中國航天員進“天宮”

沈羨云

“神九”上天了！在浩瀚的太空中，“神九”與“天宮一號”相會，航天員入駐到里面，確實是一件非常不容易的事，必須闖過重重難關。目前，“神九”的3名航天員早已入駐“天宮一號”，并在“天宮”中居住了13天，勝利地完成任務返回地球了。現在，讓我們再回放一下“神九”航天員入駐“天宮”的精彩片段吧！

“天宮—神九”對接新特點

“神九”航天員要入駐“天宮一號”，首先必須使兩個航天器相會。“神九”要追上遠在343 千米地球軌道上的“天宮一號”，不是一件容易的事。在這場大戲中，兩個飛行速度比子彈還快數倍的飛行器要在茫茫太空中完成“天衣無縫”的“接吻”，好比在百米外“穿針引線”，絕對是個“精細活” 。這場“太空接吻”大戲，采取的是“天宮一號”在前、“神九”在后的模式進行的，擔任主角的“神九”飛船，必須悉心地調整著自己的速度和姿態(tài)，緊緊地地追趕“天宮一號”，才能實現與“天宮一號”的相會、相擁和接吻。

“神九”與“天宮一號”對接，與去年11月“神八”與“天宮一號”對接相比有以下幾個不同。

飛船手動控制系統首次加電。這是神九飛船與“天宮一號”自動交會對接的一項重要備份手段。在自動交會對接過程中，如果出現異常情況，可以由航天員實施手動對接或撤離。

對接在陽照區(qū)進行。神九飛船從４００米停泊點到對接接觸全過程均在陽照區(qū)內進行。這將進一步考驗光學測量設備在強光照條件下的測量精度和抗光干擾能力。

航天員首次進入“天宮一號”。這次任務中，神九飛船將與“天宮一號”實現空間連通；航天員將首次進入在軌的“天宮一號”駐留，并開展空間科學應用與試驗。

應急手段進一步完善。與首次無人交會對接任務相比，增加了５０多種應急交會對接模式，進一步提高應急情況下成功實施自動對接的可靠性。

為什么還要進行手控交會對接？

“天宮-神九”的第一次相會取得圓滿成功，中國人終于進入了天宮，“天宮”生活就此開始。但對于航天員來說，真正繁忙的工作才剛剛開始，6天后他們將暫別“天宮”，完成手控交會對接任務，這才是他們最大的考驗。

為什么要進行手控交會對接呢？ 這是因為在太空進行交會對接時，時時可能發(fā)生意外情況，只有很好地掌握自動和手控兩個方面交會對接技術，才能保證空間站的順利建成。自動對接是一種程序控制，響應迅速、控制精準，但是，一旦出現意外情況，自動系統就顯得“無能為力”。 人腦比電腦更可靠，出現故障時航天員可以隨機應變，為太空中的復雜動作增加了安全系數，手控還能節(jié)約時間和燃料。 迄今為止，美俄共進行了300多次交會對接，美國以手控為主，只失敗過2次，俄羅斯以自控為主，失敗過15次，說明手控交會對接的成功率更高。但手控方式增加了航天員的操作負荷，還要受到航天環(huán)境尤其是光線的影響。

在手控交會對接中，航天員只需要做兩件事：首先航天員要調光，他們根據飛船上電視攝像機拍攝出的外面情況，讓飛船上的“十字靶標”與天宮上的“十字靶標”重疊，這樣可以使交會對接的位置和姿態(tài)達到精準。然而調光需要在太空環(huán)境不能太亮或太暗的情況下進行，否則航天員容易調不準。第二件事是調整飛船與天宮在交會對接的姿態(tài)，這時航天員只需通過飛船上兩個操縱桿調整平移位置和姿態(tài)，來進行校準。看似簡單的兩個步驟，但在浩瀚的太空中，卻變得極其不易。這個“舵手”不好當：航天員要將飛船與天宮之間的角度嚴格控制在1°之內，橫向的偏差不超過0.2米到0.3米——對于重量超過8噸、長達9米的飛行器而言，難度相當于“百米穿針”。交會對接過程中，航天員要準確判斷兩個航天器的相對位置，通過姿態(tài)和平移兩個手柄，控制飛船姿態(tài)、前進速度和方向，對眼手協調性、操作精細性和心理素質要求極高。

“天宮”中的生活

在遠離地球、遠離家人的日子里，航天員如何在“天宮一號”15立方米的空間里生活、工作和休息？為了保障航天員飛行中健康的身體和良好的心理狀態(tài)，科研技術人員“絞盡腦汁”，考慮十分周全，采用了各種措施為航天員在“天宮”營造一個“溫馨的家”。“天宮一號”由實驗艙和資源艙組成。實驗艙是航天員的工作艙和生活艙，它的內部四壁都是機柜，內有操作臺、儀表板、照明及生活等設備，還布置了航天員休息的小艙室。此外，中間有一個長4米、寬1.8米、高2.2米的通道，是航天員運動、工作和生活的場所。

“天宮”環(huán)境“天宮一號”內溫度在22℃～23℃，濕度40%左右，整體環(huán)境相當舒適。為了保證艙內大氣環(huán)境的清新，技術人員動了不少腦筋。比如，“天宮一號”在艙內設計了相應的監(jiān)測和凈化裝置及措施，確保航天員在太空家園里，也能享受到春天般清新的無毒、無害、無味的空氣。

睡為了營造健康舒適的睡眠環(huán)境，“天宮”內設了兩個“房間”，艙壁上還貼有掛帶，供航天員存放細軟小物品。睡眠區(qū)正中間的黑色可折疊小桌板用來擺放書籍和電腦。房間中配置了航天員各自的睡袋和可調節(jié)的“臥室”燈光。為了防止噪聲干擾航天員的睡眠，技術人員將噪聲控制到最小的指標。

吃為了適合中國人飲食的特點，航天員在太空的食品以中餐為主，有五大類、50種食品供應，4天一個周期輪換。由于航天員的味覺在太空會發(fā)生變化，出現食欲不振的情況，因此也為航天員特意準備了有助“開胃”的辣醬等調味品。航天食品儲存在專用的食品儲藏柜中，用餐前取出加熱。

衛(wèi)生“天宮一號”中的廁所男女有別，并且是獨立的空間。雖然航天員不能洗澡，但卻可以在兩個獨立的睡眠區(qū)里擦澡，保護女航天員隱私。在太空用水的分配上還特別照顧女航天員，水量會多一些，另外還允許女航天員帶一些無毒無污染的化妝品。

娛樂娛樂活動對于保證航天員穩(wěn)定的情緒和樂觀的心態(tài)非常重要。為保證航天員的娛樂，“天宮”內還專門給航天員提供了用來娛樂的筆記本電腦。航天員在工作之余，在睡覺之前，可以用筆記本電腦來上上網，發(fā)發(fā)微博，看看ＣＤ大片，播放一些自己喜歡的歌曲和音樂，或者進行其他的娛樂活動。為了幫助航天員舒緩“相思之苦”，“天宮一號”首次實現了與地面雙向的可視通話，航天員可對著屏幕與地球親人進行視頻和音頻交流，言談舉止，音容笑貌通過屏幕一目了然，極大地增加了親切感。為保證航天員與家人說悄悄話的私密性，在“天宮一號”里，技術人員設置了專門的“密室”，在這個“密室”里，航天員與愛人說什么悄悄話，別人是沒法“偷聽”的。

鍛煉為了保證航天員飛行中的健康，在“天宮”中準備了各種各樣的“健康器材”，有自行車功量計、套袋、負壓筒等。

航天員做了哪些實驗？

在“天宮”居住的短短10多天內，航天員要開展空間應用實驗（包括空間環(huán)境和空間物理探測等）、空間科學實驗、航天醫(yī)學實驗和空間戰(zhàn)技術實驗。其中，花費航天員最多時間的是航天醫(yī)學實驗。航天員承擔15項航天醫(yī)學相關空間實驗，開展了健康檢測、監(jiān)測技術、失重防護措施、醫(yī)學要求與評價等實驗研究和技術驗證，有很多方法和項目都是首次在軌開展。其中最主要的實驗有以下5項。

太空飛行對航天員前庭眼動、心血管及腦高級功能影響研究。這是我國首次在微重力環(huán)境下進行的人體生理學研究實驗。

失重生理效應防護的細胞學機制研究。實驗的目的在于探討失重條件下整合素與細胞因子對成骨細胞的調節(jié)作用。

空間骨丟失防護技術研究。飛行中，采用一種對人體無損、小巧玲瓏、使用方便的力刺激儀對航天員進行力刺激，觀察其對抗空間骨丟失的效果。

在軌有害氣體采集與分析。通過分析目標飛行器艙內的空氣質量，對目標飛行器內的微量有害氣體進行評估，了解飛行器內污染水平。

航天員在軌人體質量測量。神九任務中，3名航天員使用中國航天員科研訓練中心自主研制的質量測量儀對人體質量進行測量。

在“天宮一號”中有一個小小的“太空醫(yī)院”，里面配備了一套生理-生化檢測系統。航天員在飛行中要定時地檢測和記錄自己身體的生理和生化指標，提供給地面，以保證地面隨時了解他們的健康狀態(tài)，進行醫(yī)學保障工作。同時，這些數據為航天醫(yī)學科研人員提供了可貴的醫(yī)學研究資料。航天員在太空中的游戲項目，有些并不只是簡單的娛樂，而是與科學實驗相關。航天員很多時候是邊玩邊做科學實驗，檢驗在失重環(huán)境下人的操作反應、認知決策的變化。這樣的游戲不僅能獲得科學實驗數據，也使太空生活不再枯燥乏味。3名航天員在“天宮一號”內開展的多項空間科學實驗進展順利，相關實驗數據已經下傳和帶回地面，科技人員正在進行分析研究。

【責任編輯】蒲暉