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太空33天干啥:培养植物 首次失重心血管功能研究

2016-10-18 13:13   浏览:653 次    来源:中新网
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又是一个梦想放飞的金秋,又是一个历史性的时刻。

此刻,神舟十一号载人飞船搭载着2名航天员,奔向茫茫太空中的中国新“家”天宫二号。

这是神舟载人飞船第6次出征,每一次出征都是一次跨越:“神五”1人1天,“神六”2人5天,“神七”3人3天,“神九”3人13天,“神十”3人15天。此次,“神十一”将在太空飞行33天。

全新征程,挑战前所未有——“时间之长、任务之多,对航天员及其生活保障等,都提出了更高要求。”载人航天工程航天员系统副总设计师黄伟芬说。

此行前路漫漫,此行任重道远。让我们跟随专家的解读,感受这趟充满挑战的旅程。

失重挑战——

长期“倒立”的感觉不好受

当你看到航天员飘浮的画面,一定会认为失重是很美妙的事。其实,当航天员进入失重状态,看似轻松的飘浮状态,不是人们想象中那般惬意。

太空失重,是航天员在天上工作生活的最大挑战。在地球,完全的失重状态是无法模拟的。即使是世界最先进的失重飞机大动作飞出一个抛物线,最多也只有30秒的失重体验。在模拟失重训练水槽中,航天员水下训练数小时,依然会感受到重力。“再真实的模拟训练也不能反映天上的失重状态,人们常说的天地之别就是这个意思。”之前有过两次飞天经历的航天员景海鹏说,一旦真正进入太空,航天员的感觉是全新的。

几乎每名新航天员都要经历这样一个场景:飞船进入轨道后,人的体液和血液从下肢向头部涌,会感到头部发胀、眼压增大。景海鹏描述这种感觉类似地面倒立。“对于航天员来说,必须尽快适应这种状态。”

“应对失重首先要培养良好的太空习惯,否则你会像瓷器店里的牛一样冒失。”这是景海鹏给新航天员陈冬的一条建议。在舱内活动,任何接触造成的反推力都能轻松把人弹开,航天员不仅要学会手脚并用地固定身体,还要养成物品使用后归位的太空习惯。

心理挑战——

对航天员心理素质要求更高

“神十一”只有2名航天员,任务期却达到前所未有的33天。“人少了,时间长了,对航天员心理素质提出更高要求。”航天员中心航天训练模拟器研究室主任晁建刚说,长期处在密闭、狭小、隔绝的环境中,人的心理将产生负面影响,会导致工作效能下降。为此,航天员首次采用周工作制,6天工作1天休息,通过劳逸结合的方式确保任务顺利完成。

长期太空驻留,航天员会产生强烈的孤独感。一名曾驻留“和平”号空间站的美国航天员回忆说:“一段时间后,我们的谈话内容变得陈旧,我们发现对早已说过的话题,没有什么可以补充。”俄罗斯宇航员波利亚科夫曾创造了人类在空间站驻留时间最长的记录,虽然有地面专家的心理支持,但他依然“感觉自己快要抑郁”。

为营造更人性化的居住条件,天宫二号舱内色彩、光线、降噪等都做了人性化的环境布置,对地板和天花板的颜色进行了区别,墙壁采用了柔和的米白色,非常赏心悦目。

新“家”不仅环境好,娱乐更为丰富。航天员每天可以收看新闻联播,还可以欣赏电影和音乐来放松心情。首次飞天的航天员陈冬对这次太空之行早有准备,他打算在太空和景海鹏比试一下,他们将进行什么比赛,让我们拭目以待吧。

角色挑战——

航天员上演“百变大咖”

与以往不同的是,这次飞行任务,我国航天员将扮演多种角色,既要担任“驾驶员”“科学家”,又要充当“医生”“工程师”,是名副其实的“百变大咖”。

角色一:驾驶员。驾驶太空飞船与开飞机大不一样。从神九开始,航天员必须学会手动完成飞船与天宫的交会对接。他们紧盯屏幕,精准驾驶飞船一点点逼近,直到两个航天器对接成功。

角色二:科学家。天宫二号是最忙碌的空间实验室,航天员在天上将开展空间材料制备和空间植物培养实验,航天员变身科学家,角色的转变希望给我们带来更多惊喜。

角色三:医生。航天员将首次在太空对自己进行B超检测。要知道,专业医生需训练一年才能临床操作,而航天员只用几个月就已熟练掌握。

角色四:工程师。这次任务要验证在轨维修的可行性,接下来,我们会看到,航天员操纵天宫二号上的机械臂,进行拧螺丝、拆卸设备等维修操作。

“一名航天员担负多重角色的状况是暂时的。”黄伟芬说,空间站建成后,载人飞行将实现常态化,不同类型的航天员会补充进来,专业分工会越来越细。

协同挑战——

紧密配合才能完成任务

仰望星空,组合体只是浩瀚宇宙中的渺小载体。很难想象,如此遥远的距离,航天员之间、天地之间是如何实现紧密协同的?

漫长的太空旅行,航天员要保证协同配合,才能圆满完成任务。航天员景海鹏透露,任务期间,他们之间分工明确,而且有一整套的协调程序,保证他们能够相互补位、配合紧密。“在天上,我们要百分之百信任对方,但不能百分之百依赖对方,只有发挥双方优势,才能确保我们每一个动作,发送的每一条指令都是准确无误的。”陈冬如是说。

天地协同也将迎来挑战。“在太空,航天器的内部运转、航天员工作生活、载荷实验展开推进,这些都需要飞控中心协调。因为样样都想占用好资源,所以天地协同的统筹是很难的。”北京航天飞行控制中心副主任李剑说,“我们做了一个复杂的协同程序,一旦任务有冲突,会用最优策略安排,按优先级先后去化解,确保各项任务有序推进。”

生活挑战——

衣食住行样样是技术活

老百姓常说,生活里衣食住行一个都不能少。这次任务,航天员将在太空生活一个月。在失重状态下,航天员的衣食住行将面临哪些挑战?

衣:在太空,穿衣可比在地面费时费力得多,航天员首先要固定好身体,以免“飘”走。新“家”并不具备洗衣条件,所以每名航天员携带了7套航天服,每4天更换一次,这并不好受。为此,在航天服内衬方面,科研专家下足了功夫,既能保暖也增加了舒适性;新研制的企鹅服,通过对航天员的肌肉产生力的刺激,从而避免航天员肌肉萎缩。

食:长时间飞行任务,航天员可能面临胃口不佳。为保证饭菜营养又可口,航天食品营养专家准备了100多种食物,鱼香肉丝、宫保鸡丁等各种菜式应有尽有,航天员可以尽情享用美味佳肴。吃什么解决了,怎么吃同样重要。航天食品营养研究专家曹平透露,新“家”首次配备了多功能平台,这样航天员如同在地面一样可以端盘上桌。

住:在太空居住绝对是技术活。睡前,航天员需固定好睡袋,以免睡着后在舱内飘荡。太空昼夜交替比地面快,这可能会导致睡眠紊乱。新“家”专门设置了睡眠区,躺在睡袋里,航天员可以享受私密空间。清洁卫生方面同样有所改善,航天员可以使用含水量更多的湿巾进行自我清洁,集便袋内气压低于舱内,可以防止气味扩散。

行:长期驻留国际空间站的航天员,他们的脚底光滑,脚背却磨出茧子,这是因为他们要经常勾着脚限制器进行舱内活动。相比天宫一号(微博),新“家”增加了软扶手,地面也换成了硬质地板,这样既方便航天员舱内活动,又有了一种脚踏实地的感觉。

健康挑战——

面临多种太空病考验

太空病是航天员的健康大敌。一名美国航天员从太空返回地面后,在庆功会上曾两次晕厥摔倒。在特殊的太空环境下,人的心血管、肌肉、骨骼会发生变化,甚至病变。

“失重心血管问题是我这次最关心的。”航天医学基础与应用国家重点实验室副主任曲丽娜说,在太空,血液首先往头部、上肢转移,航天员会不同程度出现心血管调节紊乱、功能失调的症状,而在第30天前后,心血管系统将经历最大反应期,这是航天员要面临的一道“坎”。

随着驻留时间的延长,航天员肌肉萎缩程度将更为明显。期间,航天员可以通过自行车功量计、拉力器等器材加强锻炼,最新研制的太空跑台等待航天员的检测,这些都可以有效对抗肌肉萎缩。

持续性骨丢失也是长期太空飞行的重要问题。景海鹏说:“在太空,航天员的骨头会变得越来越脆,发生骨折的风险更大,仅靠运动锻炼不足以起到防护作用。”为此,航天医学专家研制了骨丢失对抗仪,每天穿戴20分钟,帮助航天员有效抑制骨丢失。

测通挑战——

天地实时通信一“线”牵

如果把飞船比作风筝,飞控中心的专家就是手握风筝线的人,而测控通信链路就是这根至关重要的“线”。

天地通信是一大考验。各种数据、调度指令、语音和视频通话等信息,在万里之遥的天地间顺利传输,这是非常复杂的系统工程,任何节点发生错漏,都会导致无法挽回的后果。

“天地通信的传输速度已能满足各种发送需求,航天员与地面无障碍通信即将成为现实。”李剑说,航天员进入天宫二号后,可以与地面实时通话,还能与家人开展视频通话。天宫二号还增加了邮件下行功能,方便航天员自由收发邮件。

另一个考验是测控。天宫二号轨道高度将达到393公里,与空间站的轨道高度相当。因此,在天宫一号验证过的定轨数据、轨控策略都需要做大规模调整。此外,在组合体期间将释放伴星,届时将对三个飞行器同时实施测控,这样高强度的测控还是第一次。

实验挑战——

太空之旅变得异常繁忙

从来没有哪一次载人飞行像这一次,航天员直接参与的实验如此之多:首次由航天员直接操作的空间材料制备实验、首次“从种子到种子”的空间植物培养实验、首次在轨维修实验、首次失重心血管功能研究、首次太空脑机交互实验……

大量在轨实验操作,将使33天的太空之旅变得异常繁忙。“航天员要把各学科专家的想法、目标、理念在太空实践,再把样本带回来,任务非常艰巨。”谈及此次任务,景海鹏有压力但更有信心。

从来没有哪一次载人飞行像这一次,对航天员知识储备的要求如此之高。在轨实验涉及空间技术、空间应用、航天医学等众多学科,学科跨度之大前所未有。黄伟芬说,为了掌握各学科实验的相关理论和操作技巧,每名航天员累计进行了超过3000小时的学习和训练。

“天宫二号是我国首个空间实验室,众多在轨实验意义非凡。”黄伟芬说,这次任务就是要充分发挥空间实验室的作用,探索前沿理论和技术,考验航天员在轨实验能力。(记者王通化邹维荣张新段江山)

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