曝杨利伟出舱时满脸血 航天员身体素质及训练强度揭秘
2003年10月,中国第一艘载人飞船“神舟五号”成功返回地面,航天员杨利伟出舱的画面经过现场直播传到全世界。据悉,出舱时嘴角满是鲜血但仔细观察直播画面,你会发现刚出舱的杨利伟脸色尽显苍白,但身体状况看上去还是良好的。其实那时候的杨利伟已经被处理过,最早他是满脸鲜血地打开舱门的,后来重拍了出舱画面。
为了展现“中国第一航天员”的完美形象,做一些细节上的处理诚然没错,但大家仍然非常好奇,杨利伟满脸的鲜血究竟是怎么造成的呢? 原来,飞船着陆时巨大的冲击力让麦克风的棱角刺伤了嘴角。和太空之旅比起来,这似乎不算什么,然而飞行过程中任何事情都是大事,航天员必须有强悍的身体及心理素质!本文我们就来讨论一下,究竟成为一名航天员需要多强悍!
虽然人类早在上世纪60年代就实现了载人航天飞行甚至载人登月,但是与车辆、船舶、飞机相比,载人航天器的设计还远远算不上完善。而且,航天员要乘坐这种还不完善的载具,去面对更加凶险的环境。所以,对航天员身体素质的要求非常苛刻。这其中有几个重要的选拔因素。
关于航天员的身体要求,首先是心肺功能,需要航天员能够在发射时的超重、空间飞行时的失重状态下,继续正常的血液循环和呼吸能力。其次是神经系统,在失重环境下,人类会失去地球上的方位感。上下左右都有可能混淆。这时候,往往需要用目视来判断自己的位置和姿态。另外,天上没有重力,人的肌肉会一点点流失。为了在空间正常运动和工作,回到地球上还能恢复,需要航天员有强健的运动系统,在天上还要积极锻炼。
俄罗斯和美国选拔航天员时进行个性心理测试。我国则采用中国科学院心理研究所1989年的中国版心理测试问卷、指导书,受检者按照问卷指导语的要求,在专用的答题纸上回答问题。心理测试问卷由10个临床量表(疑病、抑郁、癔病、精神病态、男子气女子气、妄想狂、精神衰弱、精神分裂症、轻躁狂和社会内向)和3个效度量表组成,根据常规模式及其评价标准做出评价。
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从国外航天员个性心理测试来看,在自我个性测试中有高分记录的,与那些在测试中得低分的应征者相比,得高分者能成为更成功的战斗机飞行员或航天员。据悉,目前中国航天员都是从飞行员中选拔的,他们在航空飞行中也进行过相关心理训练,有过积累,因此在心理素质上已经有较好的基础和准备。
航天员的培训内容包括:体质锻炼、理论知识教育、心理训练、特殊环境因素耐力和适应性训练、生存训练和航天器技术训练、航天医学工程技术训练、空间科学及应用知识和技术训练、生存训练以及综合训练等。针对航天员的类别和职业不同,其培训的具体要求和内容也不同。
航天员在执行任务时往往需要操纵各种仪器设备,但航天器中的各种设备是数不胜数的,如果航天员在操作过程中出现了一点错误,尤其是驾驶员,很有可能就会机毁人亡。为此,在地面上建立各种模拟设备,这样航天员在这使设备中就可以熟悉操作的程序,适应不同的环境。
宇宙飞船在发射升空时,为了获得克服地心引力的速度,火箭将有一个强大的向上加速度,这时宇航员所面对的就是巨大的地心引力,强烈的超重感。飞船中的航天员此时会受到约4G的过载而处于超重的状态。可以想象的是如果没有接受过严格训练,根本就无法保持清醒,更别说配合行动,进行科学实验了。
离心机训练是目前广泛采用的提高航天员超重耐力训练方式。宇航员训练用离心机拥有长达数米的巨型旋转臂(可长达18米),离心机运转过程中可产生最大13G的过载。模拟超重环境,让宇航员适应。虽然火箭升空只要承受4G的过载,但在平时的训练中要求航天员在承受8G过载的条件下,仍然保持正常的思维能力。宇航员在训练中的艰苦可想而知。
航天员进行失重或微重力训练时,用到的方法是在地面用浮力水槽让宇航员产生漂然感觉,模拟训练航天员在失重时进行工作和维修。浮力水槽模拟失重的原理是,通过增减配重和漂浮器,使宇航员悬浮在水中,获得模拟失重的感觉和效应。一般是将1:1的航天器放入水槽中,航天员穿上改制的舱外航天服,进行出舱活动程序的模拟和技能的训练。
失重训练也可以利用失重飞机完成的。它可以完成抛物线飞行,形成15-40秒的微重力时间。使航天员感受、体验和熟悉失重环境,在失重的时间里可以做各种试验,如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动,甚至可把一个舱体搬进机舱中,还可以进行人在失重的时间里从舱体爬出来的试验,训练太空的出舱活动。
为了减少航天运动病的发病率,还要进行前庭功能训练。采用转椅、秋千等旋转和摆动设备产生线性加速度和科氏加速度,或在失重飞机上让航天员头部运动,对受试者的前庭器官进行刺激,以提高前庭器官的耐受能力。也可以利用气功和生物反馈的方法对航天员进行抗运动病的训练。其它的特殊环境因素适应性训练还有飞机飞行训练,跳伞训练,振动、噪声体验,乘员舱大气环境体验以及隔离环境体验等。
杨利伟在接受媒体采访时,曾爆料我国航天员的训练细节,其中还包括“72小时剥夺睡眠训练”。杨利伟称,“很多人说航天员训练是魔鬼训练,对心理和生理进行挑战,即便如此,在执行任务时还是会遇见想象不到的情况,所以还要有应对突发情况的训练和其他措施,要有很好的心理和坚强的意志才能胜任这个工作。”
据杨利伟介绍,在载人航天飞行训练中,超重耐力训练是对航天员自我极限的最大挑战。记者了解到,“超重耐力”训练要求航天员在承受8倍于自身体重的重力条件下,保持正常的呼吸和思维能力。“空军飞行员训练时要求做到人体自重5倍重力的加速度,持续时间为2至3秒。而航天员的训练则要求超载达到人体自重8倍重力的加速度,持续时间为40至50秒。”
8倍的重力加速度是个什么概念?杨利伟举例说,玩过山车时经历的刺激是2倍多一点的重力加速度概念。因此,在进行8倍重力加速度训练时,离心机像一只巨大的铁钳,紧紧夹住旋转舱,在圆形的超重实验室里飞速旋转。转瞬之间,航天员全身的血液好像被甩到脊柱上,五脏六腑好像被压成了一张薄薄的纸片。
1个G是地面标准重力环境。人的身体结构和各系统的调节功能对此已经相当适应,坐过大型过山车的人常常会感到头晕眼花,这时候人体承受的过载大约是自身重量的两倍(2个G)。正常人在离心机上达到3个G的负荷时就难以忍受,而航天员平时训练则要求过载达到人体自重的8至9倍,持续时间为40至50秒。
在进行这种训练时,航天员的面部肌肉都会在强大作用力的牵引下变形,眼泪不自觉地往外流,呼吸异常困难。为了让航天员和工作人员之间保持“互动”,在每一个航天员的手中,有一个爆鸣器,在训练中感觉到不适应的状况,航天员按下爆鸣器,工作人员就会停止操作。但杨利伟昨天透露,在长达8年的训练中,他和他身边的战友们没有一个人按下过爆鸣器,只有工作人员自己根据监测到的各项生理指标停止操作。