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航天員的培訓內容包括:體質鍛煉、理論知識教育、心理訓練、特殊環境因素耐力和適應性訓練、生存訓練和航天器技術訓練、航天醫學工程技術訓練、空間科學及應用知識和技術訓練、生存訓練以及綜合訓練等。針對航天員的類別和職業不同,其培訓的具體要求和內容也不同。職業航天員,如駕駛員和任務專家,其訓練內容較多,要求也嚴,訓練時間也較長,一般需要3年左右的時間。非職業性航天員,如載荷專家或科學家航天員,其訓練內容較少,時間也較短。

1訓練概述

航天員訓練

  航天員訓練

航天員是一種在空間從事航天活動的特殊職業的人,他們要在特殊的環境條件下,在航天器的艙內外完成飛行監視、操作、控制、通信、維修以及科學研究等特殊的工作任務,並能正常的生活。這就要求必需對他們進行嚴格的訓練,使他們具備優良的生理和心理素質,對航天特殊環境因素有很強的適應能力,並熟練掌握航天器和完成飛行任務所應具備的各種知識和技能。航天員的培訓內容包括:體質鍛煉、理論知識教育、心理訓練、特殊環境因素耐力和適應性訓練、生存訓練和航天器技術訓練、航天醫學工程技術訓練、空間科學及應用知識和技術訓練、生存訓練以及綜合訓練等。針對航天員的類別和職業不同,其培訓的具體要求和內容也不同。職業航天員,如駕駛員和任務專家,其訓練內容較多,要求也嚴,訓練時間也較長,一般需要3年左右的時間。非職業性航天員,如載荷專家或科學家航天員,其訓練內容較少,時間也較短。

2體質和理論

航天員訓練

  航天員訓練

身體素質作為一個人生存的基本條件,在航天員的訓練過程中是必不可少的。蘇聯就曾為了準備阿波羅-聯盟計劃,要求其航天員在一年半的訓練時間內,騎自行車1000千米,滑雪3000千米,越野跑步200多千米。美國休斯敦航天中心,為提高航天員耐力,曾讓航天員穿上80千克重的航天服,在炎熱的佛羅里達沙漠中,每天步行30千米。
除了體質的訓練,航天員為了準備一次飛行還需要掌握大量的理論知識,這些理論知識包括基本的航天知識,飛行任務和航天器結構、航天醫學工程知識以及空間知識和應用的有關知識等。

3航天員訓練

選中的預備航天員必須經過體格、專業等方面一系列的嚴格訓練,才能成為正式航天員。訓練的目的是提高航天員對特殊環境因素的耐力和適應能力,熟練掌握有關的航天科學知識和工程技術。航天員訓練始於60年代初期。早期航天員訓練重點在增強航天員對航天環境因素的機體耐力和適應性,提高操縱載人飛船的能力。從70年代末開始,訓練的重點是保證航天員在軌道上長期停留、執行各種複雜的科學實驗計劃和熟悉新技術和新操作方法。對非職業性航天員,即參加航天的科技工作人員的訓練內容則可從簡,訓練時間僅需一年半左右。但是對航天駕駛員仍需要3~4年的訓練時間。訓練內容根據航天任務要求、受訓者的特點和身體素質以及訓練設備等因素決定,包括一般性訓練、航天環境訓練和模擬飛行訓練3個方面。
航天環境訓練
航天員訓練

  航天員訓練

內容有:①飛機飛行訓練:以鍛煉空中環境的適應性和熟練駕駛技巧;前庭功能訓練,常用旋梯、四柱鞦韆和轉椅,以防止或減少航天運動病的發生。②失重訓練:常用飛機作拋物線飛行和利用中和浮力模擬池進行失重狀態下的動作練習。③超重訓練:常用大型離心機以增強人員對超重的耐受能力。④航天生活環境訓練:常用隔離艙以提高人員對航天寂靜環境和生活規律的適應性。⑤應急救生訓練:根據不同的救生方案進行彈射座椅或救生塔的救生訓練。有時還把人員投放到人跡稀少的大森林和冰冷的海水中,以訓練人員在特殊情況下的自我生存能力。

模擬飛行訓練

航天員在執行任務前必須集中半年以上的時間針對任務作具體訓練。航天員除了參加航天器總裝、測試、火箭預射試驗外,還進行專門模擬飛行、對接和著陸等訓練。模擬飛行訓練在低真空的航天器模擬艙內進行,它能給予除失重以外的一切飛行感覺和環境。訓練分4個階段,首先全體航天員在各自的崗位上熟悉各自的操作內容;其次是飛行科目訓練;后兩個階段是飛行程序、各種項目的綜合訓練,如航天員與地面控制中心間的通信聯絡,對飛行緊急狀態、故障的綜合處理以及熟悉掌握飛行任務的全過程等。模擬訓練還包括航天器著陸訓練、航天器對接訓練、出艙、艙內外活動、回收和救生等方面的綜合演練。用於訓練航天員的地面模擬設備通常有失重飛機、中和浮力模擬池、人體離心機、真空艙和各種飛行模擬器(見航空航天醫學模擬實驗設備)。

4心理準備

心理訓練是航天員訓練中必不可少的內容。因為執行太空任務需要離開我們所熟悉的環境,而這種環境變化對心理的影響是很大的,尤其在早期航天活動中,載人航天器提供給航天員的生活環境無論是空間,還是飲食都不是很好,長時間呆在這麼狹小的環境,會是什麼一個感受?而如果這種感受影響到航天員的心理,那極容易就產生不可想象的後果。
而心理訓練也就是使航天員在沒上天之前,先對太空中的情況從心理上進行一下適應。增強心理的穩定性。現在由於執行任務複雜性增加,因此每次飛行都有幾名成員來完成。而儘快的使成員之間達到「心有靈犀」也成為心理訓練的一個重要內容。實踐證明,整個成員組在一起進行訓練對於提高他們在太空中工作的效率具有十分重要的作用。
航天員共同訓練的時間:短期飛行不少於半年、中期飛行需要1年、長期飛行1.5~2.5年。

5特殊環境

為了提高航天員對特殊環境因素的適應性和耐受力,需要對航天員進行航天特殊環境因素的暴露和刺激,如超重、失重、前庭器官的刺激、雜訊、高低溫等。
超重適應性訓練的目的是讓航天員適應航天器發射和返回再入時的超重環境,增強航天員抗超重的能力。訓練方法主要採用離心機模擬航天器起飛和返回過程中的超重曲線,進行胸-背向對抗動作訓練和頭-盆向耐力維持訓練。
失重訓練則是利用失重飛機完成的。它可以完成拋物線飛行,形成15-40秒的微重力時間。使航天員感受、體驗和熟悉失重環境,在失重的時間裡可以做各種試驗,如吃東西、喝水、穿脫衣服、閉眼與睜眼的定向運動,甚至可把一個艙體搬進機艙中,還可以進行人在失重的時間裡從艙體爬出來的試驗,訓練太空的出艙活動。
美國的小型失重飛機有T-33和F-104飛機改裝的失重飛機。大型失重飛機有KC-135和PC-9,蘇聯/俄羅斯用伊爾-76改裝的大型失重飛機,其微重力時間大約有30s秒。法國有「快帆」和A300失重飛機,A300是目前世界上最大的失重飛機。日本也有大型或中型失重飛機。中國曾利用殲教-5改裝成小型失重飛機。
在地面還可以用中性浮力水槽產生的漂浮感覺,模擬訓練航天員在失重時進行工作和維修。中性浮力水槽模擬失重的原理是,當人體浸入水中時,通過增減配重和漂浮器使人體的重力和浮力相等,即中性浮力,獲得模擬失重的感覺和效應;但它並沒有消除重力對於人體及其組織的作用,因此,它不同於真實的失重環境。目前,這種方法主要用於對出艙活動的航天員進行訓練。一般是將1:1的航天器放入水槽中,航天員穿上改制的艙外航天服,進行出艙活動程序的模擬和技能的訓練。
為了減少航天運動病的發病率,還要進行前庭功能訓練。採用轉椅、鞦韆等旋轉和擺動設備產生線性加速度和科氏加速度,或在失重飛機上讓航天員頭部運動,對受試者的前庭器官進行刺激,以提高前庭器官的耐受能力。也可以利用氣功和生物反饋的方法對航天員進行抗運動病的訓練。其它的特殊環境因素適應性訓練還有飛機飛行訓練,跳傘訓練,振動、雜訊體驗,乘員艙大氣環境體驗以及隔離環境體驗等。

6飛行模擬

航天員在執行任務時往往需要操縱各種儀器設備,但航天器中的各種設備是數不勝數的,如果航天員在操作過程中出現了一點錯誤,尤其是駕駛員,很有可能就會機毀人亡。為此,在地面上建立各種模擬設備,這樣航天員在這使設備中就可以熟悉操作的程序,適應不同的環境。
飛行模擬器是針對載人航天任務而設計的執行飛行任務的模擬器。其主要功能是在地面模擬太空中的飛行條件和實際載人航天器運動狀態,為航天員提供運動感覺、視覺、聽覺和操縱負荷等各種感覺,使航天員感到好像真的在太空駕駛航天器一樣。
模擬座艙一般採用內部結構和界面與實際航天器完全一致的模擬艙。俄羅斯和美國所發射的各種載人航天器都有各自的飛行模擬器,其中美國「阿波羅」號登月飛船的飛行模擬器,可以模擬從起飛到登月和返回地面等全程序飛行,也有隻模擬載人航天某項飛行技術的模擬器,如有模擬飛船的起飛、入軌和姿態如何控制等飛行技術的模擬器。還有模擬在太空作業的專項模擬裝置,如太空對接、太空維修和出艙模擬器等。
模擬航天員在太空生活與工作的微小空間環境,也都是以各種艙室的形式來完成的。這種微小生活空間艙室與航天員在太空生活的空間類似,除不能模擬失重環境外,其它都能逼真模擬。這種微小生活空間模擬對於考察和訓練人對長期在太空生活的適應性是很重要的。

7航天員選訓中心

發展載人航天的各國,都有航天員選訓中心,比較著名的有美國國家航空航天局的約翰遜航天中心(Johnson Space Center)和俄羅斯的加加林航天員培訓中心(Gagarin Cosmonauts Training Centre又名星城Star City)。它們主要的任務有:為載人飛行進行預備航天員和正式航天員的選拔;對航天員實施身體素質、心理、特殊環境因素適應性及飛行專業技能的訓練,對航天員實施飛行前、飛行中和返回后的醫學監督與醫學保障,輔助飛行控制中心進行醫學監督和及時地分析,並開展航天醫學工程研究。

8生存之道

載人航天器在應急返回過程中可能降落到各種複雜的地形、氣候等惡劣的生存環境條件下,例如寒區、沙漠、山地、森林、海上等,因此必須對航天員進行這些地區的生存知識和技能的訓練,使他們熟悉和掌握這些地區氣候變化,地形、海況、動植物的情況,掌握生存的基本要領。比如在寒區生存要保持機體的熱平衡,在原始森林生存要防禦猛獸和昆蟲的侵襲,在沙漠中生存是保持水鹽平衡。

9個人救生

由於載人飛船著陸地點較難控制,特別是應急返回時落點的散布較大,這就給航天員的營救造成困難。在載人飛船上一般裝有個人救生物品,供航天員著陸等持營救期間的求救和生存使用。
個人救生物品中應有求救聯絡物品,以便於航天員使用它們儘快與營救人員取得聯繫,這些物品包括無線電通信和定位裝置、信號槍、焰火管、海水染色劑、閃光燈、反光鏡、引火物品、哨笛等。
個人救生物品中還必須有陸上和海上的防寒和遮陽物品,如防寒服、抗浸服、斗篷等。飛船返回著陸在寒區或濺入水中時,航天員穿著防寒服或抗浸服等待營救,防止體熱在短時間內大量喪失,延長人的存活時間。當航天員返回濺入水中時,應有漂浮裝置,如救生筏或攜帶型漂浮裝置等,以支撐人體浮於水面,等持打撈和營救。常用的攜帶型漂浮裝置包括二氧化碳氣瓶、浮囊、吹氣管及其它附件。當航天員濺入水中時,牽拉充氣拉繩,撞針刺穿氣瓶封口薄膜,二氧化碳氣體充向浮囊內部,浮囊充氣膨脹。也可用嘴通過充氣管向浮囊內充氣。
救生食品和飲水及急救藥包也是十分重要的個人救生物品,對於著陸到高溫地區,保證航天員有一定量的飲用水是十分重要的。其它個人生存物品還有手槍、驅鯊劑、漁具、濾光鏡、指北針、自衛刀、鋼絲鋸、干燃料、取暖器、防風火柴等。

10參與試驗

除了上面說的,在發射前航天員還要參與真實航天器的大型試驗和全程序模擬飛行,以及航天技術各大系統的綜合試驗和演練等,以使他們進一步從總體的高度加深對於飛行任務、計劃、程序的理解和掌握。這不僅是航天員訓練的重要內容,同時,航天員的參與以及他們對航天系統的意見對載人航天系統的研製也是非常有益的。

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