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神七,咱们到太空走一趟

北京大学地球空间科学学院教授 焦维新 《环球人物》杂志社记者 路琰 《 环球人物 》(

    9月6日,中国载人航天工程办公室新闻发言人宣布,神舟七号(以下简称“神七”)载人航天飞行任务,将于9月25日至30日择机实施。这比原计划提前了至少半个月。目前,执行“神七”载人航天飞行任务的各大系统,已进入最后准备阶段。 

    早在6月份,就有官方消息说,担负飞行任务的“神七”航天员飞行乘组已经确定,由3名航天员组成,另有3人担任候补。任务实施期间,3名航天员中的2人将进入飞船轨道舱,身着舱外航天服完成出舱活动准备,然后,其中1人出舱进行太空行走——这将是此次飞行的最大看点之一。 

    那么,谁将成为“神七”最终的“乘客”?谁将成为第一位在太空漫步的中国人?他们准备好了吗? 

    不准在外就餐,不准与身份不明的人接触,不准暴露自己的身份,不准个人开车,不准驾驶摩托…… 

    本刊记者拨通了中国空间技术研究院新闻处处长崔伟光的手机。他一听记者的问题与“神七”有关,便立刻挂掉了手机,改用固定电话:“有关‘神七’的话题,我们不要在手机里谈论。”但即便换了电话,崔伟光也只是一再重复说:“发射之前,不安排任何采访。” 

    此前,原载人航天工程载人飞船系统总设计师戚发轫曾对媒体透露,包括杨利伟、费俊龙和聂海胜在内,共有14名男航天员在为“神七”接受培训,但“神七”要搭载的3名航天员,要到飞船发射前才会确定,“应该说,人人都有机会”。 

    14名航天员都有随“神七”“飞天”的机会,意味着他们都要接受相关训练。 

    沿北京八达岭高速路前行,出北安河出口,向西行驶10分钟,就到了“中国北京航天城”。在这个名叫“唐家岭”的地方,占地约3500亩的航天城内外戒备森严。14名航天员就是在这里接受训练的。 

    航天城内,航天员们居住的房子都是红色的,因此被称作“红房子”。“红房子”是航天城这个禁区中的禁区,航天员从星期一到星期五都住在这里。“红房子”外有重兵把守,如果有人试图偷看或拍照,警卫们会“很客气”地请他(她)立即离开。航天员的个人情况对大多数航天城内的工作人员也严格保密。 

    这些航天员除了要严守军队纪律,还要严格遵守《航天员管理暂行规定》,其内容苛刻得有些不近人情:不准在外就餐,节假日期间不准私自外出,不准与身份不明的人接触,不准暴露自己的身份,不准抽烟喝酒,不准个人开车,不准驾驶摩托……不仅如此,他们一日三餐吃什么都是营养医师说了算,食物还要留样保存,多数食品要到指定的商店采购,蔬菜都来自京郊的绿色蔬菜基地。 

    床、转椅和秋千成了“恐怖刑具”,离心机的转动使他们的面部严重扭曲,“游泳”结束后累得拿不动筷子…… 

    14名航天员虽然过着“没有自由”的生活,但没有一个人不希望自己成为坐在“神七”里的幸运儿。 

    在成为航天员之前,他们几乎都是战斗机飞行员。有意思的是,这14名“小伙”清一色身高1.70米,体重都在65公斤上下;都出生在上世纪60年代,大多来自农村;都有10年以上的驾龄和超过1000小时的高空飞行经验。 

    那么,这些战斗机飞行员是怎样变成航天员的呢? 

    在飞船上升阶段,航天员要承受火箭加速带来的巨大噪声和超过航天员体重5倍的超重;在轨飞行阶段,他们又将面对失重和宇宙辐射;在返回阶段,他们将再次经受超重,还要耐受高热——在飞船重返大气层时,高速飞行的返回舱与大气摩擦,将产生几千摄氏度的高温,尽管返回舱采用了高效防热材料,但仍无法避免一定程度的温度上升;着陆时,他们还要经受最后一关——强大着陆冲击力的考验。这四道关对人体承受能力的要求非同寻常,因此,14名航天员都必须接受严格的体能及心理训练。 

    床、转椅、秋千,这些原本非常普通的物件,在航天员训练中心,却摇身一变成了“恐怖刑具”。 

    先说床。在飞船进入轨道的最初几天里,航天员体内的血液会因失重而向头部转移。为了提高对失重环境的适应能力,“神七”航天员需要接受一种特殊的卧床训练——在一张特制的倾斜床上,头朝下躺着。其间,这张床会变换各种低位角度,来调节他们体内的血液分布。参加这种训练时,航天员往往会出现面部充血和肿胀、鼻塞、头痛等症状。尽管如此,他们仍要学会在这种状况下进食、饮水、睡眠和清洁个人卫生。 

    航天城里的转椅,坐上去绝对不会感到轻松。它能够做360度的快速旋转,同时上下、前后摆动。它一旦被启动,就开始加速,最快时大约每2.5秒就能转一圈。转椅前方有一块绘着黑白相间图案的大幕布,转椅每转一圈,幕布上的图案就闪动一次。人在飞速转动的转椅上,过不了一会儿,就会感到头晕眼花、心脏狂跳。转椅训练主要用于检查航天员的前庭功能,以及增强他们对运动病和眩晕的耐受能力。 

    这里的秋千也不是为了唤起航天员对美好童年的回忆。它的外观颇似汽车的“驾驶舱”。启动时,秋千在高达数十米的钢架的保护下,被四条钢臂凌空提起,荡起高度达8米;同时,在电磁力的作用下,它不断摇摆晃动,摇摆幅度达15米。 

    与离心机相比,床、转椅和秋千带给航天员的“痛苦”根本就算不了什么。有报道称,北京航天城里有亚洲规模最大的载人离心机,其旋转手臂长8米,最前端是一个椭圆形不锈钢封闭吊舱,航天员们就呆在这个舱里。离心机开始旋转后,航天员身体承受的过载,能达到其体重的8到9倍。此时,他们的面部肌肉会因受到牵引而严重变形,呼吸也会变得异常困难,同时眼泪会止不住地往外流。这一状态往往要持续40至50秒。在离心机里的训练,主要是为了模拟载人航天器上升和返回时的持续超重状态,使航天员具备在超重环境下正常操纵飞船和通信系统的能力。 

    即将发射的“神七”所执行的关键任务是太空行走。航天员出舱活动时,在太空中处于失重状态,因此,加强对他们的失重训练显得尤为重要。目前,世界各国航天员进行失重训练,主要是利用失重水槽。在水槽中,航天员穿着特制的舱外活动训练服,进行出舱活动模拟训练,其感觉与在太空中并无太大差别。这样的行走训练看似简单,实际上极其耗费体力,每次结束训练,航天员都会累得连筷子都拿不动。 

    航天员完成太空行走,要经过至少八个步骤,其间必须经受骤冷骤热、微流星体及轨道碎片撞击、热辐射等考验 

    如果说“神七”航天员在地面上的训练可以用“磨难”二字来形容,那么,其太空行走绝对称得上是“历险”。 

    严格讲,“太空行走”其实并不是行走,因为太空中根本就没有路。它指的是航天员身着舱外航天服,在航天器舱外进行作业,以及依靠自身携带的生命保障系统,在月球、火星等其他天体表面进行科学探索的“舱外活动”。那么,“神七”航天员的太空行走,将经历哪些步骤呢?答案是八大步: 

    第一步是选择窗口。 

    飞船进入太空后,航天员通常需要2天左右的时间,来适应太空飞行过程中的微重力环境,之后就可以根据舱外的太空环境,选择太空行走的“窗口”(太空行走的最佳时间间隔)。 

    通常,专家们会根据以下几个因素来选择“窗口”:要有效避开太阳爆发性活动期、南大西洋辐射异常区,以及较大的空间碎片,以免对航天员的身体和安全造成伤害;太阳的光照条件要适中,否则,从零上120多摄氏度到零下100多摄氏度的巨大温差,将对航天员及舱外航天服形成巨大挑战。 

    此外,为确保太空行走的过程能被完整、有效地监控、记录下来,飞船及航天员最好是在地面站能够测控、覆盖的范围内活动。 

    第二步是进入气闸舱。 

    “神七”将搭载3名航天员,在进行太空行走前,其中两名航天员进入气闸舱,另一名则留在返回舱内,负责监视飞船的运行状态。 

    气闸舱是“神七”实现关键性技术突破的具体体现之一,是专门供航天员进入太空或由太空返回舱内所用的气密性装置。它有两个气闸门,与密封座舱连接的是内闸门,另一个是可通向太空的外闸门。当航天员准备出舱活动时,通常先给内闸舱加压,随后通过内闸门进入气闸舱。 

    第三步是穿舱外航天服。 

    舱外航天服是本次“神七”技术创新的另一个关键点。它由舱外压力服、真空屏蔽隔热服和背包式生命保障系统组成,结构复杂,科技含量很高,俨然一个小型航天器。目前,我国自主研发的舱外航天服已经制成,但此前我国曾从俄罗斯购买了全套的舱外航天服,究竟让“神七”航天员穿着哪套舱外航天服进行太空行走,将由专家们研究决定。 

    舱外航天服是航天员进行太空行走时的“保护伞”。太空中,阳光照射之处的温度可高达120多摄氏度,而背着太阳的一面,温度又会降到冰点以下。如此骤冷、骤热的变化,对舱外航天服的材料及防护层提出了特殊的要求:它必须能防止真空、热辐射等对人体的危害,必须具有气密、承压、隔热、调温和抗微流星体及轨道碎片的性能,还要具有完整的生命保障系统以及一定的在轨机动能力等。 

    第四步是吸氧排氮。 

    综合多种因素考虑,舱外航天服内的气压往往小于一个大气压。气压的降低会带来新的问题:如何保证航天员的生理健康。 

    由于人体血液中融有一定的气体,人在进入低压环境时,这些气体(特别是氮气)就会分离出来,在血管内形成气泡。过大、过多的气泡会压迫人体内部的组织,从而引发皮肤瘙痒、关节或肌肉疼痛、咳嗽和胸闷等疾病,严重时还会出现中枢神经系统症状等,这就是航天医学中所说的“减压病”。 

    为解决这一问题,航天员在出舱前,要先在纯氧环境中停留一定的时间,使体内氮气释放出来,以减少发生“减压病”的几率。这个过程被称为“吸氧排氮”。 

    第五步是打开外舱门,开始进行太空行走。 

    前四个步骤完成后,航天员便可以通过泄压阀泄压,在气闸舱内的气压与外太空的接近时,安全地打开舱门。留在舱内的航天员,负责在舱外同伴“行走”过程中出现意外时伸出援手。 

    由于舱外环境极端恶劣,所以,太空行走充满了风险。以往其他国家航天员进行的太空行走,虽然没有出现过重大事故,但航天服制冷系统失灵、航天员身体不适、外舱门不能关严、航天服被微流星体局部损坏等小问题却不断出现。 

    “神七”航天员进行的太空行走,将是中国人的首次太空漫步,其主要任务是检验太空行走设备、积累相关经验。所以,其在舱外停留的时间估计在半小时左右,而且不会远离飞船。 

    第六步是释放小卫星。 

    太空行走结束后,航天员会从气闸舱中取出小卫星,并将其释放到太空中。它将承担起监测飞船运动状态和进行其它科学观测的任务。这一步骤是本次太空行走计划特意安排的。 

    第七步是返回气闸舱。 

    航天员成功释放小卫星,圆满完成本次太空行走任务后,会打开气闸舱的外闸门,返回气闸舱,然后关闭外闸门,打开压力气瓶的开关,向气闸舱内充气,使其复压。 

    第八步是返回主舱。 

    当气闸舱的压力与主舱平衡时,航天员便可以通过内闸门返回主舱,为太空行走画上完美的句号。

神七,咱们到太空走一趟
人类首次太空行走纪实