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宇航员培训学苏俄
中国曾经派出航天员到俄罗斯进行学习,并租用俄的实验设备,这些航天员后来成为了中国航天员的教员。和美、俄相比,目前中国的航天员队伍还不是很壮大。全球约现有来自32个国家的400多人符合宇航员资格,只有14人是中国人(其中6人上过天)。目前,中国已经开展了第二批航天员的选拔,2名女宇航员可能“天宫”系列任务中上天。
美国大量启用女航天员,日本和韩国也分别已有2名和1名女航天员,这一数字中国还是0。

世界第一名航天员,第一个进入太空的地球人尤里·加加林登上美国《时代》杂志封面。

人类的飞天梦想在1961年4月12日被前苏联的加加林实现了,他驾驶“东方“1号飞船在外层空间遨游了1小时48分钟并成功的返回了地面,自那时起,来自至少32个国家的400多人进入了太空。由于世界上“航天员”的定义有分歧,所以这只能是个概数。

全球现有航天员约四百余人

载人航天是冷战时期美、苏太空竞赛的重要主题之一,苏联在载人航天方面扮演了领跑者的角色,把人类第一个航天员这一殊荣收入囊中,而美国则后来居上,成为航天员数量最多的国家,这之后,很多国家的航天员曾搭乘苏联/俄罗斯的飞船,或者美国的航天飞机登上过太空。

20世纪50年代,苏联和美国相继开始了培养航天员。苏联第一批航天员的选拔于1957年开始启动,科学家们首先对很多职业的从业者进行了对比,发现在空军飞行员中选拔航天员是一条捷径。1959年,苏联从大量报名者经过层层选拔后留下了20人作为第一批航天员来进行培训;在经过严格训练、筛选后只剩下6人参加苏联首次航天任务的最后选拔。

美国的第一批航天员选拔要比苏联晚一年时间,选拔的标准虽然有很多不同,但选拔程序却是同样复杂,选拔要求同样严格。最后经过一系列检查后留下7人进行航天培训,这7人就是航天史上有名的“水星时代”的7名预备航天员。

20世纪50年代美国水星计划的7名航天员。

关于“航天员”的称呼和定义,不同国家有着不同的说法。美国称为“astronaut”,而前苏联则使用俄文“космонавт”,取自希腊语单词的“κόσμος”(宇宙)和“ναύτης”(水手)二词,全词的意思是“在宇宙间航行的人”,其英文版本为cosmonaut。在中国的“神舟”系列载人飞船发射成功后,又有人创造了“Taikonaut”(宇航员)的英文词,由“太空”的汉语拼音“Tàikōng-”和“船员、水手”的英文字尾“-naut”组合而成。目前中国多用“航天员”作为中文官方文稿里的称呼。

而关于“航天员”的资格,美国以旅行高度超过海拔80千米(50英里)为标准,国际航空联合会(FAI)定义的宇宙飞行则需超过100千米。 到2000年4月18日为止,按照美国的定义共计440人,在国际航空联合会的定义下,只有434人符合资格。进入太空的宇航员来自至少32个国家。

航天员按照任务不同大致分为以下几种:

1.驾驶员,细分的话可以有指令长和驾驶员等。

2.任务专家,主要负责航天器各系统的管理和计划机组乘员的活动,进行后勤保障和各种实验,进行太空行走维修和安装航天器或空间站的配件。

3.专家航天员,主要负责航天器上的有效载荷和科学实验,他们不只是航天员,更是一些在天上从事科学工作的科学家和工程师。

4.太空游客,这是近年来太空任务商业化后的产物,严格的说来并不算是“航天员”。例如“word 之父”查尔斯.西蒙尼乘坐俄罗斯的“联盟”飞船两次进入太空,今后会有更多这样普通人以旅游和体验为目的进入太空。

根据前三类航天员所从事的工作不同,他们在进行选拔时的标准也会有所不同,侧重点不同。 与美俄相比较而言,中国的载人航天刚刚起步,在对航天员指责划分上还不是非常明确,飞上太 空后的工作也不是很多很细,所以基本上中国目前的航天员在太空所从事的是驾驶航天员、载 荷专家航天员、任务专家航天员的少量简单的综合工作。

NASA的第一批女性宇航员培训班成员。

韩国首名女宇航员李素妍(左)与日本首名女宇航员山崎直子(右)。

在航天员的行列里,值得一提的是女性航天员。太空中出现女性的身影,一直是人们津津乐道的话题,截至2009年5月24日STS125任务完成,地球上总计出现了51名进入太空的女性,其中美国42人,前苏联3人,加拿大2人,法国1人,英国1人,日本1人,韩国1人。

女性普遍比男性身体小、体重轻,生理对辐射敏感性也没男性强,耐性也较男性要强,特别是某种程度上感觉更敏锐、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较强。从务实的角度来看,女性除了有体能不如男性的缺陷,但也有上述这些强于男性航天员的地方,是完全可以经过培训成为合格的航天员的,目前的女性航天员就完全证实了这一点。

寻找“超人”:航天员的选拔和培训

微软公司创始人之一查尔斯.西蒙尼花费2500万美元前往国际空间站,成为世界上第五位太空游客。

选拔航天员,对人员的身高、体重、年龄等各个方面都有很严格的要求,大致要历经几轮淘汰赛,从能“查明”身份的档案挑选开始,一路滴水不漏、扎扎实实,前后要经历系统体检、特殊功能检查、心理选拔等等程序,候选人范围和数量逐渐缩小。俄罗斯航天员列昂诺夫曾说,这就是一个很多人攀登通天阶梯的活动。在参选之前,你没有做好充分的生理和心理上的准备,没有强大的挑战精神,没有征服自己和征服太空的勇气和毅力,就不可能完成整场“比赛”。

有趣的是,美国宇航局在最早着手选拔航天员的时候,由于没有经验和标准可循,所以当时被列入考虑对象的有特技演员、马戏演员、游泳运动员、赛车手等,后来艾森豪威尔总统拍板,他认为航天员必须出身于军事飞行员,受过大学或以上的教育,身高体重适中,具有为航天事业献身的精神等。总终从空军、海军、海军陆战队中选定了一批飞行员,又经过体检和体能评估,失重、振动和隔绝空间测试等进一步的测试和选拔,选出了美国最早的宇航员。一位观察家曾说美国宇航局当时是在寻找“超人”。

在美国,被选为航天员候选人将收到银质宇航员之翅。当他们进入太空后,他们将收到金质宇航员之翅。

而前苏联第一批宇航员则是从3400多名35岁以下的空军飞行员进行选拔的,要求必须身体健康、紧急情况下情绪稳定、有机智处理问题的能力、出色的学习能力,还要年龄小。

候选航天员由医学专家和心理学家作一般医学及心理素质检查,需要连续几天住院进行。第三项应急耐力实验要在低压舱、爆炸减压舱、离心机等特殊设备上完成检查。其中比较特殊的检查有:测验水平台上站立很久的候选者定向能力和血管紧张程度;让被检者在短时间内从噪音中选出有用的信号和在高速运动中完成指定的一系列任务,以测试其记忆力和协调性;把个人或几个陌生人关在密封舱内进行隔离试验,观察各组成员之间的行为及抗寂静、孤独的耐力等。

前苏联/俄罗斯的航天选拔的淘汰率很高,从海选到最终选定航天员,合格率只有千分之二。

随着航天技术的发展、航天器条件的改善,航天员的选拔标准逐步放宽,例如美国的格伦77岁再次被任命为航天员,乘坐航天飞机飞向太空,而一些商业的宇航公司也开始一些能使太空旅游的费用更加平易近人的计划。

通过选拔并不意味着成为一名合格的航天员,要想真正“飞天”,还必须经过一系列艰苦的训练。

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。职业航天员,如驾驶员和任务专家,其训练内容较多,要求也严,训练时间也较长,一般需要3年左右的时间。非职业性航天员,如载荷专家或科学家航天员,其训练内容较少,时间也较短。

亚特兰蒂斯号的全体机组人员正在约翰逊太空中心的紧急逃生训练中听取训练员大卫·波格的讲解。

宇航员约瑟夫·泰纳,STS-115的任务专家,正身穿宇航服准备下降到约翰逊航天中心中性悬浮实验室的水池里面进行水下生存训练。

宇航员布伦特·杰特,STS-115的指令长,在约翰逊航天中心中性悬浮实验室进行紧急逃生训练,图中他正在模拟用降落伞降落到水里面。

发展载人航天的各国,都有航天员选训中心,比较著名的有美国国家航空航天局的约翰逊航天中心(Johnson Space Center)和俄罗斯的加加林航天员培训中心(Gagarin Cosmonauts Training Centre又名星城Star City)。一些没有独立发展载人航天的国家的航天员,都是在这两个中心里接受培训,成为合格的航天员的。这些中心的主要的任务有:为载人飞行进行预备航天员和正式航天员的选拔;对航天员实施身体素质、心理、特殊环境因素适应性及飞行专业技能的训练,对航天员实施飞行前、飞行中和返回后的医学监督与医学保障,辅助飞行控制中心进行医学监督和及时地分析,并开展航天医学工程研究。

美国的宇航员选拔和培训主要是由美国航空航天局(NASA)负责,美国的约翰逊航天中心则是唯一的基地。它拥有许多独有的设备用于测试和训练飞行乘员,比如航天飞机轨道器实体模型和综合训练实验室,航天员能在与乘员舱大小相同的模拟器里进行训练。 还可以控制的水中性浮力来模拟失重环境。这个设备是设计、试验、研制飞船和乘员装备、制定新程序和测定舱外活动能力与工作负荷极限的一个基本设施。航天员在这里接受飞行前的训练,熟悉规定的乘员活动和失重条件下的身体运动状态。

约翰逊中心的外联部主任帕基女士曾经向记者透露,已经有300多名来自世界各国的宇航员在美国接受了严格的太空训练,其中包括295名本国宇航员和50多名外国宇航员。美国宇航员的理论课程主要包括数学、地理气象学、海洋学、航天学、物理学等,并辅以陆地及海上、太空等生存训练课目。在后期,主要进入约翰逊中心的模拟设备舱中,完成失重、自旋、仪表飞行等基础项目的训练,再到达肯尼迪航天中心的发射现场,在实物上进行模拟的演练,这时候最关键的一个环节是模拟整个飞行过程,以及应急逃生。

俄罗斯宇航员培训中心把模拟空间站浸入水中,让宇航员在水中进行训练。

TsF-18离心机能模拟宇航员在升空和着陆期间遭受的引力——影响是地球引力的9倍。

加加林航天员培训中心的设施:联盟号训练舱,航天员训练椅。

而另一边厢,1960年成立的尤里·加加林国家科研和宇航员培训中心迄今为止已经对来自30多个国家的4百多名航天员进行了培训。加加林宇航员培训中心陈列有“和平”号空间站舱段、“联盟”号载人飞船和俄制太空服真品。中心拥有一个直径约30米、模拟失重状态的水下作业池,一个空间站太空舱的全尺寸模型位于作业池上方。训练时,学员会身着太空服进入太空舱,与太空舱一同沉入池底。学员借助太空服内的特殊设备在水下保持悬浮状态,并完成数小时作业,各种传感器将记录他们在失重状态下的身体状况。此外,中心还配备有进行过载适应性训练所需的离心机。

据到过训练基地的有关人士介绍,宇航员的训练远比我们想象的艰苦,有些训练甚至让人难以忍受。当初苏联宇航员在一年内,要骑自行车1000公里,滑雪3000公里,越野跑步200多公里。当年美国的宇航员登月前要穿几十千克重的宇航服,在炎热的佛罗里达沙漠中,每天行走二三十千米。而今中国的宇航员也在进行高强度的训练。

美俄宇航员除了各项必备的基本培训之外,在培训重点上还各有千秋。美国宇航员的仪表操作能力很强,并且能够较快地适应更新的设备。由于美国送宇航员入太空主要采取航天飞机这种可以多次往返空地的载体,这对于宇航员的操作能力有很高的要求,而他们多数在空中停留时间比较短。而俄罗斯宇航员,则更加重视在空间站中间的生存和科研能力。在培训中,也更多的要求他们从生理到心理上适应长时间的空中失重环境。人类在太空中停留时间最长的记录,很多次都是由前苏联和俄罗斯的宇航员们创造并打破的。在使用人类进入太空的科学研究思路上,俄罗斯科学家们都认为,针对未来的星际长航,人类首要解决的不单是技术问题,更重要的是生理和心理上的能力。

中国选拔和培训航天员的机构是位于京郊航天城里的航天员中心。而在世界上一些其他的国家,也建立起了自己的航天员培训机构,例如日本,为了参加国际空间站任务,已在筑波航天中心建成空间站综合中心,它由空间实验楼、空间站实验楼、空间站运行控制楼、失重环境实验楼、航天员培训楼等设施组成。

航天英雄及牺牲者

美国宇航局首位华裔职业宇航员张福林 (Franklin R. Chang-Diaz),生于哥斯达黎加,曾7次进入太空,成为上太空次数最多纪录保持者。

航天员的短暂历史上出现了各种“之最”和航天英雄:

世界上第一名航天员:前苏联的尤里•加加林,1961年4月乘坐东方1号(Boctok-1)进入太空。

第一位女性航天员:前苏联的瓦莲京娜•捷列什科娃,1963年6月乘坐东方6号(Boctok-6)进入太空。

第一位美国航天员:艾伦•谢泼德,1961年5月乘坐“水星”飞船进入太空。

首位华人航天员:王赣骏,美籍华人,1985年4月29日至5月6日乘坐挑战者号太空飞机(使命代号:STS-51-B)进行了为期7天的太空飞行。其他曾经进入过太空的华裔人士有卢杰, 焦立中和张福林,都来自美国。

第一位中国航天员:2003年10月15日杨利伟乘坐神舟五号漫游太空。

最年轻的航天员:前苏联的戈尔曼•季托夫,当他乘坐东方2号上太空时只有26岁。

最老的航天员:约翰•格伦,他乘坐STS-95上太空时已经77岁了。

滞空时间最长纪录保持者:俄罗斯的瓦列里•波利亚科夫,438天。

上太空次数最多纪录保持者: 美国的杰里•L•罗斯和张福林两人所保持,分别七次进入太空。

首个自制太空船上太空的航天员:美国的迈克•梅尔维尔,乘坐的是太空船一号(SpaceShip One Flight 15P)。

2003年随美国哥伦比亚号航天飞机失事牺牲的7名宇航员。

这些“第一”的记录保持者们足以让人艳羡,然而另一些航天英雄和牺牲者们则需要我们铭记,航天史上已经有22名航天员在任务中丧命,一些不完全的记录如下:

邦达连科,前苏联,死于训练中操作不慎引起的火灾,世界上第一个死于事故、尚未上天的航天员。

1967年,阿波罗1号试验飞船在地面试验中发生火灾,美国宇航员维吉尔.格力索姆,爱德华.怀特和罗杰.查菲不幸身亡。同年,前苏联的联盟1号飞船返回地球过程中坠毁,航天员弗拉基米尔·科马罗夫上校丧生。

1971年,联盟11号的航天员格奥尔基·多布洛沃斯基,维克托·帕查耶夫和 弗拉季斯拉夫·沃尔科夫在返回中窒息而亡。

1986年1月28日,美国的挑战者号航天飞机升空后73秒时,爆炸解体坠毁。机上的7名宇航员全部丧生,其中包括一名女性中学教师。

2003年,美国的哥伦比亚号航天飞机在重返地球的过程中解体坠毁,机上的7名宇航员全部丧生。

除了这些造成航天员牺牲的事故外,航天员在任务中也是险情不断。例如1965,前苏联航天员列昂诺夫进行了人类首次太空行走,行走结束后由于航天服膨胀,无法进入舱门,他只好冒险减压,随后的飞船降落又出现严重偏差,降落在离回收点几千公里之外,充满狼群的白桦林里,两名航天员差点丧命。

1970年,阿波罗13号在接近月球的过程中发生氧气罐爆炸,一时非常危险,美国的航天员在地面的指挥下,采取种种办法冷静操作,最终虽然没有完成登月,但是成功的完成了返回。

中国:女性宇航员或于“天宫”任务上天

中国首批参加航天员选拔的工作人员和部分航天员合影。

1961年和1970年,中国曾两次秘密选拔航天员,但是因为历史的原因,这两次选拔出来的航天员最终都由青丝变白发,连飞船的影子都没看到,就退役了,在遗憾中度过余生。

1995年,中国第三次选拔航天员,中国选拔和训练航天员的机构是航天员中心,它的前身是创立于1968年4月1日的宇宙医学及工程研究所,拥有转椅室、冲击塔室、亚洲规模最大的离心机、低压模拟舱、天象仪室、大型水槽等各种必需的设施。

中国航天员在水槽中进行试验。

中国航天员在进行生理电极训练。

航天员翟志刚进行登舱训练。

中国的航天员选拔基本采用的是苏联/俄罗斯的标准,同时参考了美国标准,最终从空军一千五百零六名飞行员中经过层层筛选,选出了十二名预备航天员,1998年1月5日,中国第一支航天员大队正式成立,开始了长达五年的训练。据有关专家介绍,中国目前有宇航员14位,其中2人是教官。他们全是男性,都有10年以上的驾龄,1000小时的高空飞行经验。他们的身高都在170厘米左右,体重65千克左右,大学以上学历,身体和心理素质一流。

中国航天员训练的第一阶段是基础理论培训。在这一阶段,航天员要学习火箭和飞船的设计原理、飞行动力学、气象学、天文学、通信、设备检测、航天医学知识等等。学习的要求远比一所大学要高得多,也严格得多。

第二阶段是专业技能训练。航天员要熟悉飞船的结构、组成,飞船各系统的工作原理和模式,甚至要掌握重要部组件和单机的情况。

第三阶段是飞行程序和任务训练。航天员们要在与真实飞船相同的训练模拟器上按照航天飞行程序进行模拟飞行,从进入飞船到发射升空、轨道运行及返回、着陆,熟悉太空往返的全过程。在这个训练过程中,教练员还常常故意为航天员们设置各种突发性故障,以考验和提高他们的故障发现、判断和排除能力。救生技能训练也是航天员训练中的最重要一环。如果飞船返回舱由于意外原因没有落在预定的着陆区,在地面搜救队一时不能赶到现场提供救援时,航天员必须积极自救。

经过这三个阶段的学习,一般需要3至5年的时间,“准航天员们”相当于又上了一个本科。

航天员翟志刚(中)、刘伯明(右)、景海鹏在神舟七号载人飞船上与国家主席胡锦涛通话。

经过漫长的培训,从2003年杨利伟成为中国“飞天”第一人以来,中国已经有6名航天员进入过太空,他们是:杨利伟、费俊龙、聂海胜、翟志刚、景海鹏、刘伯明。

目前,中国已经开展了第二批航天员的选拔,初选阶段工作日前结束。经过选拔专家组严格评审,共选出男性候选人30名、女性候选人15名,45名候选人全部是空军现役飞行员。在他们中间将最终选出5名男预备航天员、2名女预备航天员,经过6 – 7年的训练之后,他/她们才可能成为合格的航天员。据近日得到的消息,已经有两位女预备航天员参加了空间交会的训练,可能在即将执行的“天宫”系列任务中上天。

明日宇航员:中国志愿者参与“火星-500”计划

“火星-500”试验志愿者中包括一名志愿者王跃(后右一)。

今年初NASA对外公布的第二代人形机器人“机器宇航员2号”。

随着世界载人航天技术的不断进步和发展,人类的太空足迹将会越行越远,越行越广,随着美国宣布要重返地球,各国或多或少的透露本国在21世纪的登月、甚至登陆火星的计划,航天员在本世纪里一定会重现上世纪6、70年代的辉煌,重新成为人们聚焦的中心。

目前,一项名为“火星500”的大型航天科技实验正在俄罗斯星城实施着,一名来自中国航天员中心的航天员教员王跃凭借实力参加了层层选拔后成为这一实验的志愿者,他和另外5名来自俄罗斯和欧洲其他国家的志愿者一起,在一个封闭式实验舱内整整呆上520天的时间。这一实验的目的便是为人类派遣航天员前往火星提供一定的人体生理和心理数据以及其他方面的研究数据。

这项实验自2010年6月3日开始实施,在世界航天界引起了广泛关注。未来航天员将会在太空中生活更长的时间,行走更长的路,探索更广泛的宇宙空间,所以对航天员的要求也会逐渐提高。航天员这一职业承载的人类使命越来越重要,人类不知道宇宙有多大,但是我们可以明确地知道,人类的航天文化、人类的探索精神、人类的科学思想是无穷无尽的,所以人类的脚步永远不会停止。

结语

中国人的飞天之路上,吸取了航天先行者的经验教训,并且得到了来自俄罗斯的直接协助,中国曾经派出航天员到俄罗斯进行学习,并租用俄罗斯的设备进行失重实验,这些航天员后来成为了中国航天员的教员。和美、俄相比,目前中国的航天员队伍还不是很壮大,这是与中国的载人航天历史短暂,任务还不够多有关系的。在个人素质方面,由于各国的航天员都是从优秀的军事飞行员中选拔的,因此除了选拔的身高体重等标准根据各国人口情况略有出入外,很难说有很大的差别,不过中国由于人口基数大,所以可选择的空间更大一些。

综合实力:★★★ (文/刘瑞江)

 
 

第一期 大推力火箭之梦

虽然中国的运载火箭虽然可靠性比较高,发射纪录良好,但从运载能力来看仍与欧美火箭强国存在相当差距。

第二期 低纬发射,始于文昌

2013年海南文昌发射基地建成后,中国将拥有极具竞争力的低纬度发射优势,并有望藉此在发射场地这一领域上超越俄罗斯。

第三期 探月谱上的排名

目前中、日、印等国的探月水平基本处于同一起跑线。这使得国家意志在“谁率先载人登月”上将起到决定作用。

第四期 深空探测“未完成”

当中国开始探月时,美国的“旅行者”1号已经接近到达太阳系的边缘。比月球更遥远的深空探测,中国仍一片空白。

第五期 神舟接班航天飞机?

当美国航天飞机退役后,中国的神舟飞船可能成为俄罗斯“联盟”号与“进步”号飞船执行飞往国际空间站任务的候补力量。

第六期 宇航员培训学苏俄

中国曾经派出航天员到俄罗斯进行学习,并租用俄罗斯的设备进行失重实验,这些航天员后来成为了中国航天员的教员。

第七期 构筑“天宫”

中国即将成为世界上第三个独立发射组装空间站的国家。但“天宫一号”从结构上仅与上世纪70年代苏联的礼炮号类似。

第八期:中国航天体制仍处转型期

中国航天由于长期受苏联模式和计划经济影响,体制上仍然处于转型期,种种航天机构呈现相当分散的局面,且对民众过于封闭。

第九期:航天民用,有名无实?

在中国人能享受到的航天科技成果中,绝大部分是国外的成就。市场上很多号称源自航天的商品,大多只是商家的自我包装。

第十期:火星,2030

美国人在2030年之后有望登陆火星。到时,中国的国力和科技实力若是允许,可能也会和美国形成竞争。如果不是竞争,那一定是合作伙伴。