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神舟13号看点大盘点:中国空间站迎来首位女航天员,连续逗留时间长一倍

文汇 徽标 文汇 4 天前
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视频截图

2021年10月16日,我国将发射神舟13号飞船,把!翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入我国“天宫”空间站的“天和”核心舱。

这次任务与神舟12号的任务有显著不同。例如,神舟13号载人飞船采用自主快速交会对接的方式,首次径向停靠空间站;届时中国空间站将实现核心舱、2艘货运飞船、1艘载人飞船共4个飞行器组合运行;航天员将首次在轨驻留6个月;

中国女航天员将首次进驻中国空间站,王亚平将成中国首位出舱的女航天员,神舟13乘组将包括中国首次出舱的男女航天员;

在神舟12号任务的基础上,进一步开展更多的空间科学实验与技术试验,产出高水平科学成果;

实施任务的飞船、火箭均在发射场直接由应急待命的备份状态转为发射状态。

这些不同,也是我们将面临的挑战。为中国航天加油!

这次任务最大的看点有两个:一是中国空间站迎来了首位女航天员,并且出舱作业;二是神舟13号乘组在“天和”核心舱的连续逗留时间比神舟12号乘组长一倍,即在太空生活和工作6个月,这是我国航天员首次在太空逗留这么长时间。因此,不少人会问,男女航天员的选拔和培养有哪些不同?女航天员在太空有什么优势?航天员和飞船延长在太空的逗留时间会遇到怎样的挑战?

1男女航天员选训基本一样

由于载人航天活动具有任务艰巨、技能复杂、环境特殊和危险性大等特点,所以对航天员的生理条件、心理素质要求都很高,否则难以完成航天任务,女航天员也不例外,因此男女航天员选拔、训练的标准与基本是一样的,没有专门针对女航天员的选拔和训练标准。只不过在选拔女航天员时多了一项妇科检查,怀孕的不行。

不过因受政治、技术等因素的影响,男女航天员的选拔标准有时确有不同。例如,苏联第一批女航天员的选拔就没有完全采用男航天员的选拔标准,当时男航天员都是从战斗机飞行员里选拔,而苏联的世界太空第一女捷列什科娃是从跳伞运动员中选出来的,这可能与当时苏联没有女战斗机飞行员、返回舱返回落地前需要航天员跳伞、捷列什科娃政治面貌好等因素有关。

空间站问世以后,由于航天员执行的任务越来越复杂,所以对航天员进行了分工。其中驾驶航天器的飞行专家都是从战斗机飞行员中选拔,而在舱内外维护、维修航天器的任务专家就不一定了。

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现在,全世界女航天员数量只占航天员总数的10%,并且大多是任务专家,这是由于男女在生理和心理上等方面确实存在一定差异。例如,女性脂肪多,血红蛋白质量少,平均身高矮,体重轻和有氧运动能力低。不过,有关女航天员在载人航天活动中的作用,美苏的看法不一致。

例如,美国经过大量载人航天活动后认为:女性有能力承担航天任务,她们在载人航天活动的某些方面感觉更加敏锐,心思更细腻,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。

另外,因为女性在太空失重环境中雌激素和镁的代谢方面优于男性,体内铁的含量和产生的废物也较低,所以不易出现血栓、铁中毒、血管痉挛、心律紊乱等问题,更适合长期载人航天。

基于这些,近10多年来,美国女航天员越来越多。

但苏联/俄罗斯认为,女性身体弱,体力差,难以耐受航天的恶劣环境和完成太空行走等重体力工作,所以至今苏联/俄罗斯只有4名女航天员上过天,并主要为了政治目的,夺取世界航天第一。不

过,俄罗斯看法正在改变对女航天员的看法,俄罗斯航天员大队目前有29航天员,其中1名是女性,叫基基娜,她有望在2023年打破女性驻留太空的国家纪录,在国际空间站值守188天。原纪录是孔达科娃创造的,但她是累计2次总时长178天。目前女性连续驻留太空的世界纪录是美国女航天员科赫创造的,时间为328天;女性累计驻留太空的世界纪录是美国女航天员惠特森创造的,3次总时长为666天。

2在轨时间长带来的影响

这次我国航天员乘组和“神舟”飞船都将首次在轨连续驻留6个月,这样会对航天员、空间站和飞船带来什么影响?

国外航天员长期驻留太空的经验表明,在空间站内生活、工作的时间越长,太空环境对人的生理和心理影响就越大。

例如,在生理方面会,长期太空生活使航天员的骨质脱钙和肌肉萎缩的更厉害。因为受微重力环境影响,作用于人体承重骨的压力骤减,同时,肌肉的运动减少,对骨骼的刺激相应减弱,骨骼血液供应也相应减少。这些会导致骨质脱钙并经肾脏排出体外,骨丢失严重。因此航天员易出现骨折,并使体液中钙的含量增高,继而引起肾结石和软组织钙化。

另外,肌肉的运动减少也会导致航天员的肌肉出现废用性变化,即萎缩,飞行时间越长,肌萎缩越严重。所以航天员返回地面后,常感觉全身无力,站立、行走都很困难。

为此,目前所采用的应对措施有:一是加强锻炼,每天用功率自行车、跑步机和拉力器等多种器械锻炼2小时,包括上肢和下肢等各个部位的运动;二是经常穿企鹅服,这种压力服穿上它会迫使人的任何活动都很费力;三是可使用下体负压装置,使人的体液向下流;四是服用特殊药物,补充水盐,加强营养和维生素的补充;五是对肌肉进行电刺激,用“太空按摩仪”协助航天员进行肌肉疲劳恢复和肌肉力量训练;六是进行飞行前适应性训练;七是地面出舱要用椅子抬着航天员,不要相互拥抱。八是进行科学的恢复性疗养。

在轨驻留时间的延长对航天员的心理也会产生较大影响。例如,和平号某乘组航天员在天上生活和工作1年后性格就发生了变化并吵架。

所以,在航天员训练中,心理训练贯穿整个训练过程中。心理训练就是培养航天员良好的职业个性和心理品质,为完成长期驻留太空奠定良好的心理基础。它包括:心理健康教育;放松训练;表象训练;心理相容训练;狭小环境适应性训练等。其中的表象训练是使航天员想象某些操作方法、过程、要领、应急措施;心理相容训练的目的是掌握与人沟通的技能,学会缓和人际关系、消除摩擦方法。

在航天员乘组的选拔中,心理相容性是选拔乘组时考虑的重要因素。这次神舟13号乘组有女航天员,所以对于乘组的心理调解有一定作用。

航天员上天后也可用心理舒缓系统、听音乐,看电视等方法调解心理,或与地面心理医生、家人交流。

目前,“国际空间站”上的长期考察组也是6个月一轮换,这是既考虑了太空环境对航天员的生理和心理影响不要太大,也考虑了发射载人飞船的成本,现已公认是一个比较合适的时间。从第二批乘组开始,我国航天员乘组都将6个月一轮换

3这次还要完成哪些任务

根据任务安排,这次航天员乘组和飞船要在核心舱上连续逗留6个月,为此,要深入验证几项技术:

一是深入验证航天员长期驻留保障技术。要考核空间站再生式生命保障系统、空间站的物资补给、空间站航天员健康管理等航天员长期驻留的各项保障技术,能否很好地支持航天员乘组在轨6个月的生活和工作。在物资补给的保障方面,通过征求神舟12号航天员的意见,对天舟3号的上行各类物资的货包进行了标识。在货包上有很多彩色的蝴蝶带,比如绿色的是食品,深蓝色的是设备,浅蓝色的是物资,这样在远处看一眼就能知道要找的货在什么地方,缩小了范围。

二是深入验证“神舟”飞船长期驻留保障技术。由于停留时间长,所以从神舟12号起,为适应空间站复杂构型和姿态带来的复杂外热流条件,对飞船的热控和供电方案都进行了专项设计。例如,飞船使用了一种新型低吸收-低发射热控涂层,它具备抵抗高能紫外辐照、高能粒子与电离辐射以及原子氧轰击的攻击。这次要看看“神舟”飞船在轨6个月后的状态,掌握最新的数据,以便改进。

三是掌握航天员长期驻留太空的生理和心理变化规律,生活和工作经验,为此后每个乘组都长期驻留6个月打基础。

四是虽然神舟12号飞船任务圆满完成,但一两次的成功不代表成熟,所以要通过神舟13号乘组进一步掌握航天员与机械臂共同完成出舱和舱外操作的技能。

五是要继续检验在东风着陆场不同季节的搜索回收能力。

这次由于航天员在轨逗留时间长1倍,所以他们可以开展更多的空间科学实验,尤其是能进行需要航天员较长时间逗留才能进行的复杂实验。

“天和”核心舱已装载几个空间科学实验柜,每个科学实验柜相当于一个综合性的研究实验室。据悉,核心舱几个科学实验柜已由神舟12号航天员组装、调试好,并辅助开展了一些测试实验。因此,神舟13号航天员可以直接用这些实验柜开展科学实验了。

核心舱内的人系统研究机柜具备进行生理学检测和行为学检测的能力,支持开展长期空间环境条件下生理效应、人的能力研究和以发展新型防护技术为目标的实验。在太空,航天员常把自己作为研究对象,开展航天医学研究,为改善人长期在太空生活质量提供依据,理论和实践证明这是科学有效的。神舟13号乘组将利用驻留太空时间长这个有利条件,把自己作为研究对象,全面开展航天医学研究。

核心舱内的高微重力实验柜内的微重力达到1×10-7g,它用于开展相对论物理实验和引力物理实验。

在地面上用容器冶炼时,高温下的容器会对承载熔体引入杂质,容器本身也难以承受超高温。如不用容器承载溶体,而利用航天器内的微重力使熔体在悬空的状态下进行冶炼,就可以规避用容器冶炼带来的问题,核心舱内的无容器实验柜就是这种实验装置。它通过静电方式控制悬浮的溶体,通过激光器来加热熔化不同的样品,高熔点样品温度可以达到3000℃以上,这样就能冶炼出非常纯净的新型材料。在实验过程中,航天员对无容器材料实验柜的在轨操作主要是进行样品盒更换。实验过程中不需要航天员进行直接操作,主要通过注入指令执行,地面工作人员可以实时监控实验开展。

作者:庞之浩

编辑:许琦敏 沈湫莎

责任编辑:任荃

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