(中國(guó)焦點(diǎn)面對(duì)面)“神十二”到底有多“神”?普通人有機(jī)會(huì)去空間站嗎?
中新社北京9月17日電 題:“神十二”到底有多“神”?普通人有機(jī)會(huì)去空間站嗎?
——專訪國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席、中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光
作者 馬帥莎 郭超凱
9月17日,聶海勝、劉伯明、湯洪波三名航天員搭乘神舟十二號(hào)飛船返回艙返回地球,成功著陸于東風(fēng)著陸場(chǎng)?!疤粘霾睢比齻€(gè)月,航天員衣食住行是如何保障的?未來中國(guó)空間站將如何建設(shè)?普通人是否有機(jī)會(huì)前往空間站?
國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席、中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光接受中新社“中國(guó)焦點(diǎn)面對(duì)面”專訪,進(jìn)行權(quán)威解讀。
訪談實(shí)錄摘編如下:
中新社記者:“太空出差”3個(gè)月期間,神舟十二號(hào)飛行乘組共安排了2次出艙任務(wù),這2次出艙有何不同、各安排了哪些任務(wù)?與神舟七號(hào)出艙任務(wù)相比,神舟十二號(hào)的出艙時(shí)間更長(zhǎng),這是否意味著中國(guó)艙外活動(dòng)技術(shù)有了大幅提高?
楊宇光:建設(shè)空間站是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程,有非常多的關(guān)鍵技術(shù),比如載人航天三大基本技術(shù):天地往返技術(shù)、交會(huì)對(duì)接技術(shù)、艙外活動(dòng)技術(shù)。2008年的神舟七號(hào)出艙時(shí)間不到20分鐘,艙外活動(dòng)也比較簡(jiǎn)單,只是證明我們有能力進(jìn)行艙外活動(dòng),但并不能滿足未來復(fù)雜的科研活動(dòng)需要。
神舟十二號(hào)乘組進(jìn)行了兩次艙外活動(dòng),進(jìn)一步驗(yàn)證艙外活動(dòng)技術(shù)。首先,這一次三位乘組成員穿的是中國(guó)第二代飛天航天服,工作時(shí)間更長(zhǎng),理論上可以工作八九個(gè)小時(shí),可重復(fù)使用15次。
視頻截圖神舟十二號(hào)任務(wù)兩次出艙活動(dòng)更多的是進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證,尤其是第一次艙外活動(dòng)超過7個(gè)小時(shí),對(duì)二代飛天航天服支持長(zhǎng)期艙外活動(dòng)需要的各種技術(shù)進(jìn)行了全面充分驗(yàn)證。
第一次艙外活動(dòng)還驗(yàn)證了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),一是通過機(jī)械臂來輔助航天員在空間站表面進(jìn)行大范圍轉(zhuǎn)移,二是在空間站表面進(jìn)行爬行,通過安全繩和固定裝置,爬到指定位置。第二次艙外活動(dòng)的任務(wù)更為復(fù)雜,安裝了一套擴(kuò)展泵組,提高了整個(gè)空間站的工作可靠性。
- 資料圖:進(jìn)入空間站后,三名航天員向全國(guó)人民報(bào)告并致謝敬禮。(視頻截圖)圖片來源:視覺中國(guó)
中新社記者:神舟十二號(hào)飛行乘組的平均年齡超過52歲,有網(wǎng)友說此次任務(wù)航天員年齡偏大,為何不選擇更年輕的航天員?載人航天對(duì)航天員的年齡是否有限制?未來中國(guó)是否需要進(jìn)一步加強(qiáng)航天員的梯隊(duì)建設(shè)?
楊宇光:50多歲并不是一個(gè)很大的年齡,美國(guó)、俄羅斯以及其他國(guó)家都有大量50歲以上航天員。最高的年齡紀(jì)錄是美國(guó)第一位進(jìn)行軌道飛行的航天員約翰·格倫,他在(上世紀(jì))60年代駕駛“水星號(hào)”飛船進(jìn)行了美國(guó)第一次環(huán)繞地球的太空飛行,在接近80歲高齡又乘坐航天飛機(jī)再次進(jìn)入太空。
航天員從初期選拔到經(jīng)過長(zhǎng)期的身體條件適應(yīng)能力、各種空間操作技能訓(xùn)練,達(dá)到能夠進(jìn)行實(shí)際飛行的資質(zhì),至少需要兩年以上。過去國(guó)外在進(jìn)行重要航天任務(wù)時(shí),(航天員乘組中)至少有一人有航天飛行經(jīng)歷。比如,美國(guó)第一次登月的阿波羅11號(hào)飛船乘組,三位宇航員之前全都有過太空飛行經(jīng)歷。
神舟十二號(hào)任務(wù)非常重要,承擔(dān)了首次長(zhǎng)期駐留、可再生環(huán)控生保系統(tǒng)、復(fù)雜出艙活動(dòng)等任務(wù),更需要一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的乘組。從神舟九號(hào)任務(wù)開始,一般是“一老帶兩新”或者“一老帶一新”,這次變成了“兩老帶一新”,甚至聶海勝過去有過兩次飛行經(jīng)歷。
資料圖:2021年7月30日,航天員湯洪波拍攝到了北非大陸上萬家燈火的盛景。航天員湯洪波 攝 圖片來源:載人航天辦中國(guó)目前已完成第三批航天員選拔,里面不但有航天駕駛員,還有航天任務(wù)專家和隨船工程師。第一代航天員都是從飛行員里面挑選的,到了第三批航天員,因?yàn)榭臻g站任務(wù)科學(xué)研究的比重越來越高,就需要有更多的工程師、科學(xué)家進(jìn)入軌道,進(jìn)行更復(fù)雜的空間科學(xué)研究和實(shí)際操作。
中新社記者:神舟十二號(hào)飛行乘組的在軌時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月,未來航天員在中國(guó)空間站的在軌駐留時(shí)間還將增加到6個(gè)月,在軌時(shí)間的延長(zhǎng),對(duì)人類發(fā)展航天技術(shù)、開展空間實(shí)驗(yàn)有什么意義?
楊宇光:長(zhǎng)期駐留要解決很多問題,比如人在失重條件下會(huì)肌肉萎縮、骨骼鈣質(zhì)流失?!疤旌汀焙诵呐搸咸斓奶张芘_(tái)和太空自行車,比過去的設(shè)計(jì)更為合理,可以進(jìn)行更有效鍛煉。
長(zhǎng)期太空駐留必須解決的另一個(gè)問題是可再生式的環(huán)控生保系統(tǒng),很多資源要回收利用。以尿處理為例,實(shí)際上是將尿液送到蒸汽壓縮蒸餾裝置里面,首先讓它變成一個(gè)非常低的壓力,比較容易蒸發(fā)和汽化,汽化后再讓水氣分離,水蒸氣冷凝形成蒸餾水,進(jìn)行一些處理之后再通過凈化系統(tǒng)過濾,就可以達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席、中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光。中新社記者 蔣啟明 攝航天員平時(shí)還會(huì)定期抽血,血樣要帶回地球研究。未來航天員從神舟十三號(hào)開始要在軌半年以上的時(shí)間。這一次發(fā)現(xiàn)的各種問題,都可以為以后在軌駐留奠定非常好的基礎(chǔ)。
在軌飛行除了支撐科研活動(dòng),也為未來走向更遠(yuǎn)的深空奠定基礎(chǔ)。比如,從地球到火星考察往返的時(shí)間超過一年半,大部分時(shí)間是在飛船里面待著,這樣的過程必須首先在近地軌道空間站里去驗(yàn)證。
中新社記者:結(jié)束三個(gè)月的“太空出差”,神舟十二號(hào)飛行乘組順利返回地球,從太空微重力環(huán)境返航,航天員需要提前做好哪些準(zhǔn)備工作,以便更快適應(yīng)地球環(huán)境?
楊宇光:從已經(jīng)公布的航天員在軌生活和工作規(guī)劃來看,我們注意到一個(gè)細(xì)節(jié),他們?cè)谂R近返回時(shí),每天的鍛煉時(shí)間和強(qiáng)度會(huì)增大,這就是非常好的準(zhǔn)備工作。為保證骨鈣不流失、肌肉不萎縮,航天員每天要進(jìn)行足量鍛煉,回到地球以后能夠盡快進(jìn)行重力的再適應(yīng)。
這一次飛行也是(目前)神舟飛船在軌時(shí)間最長(zhǎng)的一次。神舟飛船靠泊到空間站以后,雖然它的大部分設(shè)備處在休眠狀態(tài),但依然會(huì)經(jīng)歷太空輻射環(huán)境、惡劣真空環(huán)境考驗(yàn)。
神舟十二號(hào)拍攝畫面。航天員 劉伯明 攝神舟飛船關(guān)系到航天員乘組安全,所以在返回前要對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)比如推進(jìn)系統(tǒng)、GNC分系統(tǒng)(制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制分系統(tǒng))、測(cè)控等分系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,保證每個(gè)分系統(tǒng)都是正常的才能夠返回。
這一次是我們首次返回東風(fēng)著陸場(chǎng),過去所有(載人)航天飛行都是返回到四子王旗著陸場(chǎng),東風(fēng)著陸場(chǎng)是作為備份著陸場(chǎng)。未來在空間站運(yùn)營(yíng)階段,東風(fēng)著陸場(chǎng)將作為主著陸場(chǎng)來使用。
中新社記者:著陸場(chǎng)的變化主要是出于哪方面考慮?
楊宇光:載人航天器包括空間站大部分都是在比較低的軌道高度上,主要是為了規(guī)避空間輻射的影響。因?yàn)榈厍蚋浇幸粋€(gè)范艾倫輻射帶,這個(gè)輻射帶下邊緣大約是在六七百公里高度,如果航天器的軌道高度高于這個(gè)高度,它會(huì)受到更多的輻射影響,在三四百公里高的高度,輻射會(huì)小很多。
但是這帶來另外一個(gè)問題,因?yàn)檫@個(gè)高度以7.8公里每秒繞地球飛行,受到的大氣阻力會(huì)使飛船或空間站的高度不斷降低。
過去天宮一號(hào)、二號(hào)和神舟飛船的乘組任務(wù),因?yàn)闀r(shí)間比較短,不需要大范圍改變軌道,空間站長(zhǎng)期在軌運(yùn)行,軌道高度變化比較大,到合適的時(shí)候就要進(jìn)行一次軌道保持,抬高高度。
軌道高度變化比較大就帶來一個(gè)問題,返回時(shí)理論上著陸點(diǎn)的位置會(huì)有比較大的變化。四子王旗著陸場(chǎng)是一個(gè)相對(duì)來說比較小的著陸場(chǎng),而東風(fēng)著陸場(chǎng)就在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心附近,面積非常廣大,可以有一個(gè)很長(zhǎng)的范圍供選擇。我認(rèn)為這可能是選擇東風(fēng)著陸場(chǎng)作為目前空間站運(yùn)營(yíng)階段主著陸場(chǎng)的最主要原因。
中新社記者:在返回地球的過程中,如何保障航天員的安全?
楊宇光:返回過程和發(fā)射過程一樣,是航天飛行中風(fēng)險(xiǎn)比較大的環(huán)節(jié)。目前人類在軌飛行過程中發(fā)生過一些險(xiǎn)象環(huán)生的事故,大部分都是在發(fā)射階段以及返回階段發(fā)生的。
返回過程中有幾方面風(fēng)險(xiǎn)。一是反推,原來是環(huán)繞地球的軌道,通過推進(jìn)艙發(fā)動(dòng)機(jī)的工作,變到能夠再入的軌道,這是風(fēng)險(xiǎn)比較大的環(huán)節(jié),首先它要準(zhǔn)確。
二是在返回過程中有數(shù)次分離操作,第一個(gè)操作是軌道艙和整個(gè)飛船分離,我們稱之為軌返分離;第二次是完成反推以后,推進(jìn)艙和返回艙要分離,我們稱之為推返分離,這兩次分離都非常重要,必須要正常完成。
再入飛行過程,也就是到了100公里以下,返回艙和大氣摩擦?xí)a(chǎn)生極高的溫度。飛船下面有一個(gè)防熱大底,飛船表面有防熱的燒蝕材料來保證高溫不會(huì)傳到艙內(nèi),保證航天員的安全。
返回到大約10公里高,速度已經(jīng)降到了200多米(每秒)的時(shí)候,就要開傘,把速度進(jìn)一步降低。為保證航天員安全,有一套主傘,還有一套備份傘,一旦主傘打開出問題的話,備份傘要進(jìn)行工作,保證能夠降到一個(gè)比較低的速度,正常降落到地球表面,但對(duì)航天員的沖擊依然是比較大的。
所以我們又有兩個(gè)措施,一個(gè)措施就是在落地前把座椅升高,有點(diǎn)像家里折疊床的氣壓桿;另外一個(gè)措施,是返回艙拋掉防熱大底以后,到距離地面一米高時(shí)精確發(fā)出指令,讓幾個(gè)小的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)反推,進(jìn)一步降低飛船著陸速度,使航天員非常輕柔地落到地球表面。
中新社記者:神舟十二號(hào)三名航天員都是男性,未來空間站的航天員飛行乘組是否會(huì)有女性航天員,女性航天員的加入對(duì)中國(guó)發(fā)展航天技術(shù)、中國(guó)空間站運(yùn)營(yíng)都有哪些意義呢?
楊宇光:女航天員的重要性是不可替代的。人類進(jìn)入太空是為了進(jìn)行更多科學(xué)實(shí)驗(yàn),以及走向更深遠(yuǎn)的太空。從這個(gè)角度來說,只有男性航天員是不完整的,而且女性有特殊優(yōu)勢(shì),在一些更細(xì)致的操作上有更多優(yōu)勢(shì),包括語言優(yōu)勢(shì)等。從長(zhǎng)期太空生活看,男女互補(bǔ)在心理方面的代償作用對(duì)于長(zhǎng)期太空飛行也非常重要。
從國(guó)外例子看,有大量女航天員不但能在空間站進(jìn)行長(zhǎng)期駐留,有些甚至作為航天器駕駛員乃至整個(gè)飛行任務(wù)的指令長(zhǎng),這種情況是存在的。劉洋、王亞平已經(jīng)作為中國(guó)神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船的乘組經(jīng)歷過太空飛行,時(shí)間都不短,達(dá)到了十幾天以上,我們期待未來中國(guó)空間站也會(huì)有女航天員的出現(xiàn),這是必然的。
中新社記者:“太空出差”三人組凱旋后,后續(xù)中國(guó)還將陸續(xù)實(shí)施多次發(fā)射任務(wù),在2022年完成空間站的在軌建造,未來中國(guó)空間站將如何建設(shè)?完整體的“天宮”空間站長(zhǎng)什么樣?它將發(fā)揮哪些關(guān)鍵作用?
楊宇光:天宮空間站的初期規(guī)劃是T字型構(gòu)型,天和核心艙的前端有一個(gè)節(jié)點(diǎn)艙,節(jié)點(diǎn)艙一左一右,各連接一個(gè)實(shí)驗(yàn)艙,右邊是問天實(shí)驗(yàn)艙,左邊是夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙,這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙和核心艙都是20多噸重,這是空間站的基本構(gòu)型。
2021年8月24日晚上9點(diǎn)29分,北京上空。航天員聶海勝 攝 圖片來源:載人航天辦除了這三個(gè)基本艙段以外,天和核心艙尾部還會(huì)對(duì)接一艘天舟貨運(yùn)飛船,給航天員送去生活物資、科研儀器,給空間站送去推進(jìn)劑補(bǔ)加,生活垃圾、廢棄科學(xué)儀器也要放到這里面,不但是“快遞小哥”,還是“儲(chǔ)藏室”“垃圾箱”。
在空間站前端會(huì)對(duì)接1到2艘神舟飛船,短期內(nèi)空間站可以支撐6個(gè)人在軌進(jìn)行乘組輪換。未來空間站還具備擴(kuò)展能力,可以加第二核心艙,最大將來可以擴(kuò)展到180噸的組合體規(guī)模。
需要強(qiáng)調(diào)一下,180噸的重量也不到國(guó)際空間站的一半,這比較符合中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家,但又是一個(gè)航天大國(guó)的定位,也就是規(guī)模適度,更注重效率,來完成更多科學(xué)實(shí)驗(yàn),為人類科學(xué)進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。
除了空間站基本配置,還會(huì)有一個(gè)獨(dú)立飛行的光學(xué)艙——巡天望遠(yuǎn)鏡,可對(duì)大范圍的天空進(jìn)行成像,獲得海量科學(xué)數(shù)據(jù)。它和空間站在同一個(gè)軌道上運(yùn)行,正常情況下是獨(dú)立運(yùn)行的,需要維修時(shí)可以和空間站對(duì)接,由航天員對(duì)它進(jìn)行維護(hù)操作。
航天員在軌拍攝的高清大圖。航天員湯洪波 攝 圖片來源:載人航天辦中新社記者:近期維珍銀河、藍(lán)色起源相繼推出了亞軌道太空旅游,未來普通人是否有機(jī)會(huì)前往中國(guó)的空間站,要進(jìn)駐空間站需要滿足哪些條件?
楊宇光:我相信未來存在非職業(yè)航天員進(jìn)入空間站的可能性。國(guó)外的新聞?dòng)浾?、影視明星及其他付費(fèi)太空旅游的乘客,都曾造訪過國(guó)際空間站。普通人要進(jìn)入太空,必要的訓(xùn)練是不可缺少的。
一是要能夠經(jīng)受飛行過程中的環(huán)境,包括起飛過程中的超重和劇烈振動(dòng),這方面要進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練。航天員進(jìn)行航天訓(xùn)練時(shí),要在離心機(jī)上,模擬超重訓(xùn)練要達(dá)到身體8倍的重量。
二是要進(jìn)行失重環(huán)境訓(xùn)練,一方面是體驗(yàn),另一方面避免將來有嚴(yán)重的不適應(yīng)。此外還要進(jìn)行救援訓(xùn)練。航天員要在荒漠、海上、森林里面進(jìn)行生存鍛煉。進(jìn)行艙外活動(dòng)的航天員還要在加了鹽的水池,也叫中性浮力水池里面進(jìn)行相應(yīng)訓(xùn)練。
這些訓(xùn)練理論上對(duì)普通老百姓是開放的,但是確實(shí)像我們講的,航天員是萬里挑一的職業(yè),每個(gè)人都很努力,但是并不是每個(gè)人都有飛天的機(jī)會(huì)。(完)