神七全解密:中国太空行走第一人选拔始末

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尽管照片模糊,但这确是人类太空第一走时的真实场面。资料图片

神舟七号航天员乘组集体亮相,来源cfp
作者:南方周末特约撰稿梁东元(总装备部政治部)
谁将成为中国太空行走第一人?
答案已经锁定42岁的黑龙江汉子翟志刚,他被认为是最有可能担任出舱行走任务的航天员,在历经十年磨剑和层层选拔后,先后三次入选飞天梯队的他,这次真的离太空只是一步之遥。
如果不出意外,今晚,神舟七号就将昂扬飞天。翟志刚、刘伯明、景海鹏,成为首选乘组。而候补者为费俊龙、聂海胜、陈全。
对于中国首批14名航天员而言,一旦神七飞天成功,他们中的6位有幸飞天,而其他8位,则把生命中最宝贵的1 0年献给了漫长的等待,从而立到不惑。
这是一场何其激烈的选拔,又是一段何其惊心动魄的奋斗经历。
最后的机会
如果有机会,就应该尽量让没上过天的人入选,否则的话,既不人道,也不划算。
9月初,翟志刚的妻子张淑静接受家乡记者采访时曾委婉地说,丈夫目前身体状况很好,正在紧张训练,他已经做好了一切准备,随时准备上天。
尽管没有给出是与非的答案,但其实,飞行乘组人选早在几个月前就确定下来了。翟志刚是最热门人选。
2006年11月,神六顺利飞天后,中国最早的这14名航天员们又一次走入考场,为执行神七任务接受严苛的考核与检验。
虽然考核是经常性的,他们每天的训练都有计划,每个人的表现都记录在案,但神七,依旧显得特别。
中国航天员大队成立已经十年,首批航天员们年龄越来越大,相应的飞天机会也越来越少。
按照既定的中国载人航天计划,神七飞行完成之后,暂时几年内不再安排航天员上天任务,而更年轻的航天员队伍正进入选拔阶段,下一步空间交互对接以及建立空间站的任务,极可能由年轻一代来承担,神七也许就是一些老航天员们上天的最后机会。
一般人会认为,已经上过天的人可能就不怎么想上了,但实际上费俊龙和聂海胜还是特别想上。所有人此刻都站在同一起跑线上,一切归零,重新洗牌。
已经担负领导职务的杨利伟没有参加神六和神七两次选拔。他说,这主要是上级从整个载人航天工程的总体和长远发展来考虑,今后要建立空间站,飞行任务还很多,应该有更多的战友上天飞行,积累飞行经验。
关于这一点,实现人类太空第一走的前苏联航天员列昂诺夫早先也持有同样看法。他在一次回答记者提问时说,航天员们都经过了长期艰苦的训练,人人都有非同一般的能力,如果有机会,就应该尽量让没上过天的人入选,否则的话,既不人道,也不划算。从神五到神七
杨利伟对此颇为得意,说我既是评委投票选出来的,也是计算机打分打出来的,我还是第一名。
神七航天员的选拔大部分环节其实并不陌生。2004年底,在神舟五号即将上天的前几个月,航天员们就进行了第一次上天的考评选拔。
当时的考试分为口试、笔试、实际操作三部分。大小一百多个科目,一尺多厚的各种飞行程序、技术指导手册,几百个必须张口就来的数据,大到飞行要素,小到航天食品怎么吃,航天服上的一条橡胶绳的缠绕程序都要清清楚楚。
考评委由十几名专家教授组成,分为政治思想、专业技术及心理评价、医学评价三个组。哪一环节都不可忽视,有航天员选训专家称,医学选拔是最关键的一关,生理机能选拔是最基础的一关,特殊环境耐受的选拔是最难的一关,心理选拔是最重要的一关。
除了涉及专业各个方面的笔试,最见功底的则是口试语言表达能力,以及专业熟悉程度,现场问题都是随机抽出,航天员不仅要详尽而准确地回答,还要熟练地画出流程图作讲解。
而正常飞行程序和应急故障程序的操作考核,是在模拟器上进行的。应急故障程序是最富有挑战性的,因为设置完全是随机的,且必须限制在一个很短的时间之内。任何一点闪失,都意味着失败。
在综合考虑最后考核成绩与平时训练成绩后,考评委员最终从14名航天员中挑选出5名进行强化训练。两个月之后,才选拔出真正的中国第一次飞天的首飞梯队——杨利伟、翟志刚、聂海胜。
神六飞行梯队的选拔亦复如此严苛,最终,费俊龙、聂海胜等6人入选。
如果说神五神六时的选拔尚搞了些障眼法,显得神秘,这次神七乘组选拔则是最透明的,并且提早向外界公布了相关信息。
和神五的评委打分投票有所不同,从神六开始,航天员乘组的选拔引入计算机辅助手段来参与排名选拔,神七也是一样。评委不用给航天员个人打分,而是针对专业训练、心理、身体、综合素质这些项目打分,按航天员的说法,只对项目不对人。每一项打分之后输入计算机,由计算机按照既定的标准打出最后的分数。
但岗位胜任这一项仍是投票决定,而对于具体出舱的人选也更显慎重,完全靠分数来决定也不是很科学,还是要结合专家以及教练员队伍的评价,全方位决定。
有意思的是,选拔人员按新办法,曾倒回来又把神五航天员首选梯队选拔了一次,结果首飞人员还是杨利伟。杨利伟对此颇为得意,说:“我既是评委投票选出来的,也是计算机打分打出来的,我还是第一名。”
神六任务时,6名航天员共分成了3组,这一组有问题,另一组就替换上来,是整组替换。而这次神七上天,是按人头替换,一个不行就由另一位递补上来。
选拔者说
“你不能在乎,你在乎就没法完成国家交给的这个任务。”
神七选拔从始至终强调八个字:科学合理、公平公正,拒绝任何外力干预。
神五、神六和神七因飞天任务各异,所以对航天员考核的标准、项目都有所不同,相同科目所占的权重也不一样,比如身体、心理、特因(空间运动病)训练等项目的综合排序。
但即便精密的计算机介入,14名航天员的考核结果之间,也常常是毫厘之差。
中国航天员中心负责选拔训练的主任设计师吴斌说,14个航天员,可以说人人都达到了上天执行任务的标准。但每次只能上很有限的人,谁上谁不上?一个是对任务负责,对事业负责,另一个也是对他们本人负责。
慎重的态度贯穿在神七整个选拔中。为了避免航天员偶尔一次考试失误,考官们对航天员们的评价不仅看一次,还要看一贯,不仅看一个阶段,还要看整个过程。然后进行综合评价,多次的考核成绩,多个项目的成绩,包括要看医学的鉴定结果和心理素质的评价结果,最后进行一个加权,才得出一个最终的结果。
神七这两年,航天员们都求战心切,都想上,这可能是他们最后的机会。所以,他们更刻苦、更认真,从考核结果都看得出来,都有进步。
神七航天员系统副总指挥黄伟芬说,我们并不主张航天员玩命学,而主张科学训练,要注意方法、时间、身体。
神七航天员的选拔是分初选、定选和确定三个阶段实施的。今年2月份,初选6名航天员参加神七试验任务;5月中旬,根据三个多月的训练情况,再定选其中三名正选航天员,并区分了他们在航天试验中的工作岗位。而对航天员的最后确定一般是在飞船发射前一两天进行的,一般来说,如果正选航天员状态良好、没有生病,原则上不会作出更换。“选拔最难的是你没法说出来。每个人都在用不同的角度和立场来想问题。人对自己的认识很难完全、客观。训练中会发现许多问题,你不严格要求,就保证不了航天员安全,你要求严了,就会得罪人。“但你不能在乎,你在乎就没法完成国家交给的这个任务。”黄伟芬说。
2008年2月,神七初选结果公布会上,一位落选的航天员表情比较复杂,略微沉吟了一下说,经过这么长时间的艰苦训练,经过这么多年的精心准备,我多想参加这次神七任务啊!但是,尽管我没有争取到这个机会,我们也不能袖手旁观。入选乘组的人要往前冲,我们在他们身旁也要加强训练,一定要全力以赴支持上天航天员。酒泉:等待发射的时光
作者:南方周末特约记者袁理
好雨知时节
9月20日深夜,一场罕见的大雨,落在干旱少雨的酒泉卫星发射中心,落在降雨量和蒸发量为1∶10的巴丹吉林沙漠深处。
白天对接完毕的船箭塔组合体已经顺利转运至发射区。根据预定计划,转运本应在第二天21日实施,但发射中心气象室的预报显示,21日将会有一次降雨过程,不利于转运。
转运前,风很大,所有人都在担心“头重脚轻”的火箭能否顺利转运。然而发射中心气象室主任刘汉涛却胸有成竹— —午后风力会有一个减弱过程,接近傍晚时分,风力会再次增大。
果然,下午2点10分,船箭塔组合体开始运动时,风力减小到了6米/秒,低于最低要求的小于10米/秒。
按照正常的速度,转运需要一个半小时,中途要停车检查设备和产品状态两次。但为了抢在风再次变大之前转运到位,转运只用了1小时5分钟,只停车检查一次。“各系统状态很好,检查一次就可以完全符合要求。”发射中心技术部总工程师郑永煌称。
发射塔刚刚伸出手臂抱住乳白色的火箭,风就慢慢大了起来……“不是我会神机妙算,而是我们有充分的技术手段和资料储备。”刘汉涛说,为了保障神七发射任务,气象室对三十多年的气象资料进行了研究,并采用了从气象卫星到风廓线雷达等多种现代装备。“降雨过后,发射场区会被冷空气控制,气流稳定,非常有利于发射。”刘汉涛再次预测。
问天阁最后休整
21日下午,神七飞行乘组和候补航天员已经来到酒泉卫星发射中心,入驻问天阁。
这里是他们在飞船发射前进行短期训练、医监医保、隔离检疫、登舱准备的场所,小桥流水、亭台楼阁错落有致,绿树和碧草点缀其间。
其实,早在半个多月前,航天员就曾首次进驻发射场,还进入了飞船舱内体验“实战”,熟悉发射程序,在“实战” 中,航天员各项操作准确无误,心理状态稳定,表现十分出色。
在问天阁的门口记者看到,一名哨兵站得笔直,将所有“闲杂人等”拦在门外。
据介绍,目前正对航天员实行三级隔离,不让他们随便与外界人接触,以防患上传染病。
即使是航天员系统副总设计师黄伟芬自己,进入问天阁前也要经过数道复杂的程序:先戴上口罩,进行体检,然后换上工作服、换好鞋,才能步入工作区。与航天员见面时必须保持距离,不会握手。
黄伟芬向记者透露,神七发射前这段时间,航天员每天都会进行一些飞行手册和文件的学习,然后做一些放松性的训练,主要是健身操,还有快步走、慢步走等。
她说,航天员每天都要接受体检,这主要是为了掌握他们的身体情况,做好保障。
黄伟芬说,在经过舱外服试验舱、出舱程序、飞行程序和模拟失重水槽等训练,特别是经过人、船、箭、地大型联合检查后,对圆满完成神七飞行任务充满了必胜信心。
“新闻媒体是第8大系统”
21日晚,神七任务总指挥部的各位老总——常万全、迟万春、张建启、陈求发、阴和俊、马兴瑞、王志刚,与参加神七发射报道的新闻媒体记者见面,并宴请大家。“人们都知道,我国载人航天工程有7大系统。在我看来,新闻媒体是第8 大系统。”总装备部政委迟万春首先致辞,“正是因为你们的努力和工作,使得载人航天工程深入人心,使得这一工程成为激励中华民族自豪感和凝聚力的伟大工程。”
为了这句话,现场的二百多名记者,每人多喝了两杯酒——为了高级领导不拿记者当“外人”,也为了中国载人航天事业的日益公开和透明。
参与了从神一到神七报道的一位央视记者说:“这么多记者,如此近距离地采访我国的航天发射,这在以前是不可想象的。”
他还记得,神一时,有关方面只允许发一条消息;神二时,发一条消息和一条特写……到了神五、神六时,各媒体已经开始滚动发稿和进行直播了。
这一次的公开和透明,更是到了前所未有的程度。不仅大陆二百多名记者将对发射进行直播报道,港澳台的记者还首次获准进入神秘的东风航天城,对神七发射进行与大陆媒体无差别的采访报道。
美国的NBC、台湾的TVBS、香港的《大公报》等媒体,都派出记者在发射前的5天就进入东风航天城进行采访。
席间,有人提议,所有大陆记者向两名来自台湾的记者敬一杯酒。“同为炎黄子孙,共同见证中华民族新的辉煌!” 两名台湾记者喝着喝着喝多了……一切为了民用
海外媒体对中国载人航天工程军事目的的猜疑声,也传到了发射场。
22日上午,在神舟七号航天飞行任务情况介绍会上,一位总指挥对所谓军事目的的言论进行了反驳,认为这样的报道是不恰当的。他说,迄今为止中国载人航天工程没有哪一项任务是用于军事目的。他希望媒体正确、客观、科学地进行报道。
他指出,中国载人航天工程定位为科技活动,首先是用于实现科技进步和创新,服务于经济建设,从神舟一号到神舟六号,中国科技人员进行了各种太空科研活动,比如神舟四号曾搭载蛋白质样品,并进行两种烟草融合技术的研究。
另一总设计师亦直言,中国载人航天工程的目标就是民用科技研究。
对于外界关注神舟七号开展卫星伴飞试验的任务,总设计师表示,神舟七号进入太空后,伴飞卫星伴随飞船一起飞,目的是观察飞船的飞行状况,获取飞船在轨运行图像。
一位副总设计师则解释,卫星伴飞试验同样也是一项民用科研试验活动,用于帮助提高中国的通信技术水平。他说,在进行这项试验时如何保证伴飞卫星与飞船保持适当距离安全飞行是关键,这对中国航天测控系统将是一项重大挑战。南方周末
作者:梁东元 总装备部政治部
-编者按
神七将迈出中国人的太空第一走,也许只是蹒跚的一小步,但背后却有着常人难以感受的艰难险阻甚至危险。人类上天历史近半个世纪,出舱活动达数百次,即便航天大国俄美,在攻克出舱行走难题上也非一帆风顺,而这些既往的惊险,都将增加我们对中国航天人探索精神的敬意。
“拿自己的身体去试”,“说一千道一万,你所有的工作都必须保证航天员的安全”
航天员中心除了有一支在编的航天员大队之外,还有一支不为外界所知的不列编制的模拟航天员队伍。
先当学生再当老师
神七对教员也是全新的。教员队伍先一步学习,最后根据考试成绩获取教员资格。教员更要主动参与一线试验充当模拟航天员。
和神五、神六相比,神七因为要出舱活动,在训练中会有许多新内容。这种“新”不光是针对航天员,对教员也是全新的,想让航天员训练好,教员自身首先就要搞明白。
出舱活动的相关训练工作从2005年就开始抓了,教员队伍先一步学习,讨论,掌握,一起参加考试,最后才能根据成绩获取教员资格。并且,还不仅仅是理论上弄懂,教员们更要主动参与到一线试验中去深度体验,充当模拟航天员。
对于负责选拔训练的工作人员来说,他们尤其要参加试训,有一个切身的体会,以便更好地操作和教练。杨利伟说: “教员不是任命的,要发证上岗,通过考试了,确实胜任教员资格了,你才能当航天员的教员,也只有这样,才能把航天员教对,教好。”
对于选拔和训练研究室的人来说,最开始,和神七相关的一些训练安排、训练计划大纲和细则以前都没搞过,都要做大量工作。
有时候一忙起来,经常误了吃饭。
“在平时训练当中,我们经常要进行复查,保证训练正确性,这是我们长期必做的功课,因为你不能把航天员给教错了。第一要保证教练正确,第二要保证训练的充分性。”航天员选拔训练研究室主任吴斌说。
还要保证训练的系统性,因为各个项目训练相互联系、不能割裂。在地面训练,特别是神七,没有一个场所能够把所有的程序和操作做完全的,都是分散在不同场合不同项目不同时间分别训练的。那么,在训练设计上,或者在讲授上,就要把这几个现场几个项目有机串联起来,让他能够掌握整个全程序,让航天员有一个完整的概念。“最后,说一千道一万,你所有的工作都必须保证航天员的安全。”吴斌说。
不仅要保证人的安全,还要保证产品和设备安全。工作人员在哪个地方稍不注意,或者产品的状态设置有失误,损坏到设备的哪个地方,就会导致严重后果,影响到整个国家任务的进度。
模拟器训练的主教员田力平说:“要保证的地方太多了。每一步,每一个程序,都要想周全。第一是安全,第二是进度,第三是效果。我们每天都要承受这三大压力。”
一个人训一次,一次训练4个小时,田力平需要时刻盯着屏幕,判断情况,不时发口令。14名航天员,一训起来就是14次,连续几天他都要一直坐在那里,时间一长,他不知不觉竟然得了椎间盘病。
这次神七要做穿着舱外服进入低压舱10帕以下高真空环境的真实操作试验,身为主教员又是研究室副主任,田力平必须亲自体验,以获得真实经验,然后把这种经验用在教练上。做完低压试验后,田力平感到非常不舒服,头疼了整整一晚上。由于有低压后效应,这种疼痛连续三天都无法消除。
拿自己的身体去试
除了采取体能放行标准之外,还准备了固体电解质补充,每袋200毫升,每人带6袋。
航天员都是金子炼成的,比金子还宝贵。不仅是要在上天的时候保证他们的安全,就是平时的训练也必须保证他们的安全。这既是对他们个人的负责,也是对整个载人航天事业的负责。另外,有些项目摆在那里,航天员也顾不上同时来做,为了能保证这些项目和训练的科学合理,需要教员或其他一些人来代替航天员先行做模拟试验。
吴斌说:“有些训练项目具有一定的危险性,这就需要一些人来模拟充当航天员的角色。比如去青岛海军潜艇学院做海下水槽训练,我们在全所相关单位发通告,让大家自愿报名,也要进行规定项目的测试、体检和选拔,参加必要的试训。体检筛查之后,最后定了八个人。平时分散在各个单位,需要的时候召之即来。当然,平时也对他们进行监控、培训和维护,做状态保持工作。”很多试训项目在我们国家都是第一次做,存在风险,这些模拟航天员要拿自己的身体去试。
从训练的危险性来看,神六当时存在的风险主要是舱内服可能发生气压变化,顶多让耳膜受到一定程度的损伤,再一个就是体训的时候可能会受点小伤。而神七就不一样了,比如人在低压舱的训练,在舱内制造的接近真空条件下,如果舱外服装失去保护,或者训练时某个操作不当,由此引发的伤害和隐患是致命的。
包括离心机,头低位、卧床、下体负压训练,每一项训练都是对航天员的严峻考验,每一次训练都存在着一定程度的危险性。水槽训练也是这样,航天员在水槽训练,长时间都处在130、150的心率,负荷很大,风险也很大。一旦发生服装泄漏,或者在某个环节上发生了误操作,就会出大事。
王俊是负责水槽失重试验的主教员,第一次在青岛海军潜艇学院水槽下水试验时,他成为第一个吃螃蟹的人。当时中国自己的水下训练服还没研制出来,他们穿的是从俄罗斯进口的“海鹰”水槽训练服,因为以前从未做过,所以就要冒一定的风险。除了溺水,还可能发生潜水减压病,这些都是要命的。但作为教员,他们必须先行体验,确确实实没问题了,才能让航天员训练。
而一旦航天员初入太空,一时还无法适应这种失重效应,负荷较大,容易诱发或加重空间运动病。根据苏俄和美国航天员上天后的情况统计,有一半以上的航天员在上天后的最初1至3天里,出现了空间运动病症状。这种病症主要有两种类型的表现,一种是出现了类似于地面上晕车晕船的植物神经反应,呕吐,厌食,头痛,昏睡,经常在并无恶心之类的前期症状时就突然呕吐起来。还有一种是出现错觉和幻觉,大约80%的航天员在飞行初期出现了程度不同的运动与体位错觉,如头脚颠倒、周围物体位移等等。
1969年,美国“阿波罗9号”的两名航天员上天执行任务,准备出舱行走。但就在准备期间,有一名航天员刚穿好舱外服,正准备打开舱门,却突然抑制不住地呕吐起来。这是非常危险的。如果是在舱外发生了呕吐,航天员的呕吐物就会阻塞通风回路,危及生命。而神五上天时,杨利伟还来不及体会失重的奇妙感受时,就觉得头下脚上,非常难受。
航天员中心医学监督和医务保障人员针对这样的风险,也拟定了一些对策。比如,针对航天运动病的预防,为航天员进行口服和注射专用药物,减轻失重给航天员身体上造成的不适。对于航天员可能在出舱活动中体能消耗过多和发汗问题,除了采取体能放行标准之外,还准备了固体电解质补充,每袋200毫升,每人带6袋。中国首批航天员诞生纪实
作者:南方周末特约撰稿 梁东元
从上到下没人敢随便插手
“如果因为我和孩子的原因拖了后腿,我愿意和他离婚。”
淘汰率达到了99%,航天员标准之高,常人难以想象。
从1995年10月下旬开始,空军和国防科工委展开了预备航天员的选拔,对象是飞行600小时以上,飞行等级 3级以上的空军飞行员。
身体条件要求极尽严苛,无药瘾、酒瘾、烟瘾,不偏食,易入睡,等等,甚至连痤疮、腋臭乃至睡觉打呼噜这些在常人看来无关紧要的生理现象,也在考虑之内。
而所谓的特殊功能检查,包括心理功能、特殊耐力和心理素质等几个方面的检查,才是一般人难以逾越的关口。
低压舱用来模拟太空中低压缺氧的环境,受检查者身上布满各种电极电线,舱内有按铃,当受试者感觉难以坚持,身体不舒服时,可以主动按铃。有个别人已开始出现晕厥前兆了,只能中断测试。
空军对这次选拔极其重视,几乎所有的飞行员都参加了选拔。负责此项工作的是当时的吴光宇副司令员,他自己都说:“除了年龄,我都符合条件,我愿意代表飞行员第一个报名上飞船,而且不计一切后果!”
选拔初期的工作进展迅速,有1506名飞行员符合基本条件,重又进行详细调查后,确定出886名飞行员参加初选。将近半年之后,有97名人选被确定为初步合格,再经过专家分析评定,最后被选到北京空军总医院住院检查的飞行员,只剩下了60名。
这60名飞行员被分为四批秘密进京,每批15人,接受新一轮更为严格的选拔。
航天员选拔训练成了一件“天大的任务”,在习惯了凡事都要递条子打招呼讲人情走后门的中国,这一次,从上到下没人敢随便插手。
心理素质的选拔,同样重要。走出地球之后,身处一个黑暗孤寂的世界,航天员必须有能力承受巨大的心理负荷。而自加加林上天以来的四十多年间,世界上已经有二十多名宇航员牺牲,选择航天员也选择了危险。心理选拔的项目,主要包括心理访谈、心理测试、情景测试、电脑答题、明尼苏达问卷,心理调查等等。
60个人,一关一关筛选下来,最后只有20人确定入选。不过,这依然不是最终的结果。
就在北京的选拔工作紧张进行之际,有好几路选拔人马也迅速赶赴各地,对受试人员进行政审和家庭医学查访——谁家的爷爷奶奶、谁家的叔叔舅舅等亲属健康状况如何,曾经得过什么病,因何原因去世,事无巨细,一清二楚。他们的妻子和孩子也被接到北京,进行详尽而严格的临床体检,在这之前,他们不允许和飞行员见面。
飞行员的妻子们,大多数非常支持丈夫,有的妻子担心自己和孩子身体不合格,影响丈夫入选,就找到选拔人员说, “如果因为我和孩子的原因拖了后腿,我愿意和他离婚。”
也有的妻子知道航天员不光是一种荣耀,更意味着生命风险,所以,害怕之下,反对丈夫担任航天员。她们都曾为此而流泪。
最终,12名优秀的飞行员脱颖而出,被选为预备航天员。加上另两名航天员教练员,这14人除了2人是二级飞行员之外,其他全是特级和一级。
选拔淘汰率达到了99%,航天员标准之高,常人难以想象。
1998年1月5日,由14名预备航天员组成的世界上第三支航天员大队正式成立,在国旗上签名,在国旗下宣誓,一位航天员事后说,当他往国旗上签自己的名字时,手直抖。出舱密训全披露
把动作带到天上,把事故消除在地面
作者:梁东元 总装备部政治部
-四大地面功课:水槽模拟失重、出舱模拟、舱外服试验和心理相容性训练。
-10年里,航天员共接受了8大类58个专业的训练,被称为上天的“58个阶梯”。
水槽:水下的人造太空
头一次进水槽,翟志刚有些兴奋,他走来走去,动作量也都比较大,没注意保持体力。水槽训练,并不像在水立方游泳那样轻松简单。十分钟过去了,感觉比较累了,没劲了。就在你没劲了的时候,正式训练开始了。
中国航天员训练中心(简称“航天员中心”)模拟失重水槽的三层大厅门口,正面墙上是一段醒目的标语:“每一起事故的背后,都有9次轻微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隐患”。神七航天员“太空行走”的训练,在这条标语的时刻提醒下进行。
神五、神六空中的所有操作都可以在地面模拟,但神七舱外活动状态在地面是无法完全真实模拟的。人在地面上的五大基础动作即坐、立、行、跑、跳,在天上就都不灵了。这就需要事先周到的地面设计和训练来改善和预防航天活动的操作欠缺。这些训练都将在水槽中完成。
模拟失重水槽是出舱活动地面模拟训练的关键设备。这座建成于2007年的水槽直径二十多米,深十多米,水槽内放置一座按真实飞船全尺寸建造的独立舱段,用以航天员身着水下训练服进行舱外活动的模拟训练。“水槽”的全名叫大型中性浮力模拟水槽,简单来说,就是在地面模拟的太空失重设施,在水槽里就可以开展完成舱外活动任务所需的训练。所谓中性,就是施加在物体上的重力与浮力大小相等,在水中既不上浮也不下沉,维持一种随遇平衡状态。
美国航天员在修复哈勃望远镜的“近视眼”和“颤抖症”时,事先在水槽里进行了四百多小时的训练。
神五“神六”主要是依赖舱内本身的自动化,但神七是以航天员操作为主,地面只是做支持辅助工作。比如,上天之后,航天员要脱下舱内服,从架子上取下舱外服装,打开来,重新安装,气瓶、净化罐都要在出舱前从舱壁上取下来安装,把各种气液路管连接好,然后进行测试,合格了才能出舱。
这所有的工作对航天员的体能和心理带来了很大的考验。
神七航天员翟志刚第一次穿着舱外服到水下训练,头一个感受就是累,尤其是上肢,在失重条件下全靠手来控制身体,只要舱门一打开,人体一出舱门,抓住扶手,两只手就时刻处在用力状态,一直到返回舱内关上舱门。
虽说是失重状态,没有重量,但服装加人的质量将近200公斤,这么大的质量全靠两只手来控制,负荷相当大。同时,人穿上舱外服之后,手的活动范围减小了,手的功效降低,更增加了训练的难度或强度。
头一次进水槽,翟志刚有些兴奋,他走来走去,动作量也都比较大,没注意保持体力。水槽训练,并不像在水立方游泳那样轻松简单。十分钟过去了,感觉比较累了,没劲了。就在你没劲了的时候,正式训练开始了。
这次体验,对翟志刚来说,是一个非常有力的提醒——人的精力是有限的,必须通盘考虑,合理安排。在水槽中模拟舱外任务时,航天员往往一下水就是3个多小时,上岸后,常常连拿东西的力气也没有。
而两人的水下配合训练比单个操作又要艰难很多。舱是圆柱形的,空间比较小,两个人穿上舱外服以后,左右换位很困难,活动时还要注意到自己后面的空间,不能用太大的力气,怕直接磕碰后面的舱体设备和舱外服背包。
出舱模拟:每个动作都要在地面上设计好
在地面模拟无数次的技术,到了天上应用时往往不尽如人意,有许多情况和操作在地面上根本无法模拟。
水槽训练只能模拟空间失重条件下飘浮移动一方面,出舱过载和返回过载两个状态就还要在出舱活动模拟器中进行训练,模拟舱外服的组装、拆封、检查、测试,一步一步模拟整个出舱活动的程序。
模拟出舱程序,操作相当繁琐,消耗的时间也很长,对人的最大考验,就是从头到尾要均匀地分配体力和精力,操作精度要求很高,对人的耐力和精力是一个很大的考验。
模拟器只能分段模拟,先用14个半小时进行服装的拆封、组装、检测,接下来才能出舱。有的段得抓紧时间做,要不然后面的工作来不及。完了之后,按照反向操作一次。
俄美有过出舱经历的航天员回到地面后都曾经非常明确地表示,在天上进行太空行走时总有一些不尽如人意的地方,而关键就在于到了天上失重状态应用时,有很多情况与地面训练中学习的不一样。
比如,平时在地面的生活中,人在定位和运动时面对的是二维空间,而在太空则是三维的,这对人的知觉和感觉会带来很大的影响。再比如,航天员出舱行走操作完毕之后,要返回舱内了。当航天员拉着安全绳或借助反推背包装置与飞船靠拢时,如果用力稍大一些,运动速度过快,飞船就会迎面“撞”来,而如果用力太小,就会抓不住舱门。
不光是人的动作要正确,就连一些操作设备和工具的设计也非同一般。各种工具在真空都没有重量,不能像在地面上用完了随手放在一旁,要用了再顺手去拿。在天上真要是这样,工具就会飘走。更危险的是,任何物品只要随便一丢,就可能给自己在轨道上放置一颗“天雷”,说不定什么时候会和它相撞,产生灾难性的恶果。所以,天上各种钳子、扳手和改锥等工具都要具有磁性,使得螺丝和螺帽之类的部件不会从这些工具上飘走,所有的工具也都要卡在固定的位置上。
此外,由于太空不能传声,一切操作都静如死寂,平时人在地面上习惯了的通过声音来反馈信息将完全失效,所以,还要人工制造一种操作的声音,像操作扳手扳动设备时,扳子可以通过电子仪器向航天员耳机里传送一种模拟声音。使用工具还要考虑到,太空里明暗界线异常分明,阳光照射的地方亮得耀眼,背光处却伸手不见五指,因此就连工具的设计制造也要考虑到阴影处的照明问题。
翟志刚说,有的动作在地面很简单,到空中会很难。比如要拆卸一个螺丝,在地面因为有重力的作用,手用力拧,两脚可以起到一个反作用着力点的作用,就会很轻松地把螺丝拧开或拧紧。可到了空中,同样拧螺丝,首先要通过固定手脚来固定身体,但船上提供的固定点有可能达不到现在的体位要求,如果找不到一个着力点的话,甚至螺丝没转动,自己倒转起来了。而转起来之后,如果没有一个反方向的力起作用,就停不下来。
在天上的动作跟地面有很大不同。比如想拿身边的工具时,必须靠转身去拿,因为航天服的肩关节不能左右转动。如果想弯曲胳膊去拿,就会感到像是要压扁一个充足气的足球一样绝无可能。神七航天员刘伯明说,天上每一个动作都要事先设计好,例如出舱时要想转身,在转身之前就要考虑扶手在哪儿,手准备移到哪儿,眼睛看着哪儿,对一些小的细节都要做事先准备。舱外服试验:地面的习惯就是天上的敌人
航天员必须忘掉地面上已经习惯了的动作,适应舱外服允许的动作。
舱外服在加压状态,放在地面上的时候有二三百斤,又笨又硬又重,到了天上,虽说不存在重量了,但质量还在,同时比地面的时候更加膨胀。舱外服既限制关节活动,又限制活动范围。
而在太空失重条件下,人的脑中枢丧失了重力感受信息,失去了整合与调整能力,必须建立新的调控能力。
俄罗斯为解决转身问题,在踝部做了个轴承,从底下转身,可以转70度;美国则是通过腰轴承来转动。手套是为弯曲而做的,但伸直很难,并且手冷,因为薄,要保证触觉。手的旋转是通过腕部轴承来动作。
人在地面适应了各种重力环境,养成了许多地面环境中的行为模式。在太空环境中,习惯性动作在紧急情况下,极易造成事故。
因为担心航天员会把地面上的习惯动作带到天上去,或者缺少对太空状况足够的心理准备,航天医学工程专家贾司光给航天员们特意归纳了“两个牢记”和“两个学会”以克服太空失重和舱外服限制。贾司光说,一要牢记在天上动作时,一定要缓慢有序,动作一快就会旋转起来;二要牢记舱外服的限制,忘掉地面上已经习惯了的动作,适应舱外服允许的动作。两个学会则是学会自由飘浮力与受限力的运用,最大限度地施加准确的力矩,保持正确体位;学会稳定体位与姿态控制,达到尽量减少体耗,提高工效的目的。
为了“牢记”和“学会”,航天员们采取了贾司光创造的“意识训练法”。所谓“意识训练法”,就是一种由有意识的训练达成的“头脑自动化”。就像人学骑自行车,开始是左歪右斜,到后来,只要一上去,不去想,已经自动动作了。“意识训练”的目的就是要让航天员除了心中有数,还必须从操作到心理都形成一种新的习惯。到了天上,不用思索,就能操作自如。
心理相容性训练:1+1+1必须大于3
你的事就是我的事,我的事就是你的事,绑到一起就是大事,就是国家大事。
“一打开舱门,面对茫茫太空,心理上将不可避免地受到一个巨大的冲击。”中国飞天第一人杨利伟说。
“当你打开舱门时是什么感觉?在舱外工作几个小时累不累?”在与国外航天员几年来的交流中,这是杨利伟问得最多的问题。
针对出舱活动,神七航天员的选拔和训练特意加强了心理素质的权重。“我们总的要求是,航天员在处置特殊情况时必须临危不惧、不慌不忙,能够有序地解决一些复杂的问题。”杨利伟说。在长期观察基础上建立的心理素质档案记录和一系列标准测试,被用来考察航天员的心理素质是否满足任务要求。
到了真空,航天员只有一条安全脐绳和母船相连,会多少使航天员心理上产生一定的恐惧,特别是第一次出舱的人,因此会导致脑力负荷加大。而体力负荷与脑力负荷的加大,往往会引起相应的心理应激,影响工作效率,甚至影响到整个出舱任务的成败。
航天员中心的心理学专家们为此做了许多工作。比如,为了探索适宜于不同压力情境的有效心理调适方法,他们先是在大学生群体中进行不同放松方法对缓解急性压力效果的比较试验,在研究结果总结分析基础上筛选有效要素和新方法,然后在航天员训练中进一步验证,以使得航天员能通过想象放松,提升心理自信。
神七飞行乘组一共要满载3人,而飞船空间并没有比前两次扩大多少,3个人在舱内生活和工作,相对而言要狭小得多。所以,飞行乘组的选拔不光是看单个的人,更要看航天员之间的性格脾气、生活习惯,尽量达到一个最和谐最默契的搭配。为此航天员训练内容中必须包括心理相容性。这类训练的目的,就是力求使得乘组成员彼此能够扬长避短,互补互动,发挥三个人的最大潜能,实现1+1+1>3的最佳组合结果。
神七航天员景海鹏说,在平时的训练中,航天员们会有意识地培养相容性,尽量设身处地,理解对方,响应对方,增加沟通。在生活上也一样,互相关心,在地面上就多想到天上,营造天上那种特殊的环境气氛。
他举例说,就像神六的操作,01号航天员要从轨道舱回到返回舱来,02号就要把踏板放好,因为01号看不清楚踏板。这虽然是一个细节,似乎微不足道,但这就是配合,就是支持。其他操作也一样,有时候只是一个眼神,或者只是一个举动,同伴就会立马心领神会。你的事就是我的事,我的事就是你的事,绑到一起就是大事,就是国家大事。
规律而单调的学习、训练生活,中国航天员已经重复了10年。10年中,每天6点30分起床,7点吃早饭。时针指向8点钟的时候,4个小时的上午训练准时开课。从下午2点到6点,又是4个小时的训练。晚自习结束回到宿舍后,航天员们往往还要继续挑灯夜战。景海鹏说,10年来,他从未在晚上12点之前睡觉。
10年里,从基础理论训练阶段、航天专业技术训练阶段到飞行程序与任务模拟训练阶段,航天员共接受了8大类5 8个专业的训练,被称为上天的“58个阶梯”。现在,他们即将攀上这漫长天梯的顶端。十年进退不寻常
作者:南方周末特约撰稿 袁理
他们中的大部分成员,把生命中最宝贵的10年献给了漫长的等待,从而立到不惑。
1996年夏天,航天员初选合格的杨利伟接到通知,提前3天到北京空军总医院参加临床体检。护士开玩笑说:“ 你也太积极了吧!”
上个世纪90年代中期,中国借鉴美国和俄罗斯经验,开始从空军战斗机飞行员中选拔航天员。档案挑选——系统体检——住院临床复查——特殊功能检查,随着“过五关斩六将”式的选拔步步推进,数千名候选人逐渐减少为几十人。
1998年1月5日,齐聚北京航天城的14名航天员摘下了空军部队的飞行徽标,换上了镶嵌着地球标志的金色航天徽标,宣告世界上第三支航天员大队成立。这也是中国迄今的第一批航天员队伍。
国外的航天员往往是执行飞行任务前夕才集中,而中国的航天员从来到北京航天城的那天起,就组成了一个朝夕相处的特殊集体。
翻开《航天员管理暂行规定》,许多条款看上去几乎“不近人情”。比如,不许在外就餐、节假日不许私自外出、不准与不明身份的人接触、不准抽烟喝酒,等等。为了确保航天员的绝对安全,即便是在他们探亲、疗养、外训时,也要专车接送、专人护送、严格警戒,全体航天员还不能同时乘坐一辆交通工具。
彼此相处时间和熟悉程度甚至超过了家人,“谁的指头动一动,你就知道他是想要杯水,还是有话要说。”杨利伟说。
在“神舟”六号确定乘组搭配时,航天员之间的性格、心理相容性是一个重要的参考因素——后来成为第一梯队的费俊龙和聂海胜,在问卷中互相选择了对方。到了神七,这个项目被取消了。“我们在一起走过了10年,已经不存在相容性的问题。”杨利伟说。
神五发射前夜,杨利伟取下手表,托聂海胜捎给妻子。海胜说:“家里有我们,你放心吧!”神六发射前为费俊龙、聂海胜送行的战友们不约而同说出的,还是这句话。
2003年7月,经载人航天工程航天员选评委员会评定,14名航天员全部获得三级航天员资格。从这一天起,中国首批航天员都具备了独立执行航天飞行任务的能力。
这是一个奇迹,国外航天员淘汰率近50%,而这10年间,中国航天员悉数成材。
他们都跃跃欲试。2003年初,美国“哥伦比亚”号航天飞机失事,第二天,航天员中心召开座谈会,听听大家怎么看待这件事。没有想到的是,座谈会变成了一次群情激昂的请战会。
但中国的载人航天飞行任务密度不大,这决定了并非所有人都有上天的机会。“落选的人,不会把失落写在脸上。” 航天员系统副总设计师黄伟芬说,“但你能感觉出来,在以后的训练中,他会更加刻苦,就像憋着一股劲。”
神五梯队名单宣布后,杨利伟陪着一位未能入选的航天员跑了一个下午的步。“要努力,不要放弃,你有优势!”
杨利伟从太空归来的那天,神五梯队成员翟志刚、聂海胜顾不上“不能拥抱、只能握手”的医学隔离规定,和战友紧紧抱在一起。“其实,无论是神五还是神六,都是我们14名航天员集体在执行任务。”聂海胜说,“我和费俊龙神六飞行的过程中,其他航天员都在为我们提供技术和心理支持。”
中国已经完成的两次载人航天飞行任务中,地面航天员全程分批值班,关注天上战友们的操作程序和身体情况。太空中的每一个片断,都是他们共同的记忆。
14人——中国航天员的总数。然而,由于保密要求,还有好些面孔,至今没有出现在公众的视野里。与杨利伟、费俊龙、聂海胜一样,他们同样优秀,同样走过了艰辛而充实的10年。
残酷的是,按照载人航天工程的规划,继神舟七号之后的下一次飞行将发射无人目标飞行器。那么,14名中国首批航天员中还没有执行过任务的成员,上天的机会已经不多了。
而且新一代航天员的选拔已完成准备工作,据悉,人数仍不会超过14人,仍然从空军尖子飞行员中优中选优,他们将在老一辈航天员积累的经验基础上,继续执行航天新任务。
神七任务结束后,中国首批航天员可能会部分分流或转换岗位。他们中的大部分成员,把生命中最宝贵的10年献给了漫长的等待,从而立到不惑。但这10年的等待与神舟飞天的辉煌一起,构成了最为厚重的一部分。出舱行走的前车之鉴
作者:梁东元 总装备部政治部
航天服报警、散发烟味,手套上突现小洞
2007年,美国和俄罗斯航天员在太空一共进行了22次舱外活动,是历来太空行走次数最多的一年。在这二十多次的出舱活动中,并非一帆风顺。
俄罗斯“进步M-58”飞船上天后与国际空间站进行对接,但在对接过程中却有些不顺利,飞船外面的一个负责对接定位的天线完成任务后,没有收拢回来,还在收拢过程中顶在了空间站对接舱门外的扶手上。
在地面指挥中心尝试用遥控手段来修复无果后,俄罗斯方面决定由航天员走出空间站,进行一次计划外的太空行走来解决问题。
就在修复过程中,突然,出舱的飞机工程师秋林的航天服开始报警,负责调节舱外服温度的升华器出现了故障,工作状态失去稳定,航天服内部温度升高,秋林头部的面罩渐渐被水汽所覆盖。幸而两位航天员经历过多次出舱行走,经验丰富,在很快完成任务之后及时返回了舱内。
同年,美国“奋进”号航天员马斯特拉夫基奥和安德森出舱执行任务,对空间站上的设备重新进行布局和修补试验。在作业过程进行到一多半时,马斯特拉夫基奥突然发现自己的舱外服有问题。他赶紧通过无线电报告说:“手套情况良好。但上面有一个小洞。我也不知道是什么原因造成的。”
这个手套上的小洞让航天员担心,也让地面上的美国航天局官员同样担心。为了安全起见,美国航天局命令两位航天员提前结束太空行走任务,返回气闸舱。原定的修补试验任务因此未能完成。
一名航天员于11月9日出舱进行训练时,又是身上的舱外服出了问题。他出去不久,就嗅出航天服内有一股烟味,这次训练随即中断,应急返回。当时分析的结果是,舱外服内部的生命维持装置可能发生了一些故障。这是极其危险的,因为舱外服里边充满了氧气,一旦遇火就很可能引发爆炸。
航天服被刺破撕裂
历史上的出舱行走同样不乏惊险的案例。
1977年9月29日,苏联发射了“礼炮六号”空间站,除接待“联盟号”载人飞船外,还可与“进步号”货运飞船对接,用以补给各种生活必需品。
航天员身穿的是当时比较初级的“奥兰-D”舱外服,由于服装活动性能较差,服装内的气密层强度也不够,先是被舱体上的凸起部分所刺破,后来又因为转动中受到牵扯而被撕裂。所幸的是,苏联这种舱外服采用的是双套气密层,当外气密层受到损伤时,备用的内气密层就可以起而代之,然后迅速采取措施,回避危险。
而美国的舱外服就没有备用的气密层,他们的航天员也曾遇到过险情。有一次航天员出舱活动时,舱外服手套被无意中刺破,气密层氧压逐渐下降,多亏及时抢救,才幸免于难。
前有车,后有辙,鉴于俄美所经历过的经验教训,中国在自己研制飞天舱外服时,也采用了双套气密层,并且特别注意了材料的强度。此外,为了防止出舱活动时刺破损伤舱外服,神七飞船在制造过程中,就必须尽量避免舱体各个部位有尖锐突出部分呈现。
航天服压力异常下降
有些危险既不是太空环境因素所造成的,也不是航天服本身有什么故障,而仅仅是由于航天员自己无意间触动了某个部位。
1987年2月6日,苏联航天员尤·弗·罗曼年科和阿·拉维金首次乘坐“联盟TM-2”新型飞船进驻“和平号 ”轨道站。4月11日,他俩走出舱外,协助完成“量子-1”天体物理实验舱与“和平”号的对接。按计划,他们要在舱外停留几个小时,但仅过了10分钟,舱内的航天员和地面指挥中心就发现,拉维金的舱外服出了问题,服装压力表突然快速下降,但又没有什么明显的异常原因。
这是致命的。舱外服如果不能维持正常设定的压力环境,航天员就无法生存。
紧急关头,舱内的航天员和地面指挥中心迅速判断,故障的原因可能只有一个,即舱外航天服的气密层出了问题,导致漏气。这其实是一个误判。
罗曼年科是一位富于经验的航天员,他十分沉着,仔细观察发现拉维金胸前的环境压力调节器不太对头,原来是拉维金在做出舱动作时,不小心自己碰到了开关,启动了调节器异常工作。
在迅速纠正后,舱外服压力很快恢复正常,拉维金得以脱离危险,并且完成了预定操作任务。
当然,载人航天绝不允许有任何隐患存在。事后,工程专家们对造成这一危险情况的原因进行了更深入的分析,认定这一型号的舱外服在设计上存在明显缺陷,随之即在后来的航天服制造时做了相应的改进,防止航天员在无意中触动任何危及安全的机关,保证了今后不会再发生类似事故。作者:梁东元 总装备部政治部
曾经的焊制元件出错、电子元器件故障,甚至返回舱内逸出毒气,都已写进神舟飞船的研发历史,崭新的神七正整装待发。
神舟一号至神舟四号无人试验飞船的相继发射,暴露出了不少设计与制造方面的缺陷,比如,神舟三号进场前,却发现五号船的返回舱出了质量问题。其实,当初在焊接的时候,工厂的检验人员已经发现有个地方焊错了。但当时觉得问题不大,就没有上报,接着干下去了。
问题暴露之后,已经改任总指挥的袁家军决定返工重来。这就意味着要重新投产,无论从进度上、资金上都会带来很大的损失。袁家军说,载人航天,人命关天。任何一点小的失误,我们都不能心存侥幸。问题出现说明我们的队伍的确还不是很成熟,还需要下大力气来整顿、建设。
神舟四号测试期间,曾发现了一种电子元器件有问题,应用系统总体部举一反三,对同样使用了这种元器件的神舟五号迅速展开检查,DPA试验分析的结果表明,这批近百个元器件天生不足,如在飞船上使用,将导致无法预料的后果。
可靠性主任设计师孙惠中立即组织技术人员,做元器件的替换工作。因为这种元器件已经作为正样装到了神舟五号的相关设备上,并且已经用硅胶做了密封,所以,要把这80个元器件一个个从设备中挖出来,再换上新的,并不容易。
但是,再不容易也得换掉。因为这一次飞船是要上人的。
飞船返回舱内有害气体超标,也是一个比较严重的问题。
2001年7月,神舟飞船返回舱在东风基地进行了一次例行的综合空投试验。模拟飞船返回舱由一架大型运输机从高空抛下,返回舱相继打开引导伞、减速伞和主伞,从空中飘然而下。按程序要求,技术人员迅速围拢过去,打开了返回舱的舱门。
让大家没有想到的是,舱门刚打开,一股来历不明的白烟逸出,同时也闻到了一种烧糊了的怪味。
模拟返回舱内许多东西和真的飞船是一样的。这丝毫不容忽视。
专家组立即展开研究和攻关。结果表明:返回舱内有害气体严重超标,其主要成分是一氧化碳。返回舱内产生一氧化碳的源头,被确定为是航天员座椅缓冲装置、返回舱通气阀、反推发动机等火工装置。
火工装置,作为一种动力源,广泛应用于航天飞行器的重要程序,确保航天飞行器和航天员安全及应急救生,对运载火箭点火、火箭级间分离、系统内部发动机点火、船箭分离、逃逸、返回舱抛伞舱盖、返回舱缓冲发动机点火等一系列动作所起到的作用非常关键。
至于为何以前飞船发射未能发现有毒气体,也得到了一个准确的分析,即以前开舱时已经过了一段时间,舱内的有毒气体可能已经基本散发,自然也就无人注意。
飞船研制之初,谁也没意识到飞船返回舱气体超标的问题,后来经过不断改进、生产、试验,火工品有害气体排放量终于降至最低限度。2003年1月5日,神舟四号飞船返回舱着陆后两个小时,返回舱内的一氧化碳浓度竟高达1194毫克/立方米。而在工程人员的努力之下,2003年6月,在北京空间技术研制试验中心进行了改进后的返回舱综合点火试验。当全部项目试验完毕之后,经过测验,舱内一氧化碳浓度只有11.4毫克/立方米。
威胁航天员生命安全的一个重大隐患,至此彻底消除。