是对航天员自我极限的极大挑战,每次持续时间为40 秒至50 秒。

训练时,航天员坐在高速运转的离心机座舱内,要承受8 倍重力加速度,相当于8 倍自身重量压在身上,往往面部肌肉会变形,呼吸困难,眼泪控制不住地往外流。同时,航天员还要练习腹肌和鼓腹呼吸等各种抗负荷动作,判读信号,回答提问。

航天员的手边有一个红色按钮,航天员如果撑不住了,可以按下这个按钮停止训练。但是,从来没有航天员按过这个按钮。

模拟太空行走训练

模拟太空行走训练是在模拟太空失重的条件下进行舱外活动的训练。这种训练需要航天员穿着重达200 千克的水槽训练服到水下进行。

那么在水下要训练多久呢?有这样一个比例关系,如果在太空中要进行5 个小时的工作,那么在水下就要训练50 个小时。每次在水下训练4~6 个小时,相当于跑完一个马拉松。训练结束后,体重甚至能减轻2 千克,吃饭的时候,手抖得连筷子都拿不稳。

图5 叶光富穿水下训练服前沟通话音(孔方舟 摄)

前庭功能训练

转椅训练主要用于训练航天员的前庭功能,以及增强他们对运动病和眩晕的耐受能力。训练时,航天员要戴着眼罩坐在能多轴晃动的特殊转椅上,头、脚及双臂被固定住。转椅启动后,每2 秒钟左右就会转一圈,这会严重刺激人体的前庭器官。一般人坐上去不到1 分钟就会感到头昏眼花,心脏狂跳,甚至呕吐,而航天员要坚持10 多分钟才算合格。

图6 2021 年3 月14 日,王亚平参加人船联试(孔方舟 摄)

电动秋千训练也是用于训练航天员的前庭功能的。电动秋千是一个高十几米的钢架,钢架下悬吊着一个方形小厢,看起来像海盗船。秋千荡起时,方形小厢前后能荡出15 米,每次持续15 分钟,令人极其难受。

除了以上这些训练,还有震动训练、听力训练、着陆冲击训练和应急救生训练等。航天员的常规训练一共有八大类,100 多个项目,数千个训练单元,而且心理素质训练、理论知识学习也是必不可少的。

在接受采访时,叶光富说道:“针对性的心理训练也很有特点。每个人面临的任务不同,在乘组团队之间的相容性、心理共情等方面,我们需要互相配合,通过别人的眼神和自己的理解完成训练科目。”

新增的训练

针对可能新增的计划外重要维修任务,形成了天地协同支持保障的工作模式,通过增加在轨训练,加大在轨训练力度,确保航天员以最佳的技能状态应对各项正常及应急任务。

比如,针对神舟十二号乘组两次出舱活动后的飞行程序优化、新增26项出舱预案、出舱操作要点和注意事项等,神舟十三号乘组进行了专项培训;针对新增8 项在轨试/实验研究、货运飞船遥操作交会对接试验、机械臂辅助货运飞船转位试验等项目进行重点训练;针对1 舱3 船状态下新增故障模式,完成了应急处置操作手册的桌面推演、多重故障并行投入等多种形式的实战化训练。

女航天员的训练内容、要求和标准与男航天员的基本一样。新“太空出差三人组”磨合训练,形成了高度默契的协同能力。

图7 2021 年3 月31 日,叶光富参加工效实验(孔方舟 摄)

另一个身份

新“太空出差三人组”除了是参与神舟十三号载人飞行任务的航天员,每个人还有不同的身份哦。你们猜猜是什么!

指令长翟志刚

“中国太空漫步第一人”

2008 年9 月27 日16 时41 分,身穿“飞天”舱外航天服的翟志刚在浩瀚宇宙迈出了中国人太空行走的第一步。从此,茫茫太空有了中国人的足迹。

在19 分35 秒的太空行走中,他“走”了9165 千米,在当时被新闻媒体称为中国“飞得最高、走得最快”的人。这是翟志刚个人的一小步,也是中国人和平利用太空的一大步。

看似顺利出舱活动的背后,是一场惊心动魄的生死考验。当翟志刚费尽周折打开舱门,慢慢爬出轨道舱时,轨道舱却响起了刺耳的火灾警报声。飞船火灾是全世界航天员在太空最怕遇到的事故。发出警报的第一时间,轨道舱内的刘伯明和返回舱内的景海鹏检查了所有设备,没有发现火灾。此时轨道舱处于真空状态,理论上是不可能发生火灾的。但可怕的警报声一直在响。在生死未卜的风险压力下,翟志刚和同伴临时改变了出舱程序,先从舱内取出五星红旗,进行太空漫步和舱外展示,再将固定在飞船舱外的实验样品送回舱内。

尽管事后分析表明,轨道舱火灾警报只是一场虚惊,但这种在巨大风险面前的临时调整,反映了翟志刚强大的心理素质和意志力。

“宇宙级梗王”

翟志刚性格外向,自带东北人特有的幽默细胞。和他打过交道的科研人员评价,但凡他出现的场合都充满欢乐。

2019 年,翟志刚接受记者采访讲述“太空漫步”的故事,因不断爆梗被网友称作“宇宙级梗王”。

谈及飞船发射时的感受,翟志刚说:“好像有人在我屁股后面‘咣’的一脚,把我从正面踢到反面,完了之后就悬在那儿了……”回忆“太空漫步”,他说:“我顺着脚底下往下一看,我的天啊,这咋整?太深了,老远了,深不见底啊!我可得抓住啊……我一看飞船也是悬空的,地球也在天上悬着,无依无靠啊,我都怕地球从空中飘跑了……”

“太空玫瑰”王亚平

中国首位“太空教师”

你们还记得9 年前那位在太空授课的中国女航天员吗?没错,她就是王亚平。

图8 2013 年执行神舟十号飞行任务的王亚平在天宫一号目标飞行器内进行首次太空授课

“大家好,我是王亚平,本次授课由我来主讲……”2013 年6 月20 日上午10 时04 分,在距离地球300 多千米的天宫一号目标飞行器中,身着蔚蓝色舱内工作服的王亚平如美人鱼般轻轻一跃,向摄像机镜头缓缓飘来,为全国8 万余所中学的6000 多万名师生进行太空授课。她和聂海胜、张晓光三人完美配合,在大约40 分钟的时间内先后顺利展示了质量测量演示、单摆运动演示、陀螺演示、水球演示、水膜演示等5 个基础物理实验,并通过天地连线与地面课堂师生进行互动交流。

这堂精彩的太空授课在数以万计的青少年心中埋下了科学种子。之后,王亚平收到了很多位学生的来信,她也专门去过很多学校跟学生交流,学生们对太空的向往和对科学探索的热情陡增。

王亚平因“太空教师”被大众熟知,这次再度问鼎苍穹,她又多了很多“首个”标签:中国首个进驻空间站的女航天员、中国首个驻留时长达6 个月的女航天员、中国首个出舱的女航天员。而且,这次她又进行了太空授课。

知识卡片

女航天员上天有什么优势?

●女航天员的雌激素水平和镁的代谢能力优于男航天员,体内铁含量低,所以被认为比较适合长期在太空生活,不易出现铁中毒、血栓、血管痉挛和心率紊乱。

●相比男航天员,女航天员的感觉更灵敏,心思更细腻,适合做一些细致、需要耐心的空间科学实验。对于那些需要精细操作技巧的工作,她们的表现也更出色。

●女航天员考虑问题更周全,处理问题更注意方式方法,语言表达和沟通能力也比较强,能积极地调节气氛,并为乘组带来活力,有助于提高整个团队的工作效率。

●女航天员能够以自身为对象开展以女性为主的航天医学和空间科学生命研究,为以后长期载人航天做准备。

“新面孔”叶光富

第一个参加中欧航天员联试的中国航天员

在加入中国第二批航天员队伍11 年后,叶光富第一次执行太空任务。但这并不是他首次在公众面前亮相。

2016 年7 月7 日14 时30 分,在意大利撒丁岛,6 名满身泥土的航天员从探险6 天6 夜长达162 个小时的洞穴中欢呼着走出。其中,一张帅气的中国面孔格外引人注目——他是航天员叶光富。

作为中国航天员代表,叶光富与来自美国、俄罗斯、西班牙、日本的5 名航天员共同参加了欧洲航天局组织的为期15 天的洞穴训练。

图9 2016 年,叶光富与来自美国、俄罗斯、西班牙、日本的5 名宇航员参与洞穴训练

撒丁岛的高山深处有着巨大的喀斯特地貌地洞,阴冷潮湿的洞穴险象环生。那里没有阳光、没有声音,连食物的选择也十分有限。这种与太空类似的极端环境,是评估和锻炼航天员能力的理想场所。

叶光富穿着探洞服,头戴携有探照灯的安全头盔,背负装有各种任务所需设备的背包每天负重行进5 个小时以上。作为关键项目探测组的负责人,他带领小组成员完成了2 个洞穴、总距离约600 米的勘测任务,发现了令人震撼的“杰里科大厅”和一段长约500 米的洞穴分支并获得该洞穴一处通道的命名权。最终,叶光富和整个团队一起战胜了种种困难,并从庞大的地下迷宫中安全回归。

在任务后期,叶光富将勘测得来的所有数据进行下载、整理、分析,生成了3D 洞穴地图,为以后训练留下宝贵资料。

太空生活真奇妙

在中国空间站生活6 个月,新“太空出差三人组”的伙食如何?住得舒服吗?它们会怎么安排自己的生活?告诉你们,他们过得有滋有味哦。

戴浴帽洗头

浴帽可以用来洗头呢。

图10 翟志刚在洗头

他们戴上特制的浴帽,揉搓,揉搓,再揉搓……一下子就把头发洗干净了。

着装更加多样

翟志刚、王亚平和叶光富配有很多种类的衣服,如舱内工作服、休闲服等。由于空间站任务时间较长,会赶上春节等节日,所以他们还有节日服。太空处于失重环境,他们的各类衣服会按照周期配换。

这次,王亚平的舱外航天服是定做的,重量轻,更合身,有利于灵活出舱,减少身体消耗。

食品一个星期不重样

新“太空出差三人组”吃什么呢?

翟志刚、王亚平和叶光富分别来自黑龙江、山东和四川,所以他们对食物的偏好有所不同。考虑到航天员个性化的饮食需求,为了让他们吃得好,又吃不腻,中国航天员科研训练中心航天营养与食品研究室根据他们的喜好有针对性地准备了专属食谱。比如,他们给翟志刚准备了东北炖菜,给王亚平准备了海产品,给叶光富准备了成都风味等。考虑到女性生理的特殊性,还特别给王亚平准备了巧克力、甜点和补血用品。

空间站任务的航天食品种类丰富,共有127 种,包括主食、副食、饮料、调味品等,能做到一个星期不重样。

翟志刚、王亚平和叶光富会在太空中过春节,那时,他们会吃饺子,饺子加热即食,有猪肉白菜馅、鲅鱼馅和黄花菜馅的。不过,他们在太空中如何包饺子,要等到春节才能揭晓哦。

住得舒适

天和核心舱小柱段的主要作用是为航天员提供生活起居,会进行情景照明,上厕所的配套装置也进行了升级和更新,比如对女航天员大小便收集系统的高度距离进行了调整。

王亚平的座椅是根据她的身材特制的,让她无论在飞天还是返回时乘坐都比较舒适。

新“太空出差三人组”携带了一些福字、春联和中国结等,将在春节装饰中国空间站。

业余生活丰富

如何安排业余时间?每个人都有自己的方案。

翟志刚下载了影视剧和歌曲,还带了笔墨纸砚准备写毛笔字,增加生活的乐趣。

王亚平携带了乐器、照片和视频,还给两位男航天员提前准备了新年礼物。在2022 年北京冬季奥运会或者 2022 年春节期间,王亚平有望为大家带来乐曲演奏,给大家一个惊喜。

叶光富除了携带个人喜爱的东西,还带了家人为他准备的一些“神秘物品”,到时候他会揭晓哦。此外,他还带了一些小乐器,想在太空闲暇之余学习乐器。

星空浩瀚无比,探索永无止境,中国航天人奔向星辰大海的脚步永不停歇。他们一次次出色地完成任务,在茫茫太空留下了坚实的脚印,中国载人航天事业实现了跨越式发展。致敬航天英雄,致敬中国航天!

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