2021年11月8日,神舟十三號(hào)航天員乘組翟志剛、王亞平成功完成出艙全部既定任務(wù),出艙活動(dòng)取得圓滿成功,王亞平成為中國首位出艙的女航天員。翟志剛從神舟七號(hào)首次出艙,到十三年后再次出艙,感慨萬千,每一次出艙的背后,都灑下了航天員和無數(shù)幕后英雄的辛勤汗水。那么,為了出艙的那一刻,航天員們都要在地面上經(jīng)歷哪些訓(xùn)練呢?今天就一起去了解下吧!
每一位航天員在進(jìn)入太空?qǐng)?zhí)行出艙活動(dòng)之前,都要在地面經(jīng)歷一番“魔鬼式訓(xùn)練”。通過這番訓(xùn)練,航天員可熟知艙外航天服和氣閘艙的結(jié)構(gòu)、布局、性能及工作原理,熟練掌握相關(guān)設(shè)備的操作技能,包括故障的識(shí)別、判斷與處理;熟練掌握正常出艙程序和應(yīng)急故障處置程序,確保出艙活動(dòng)順利實(shí)施。
航天員每次出艙執(zhí)行的任務(wù)都不同,因此出艙任務(wù)訓(xùn)練的內(nèi)容也是不確定的,要根據(jù)航天員艙外作業(yè)的具體任務(wù)來定,但一些通用科目的訓(xùn)練是相對(duì)確定的,如操作技能、出艙程序等。除理論學(xué)習(xí)外,航天員主要在出艙程序訓(xùn)練模擬器、模擬失重訓(xùn)練水槽、艙外服試驗(yàn)艙、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練器這四個(gè)設(shè)備上,進(jìn)行艙外航天服和氣閘艙出艙活動(dòng)相關(guān)設(shè)備的操作訓(xùn)練及出艙程序訓(xùn)練,包括正常操作和程序訓(xùn)練,以及故障的識(shí)別、判斷和處理訓(xùn)練。
出艙程序訓(xùn)練模擬器
出艙程序訓(xùn)練模擬器可以模擬艙外航天服和氣閘艙相關(guān)設(shè)備在使用過程中的大部分狀態(tài),如艙外航天服壓力制度、服裝和設(shè)備的物理界面、顯示參數(shù)、操作特性、操作信息等,可以給航天員提供逼真的身體觸覺、視覺和聽覺環(huán)境,還能模擬典型故障,如艙外航天服故障、氣閘艙相關(guān)設(shè)備故障、艙門檢漏儀器故障等,可供航天員進(jìn)行正常出艙程序訓(xùn)練和故障處置程序訓(xùn)練。
模擬失重訓(xùn)練水槽
模擬失重水槽可為航天員提供與太空失重環(huán)境相似的訓(xùn)練環(huán)境,有利于航天員進(jìn)行出艙活動(dòng)訓(xùn)練,特別是艙外行走、出艙裝配和維修等艙外作業(yè)的訓(xùn)練。模擬失重訓(xùn)練水槽的規(guī)模十分龐大,可將1∶1的空間站或飛船模型放置其中。訓(xùn)練時(shí),潛水員可以通過調(diào)整航天員水槽訓(xùn)練服上的配重鉛塊數(shù)量或位置來進(jìn)行配平,以便調(diào)整航天員的姿態(tài)。通過在模擬失重訓(xùn)練水槽訓(xùn)練,可讓航天員熟練掌握失重狀態(tài)下身體的運(yùn)動(dòng)與姿態(tài)控制,以及出艙活動(dòng)操作的特點(diǎn)、方法、技巧,包括開關(guān)艙門、出艙、進(jìn)艙、艙外行走、艙外作業(yè)(如安裝新的設(shè)備、修理和更換部件)等。
艙外服試驗(yàn)艙
艙外服試驗(yàn)艙能模擬出近似真空的空間環(huán)境,是航天員出艙活動(dòng)訓(xùn)練的重要設(shè)備。航天員在艙內(nèi)主要進(jìn)行常壓和低壓條件下的正常出艙程序訓(xùn)練和故障訓(xùn)練。從安全角度考慮,航天員需先進(jìn)行常壓訓(xùn)練,再進(jìn)行相同科目內(nèi)容的低壓訓(xùn)練。
低壓訓(xùn)練一般分53千帕低壓訓(xùn)練和10帕低壓訓(xùn)練兩種訓(xùn)練模式。53千帕低壓訓(xùn)練既可安排正常出艙程序訓(xùn)練,也可安排故障處置訓(xùn)練。10帕低壓訓(xùn)練一般是進(jìn)行正常出艙程序訓(xùn)練,期間穿插安排打開水升華器等操作。通過低壓訓(xùn)練,一方面可以考察和訓(xùn)練航天員在近似真空環(huán)境下的適應(yīng)能力和工作能力,幫助航天員突破心理障礙,讓他們?cè)谛睦砩献龊脠?zhí)行出艙活動(dòng)任務(wù)的準(zhǔn)備;另一方面也可使航天員了解真實(shí)低壓環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷、服裝溫度調(diào)控等情況。
虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練器
虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練器能夠完整地模擬出航天員的在軌工作情形及出艙活動(dòng)狀況等,航天員還可通過它與地面人員進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練。每次上天之前,航天員乘組至少要進(jìn)行2~3次出艙全流程演練。
除了上述提到的各類針對(duì)性專項(xiàng)訓(xùn)練,航天員還需要進(jìn)行身體力量訓(xùn)練,該訓(xùn)練包括上肢力量訓(xùn)練和核心力量訓(xùn)練。航天員在太空失重環(huán)境中開展工作,或進(jìn)行艙外作業(yè)(攀爬、設(shè)備安裝等)時(shí),主要依靠的是上肢力量,因此,航天員在上肢力量訓(xùn)練中不僅要練,還要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,測(cè)算要達(dá)到的具體標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)了解,科學(xué)家將中國航天員的上肢力量數(shù)據(jù)與皮劃艇、體操等專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)后,發(fā)現(xiàn)航天員的數(shù)據(jù)不亞于專業(yè)運(yùn)動(dòng)員。