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建空间站!刚刚,三名中国航天员奔赴太空

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聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员组成的飞行乘组状态良好,神舟十二号载人飞船发射取得圆满成功。图片来源:CGTN截屏

本刊记者/彭丹妮

中国载人航天又前进一步!6月17日9时22分,“神舟十二号”载人飞船发射成功!载有聂海胜、刘伯明、汤洪波三名航天员的飞船将与天和核心舱对接。三名航天员将在核心舱驻留3个月左右。

空间站是一种在近地轨道长时间运行、可满足航天员长期在轨生活、工作以及地面航天员寻访的载人航天器,代表了当今航天领域最全面、最复杂、最先进和最综合的科学技术成果。今年和明年,中国将接续实施11次载人航天任务,包括3次空间站舱段、4次货运飞船以及4次载人飞船发射,于2022年完成空间站在轨建造。

今年4月29日,中国空间站“天宫号”的核心舱已经发射。而“神舟十二号”载人飞船任务是中国空间站建造的首次载人飞行。这是指令长聂海胜第三次执行飞行任务,他说,“这次任务飞行时间更长,工作项目更多、对我们乘组的要求也更高,特别是要给后续的乘组把空间站核心舱这个家布置好,开展一系列的关键技术验证,任务还是很艰巨的。”

谁可以做航天员?

中国航天员最初的选拔借鉴了美国与苏联的经验。1995年8月,中国载人航天工程指挥部向中央军委呈报了关于选拔航天员的请示,建议从空军现役飞行员中选拔预备航天员,同年9月批复同意。1998年1月5日,中国航天员大队成立,李庆龙、吴杰、杨利伟、翟志刚、聂海胜等14人成为首批航天员。中国第二批航天员为陈冬、蔡旭哲、叶光富、汤鸿波、张陆、刘洋、王亚平共七人,其中刘洋与王亚平是女航天员。

第三批预备航天员选拔工作于2018年5月启动,经过初选、复选、定选三个阶段,从约2500名候选对象中选拔出符合条件的18名预备航天员。与之前中国载人航天的前两步相比,这一阶段,作为人类在太空中的大型科学实验平台的空间站建造进入实质阶段,因此,为满足中国空间站工程任务需要,第三批预备航天员中,除了航天驾驶员,还有7名工程师和4名载荷专家,航天驾驶员和工程师主要负责直接操纵、管理航天器,以及开展相关技术试验;载荷专家主要负责空间科学实验载荷的在轨操作。

在第三批航天员选拔尚未开始时,此次“神舟十二号”的3人乘组已经开始了训练和准备。据中国载人航天工程办公室消息,由于空间站的任务周期为3~6个月,对航天员的身心素质、知识储备和应急处置的能力都提出了更高的要求。从2017年3月开始,航天员训练就全面转入了空间站的任务准备。


6月16日,执行神舟十二号载人飞行任务的3名航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波在酒泉卫星发射中心问天阁与媒体记者集体见面。图片来源:中新网

57岁的聂海胜是中国首批航天员,出生于湖北省枣阳市,在空军部队15年间先后驾驶过初教6、歼五、歼六、歼七4种机型,安全飞行1480小时,被评为空军一级飞行员。2005年10月12日至17日,聂海胜与费俊龙执行“神舟六号”载人飞行任务;2013年6月11日至26日,聂海胜与航天员张晓光、王亚平搭乘“神舟十号”执行载人飞行任务。在此次任务与之前的“神舟十号”任务中,他都是担任指令长。

1966年出生于黑龙江省依安县的刘伯明也是第一批航天员,曾于2008年9月执行过“神舟七号”飞行任务,这次将是他十三年后重返太空。他曾任空军航空兵某师某团中队长,安全飞行1050小时,被评为空军一级飞行员。

首次执行太空飞行任务的汤洪波今年46岁,于2010年5月入选为第二批航天员。他1975年10月出生于湖南省湘潭县,1995年9月入伍,曾任空军航空兵某师某团大队长,安全飞行1159小时,被评为空军一级飞行员。

根据中国国防部官网介绍,中国前两批21名航天员,全部来自飞行员队伍。他们除了要达到一定的基础条件,比如体重55公斤~70公斤之间,身高1.6米~1.72米等等,还要看他们的生理机能,挑选人体各脏器和系统基本生理功能优良者,还要求航天员对于低压和缺氧环境具备耐受能力。

“要保证身体表面无畸形、无外伤以及其他后遗症。一些患有慢性病、精神病,有骨折、皮炎、眩晕、色弱、鼻炎甚至龋齿等疾病的人员,也都不合格。家族有遗传病史的不可以,有抽烟、喝酒习惯的人员也不会被通过,当然也不能近视。”空间探测技术科普专家庞之浩表示,航天员的脑功能、肺功能、心血管功能均要进行评定,了解其身体机能的储备能力以及调节能力。

自1960年以来,美国航空航天局(NASA)筛选了350个来训练成为宇航员的候选人,有48名现役宇航员。2020年3月2日至3月31日,NASA正在为其新登月计划“阿耳忒弥斯”招收第二批宇航员,根据NASA的要求,应聘的基本条件是:必须是美国公民,并且拥有STEM(科学、技术、工程及数学)专业硕士或以上学位,此外,应聘者还必须拥有2年以上相关从业经历,或者至少拥有1000小时的喷气式飞机驾驶经验。对于视力、血压和身高等也有复杂要求。

中国航天员大队成立以来,共有14人次航天员执行6次载人飞行任务。中国最早进入太空的是杨利伟。2003年10月15日,搭载着航天员杨利伟的第一艘载人飞船“神舟五号”成功发射,中国由此成为继俄罗斯和美国之后世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。

在执行飞行任务之前,航天员需要进行强度很大的训练,为太空之行做好准备,基本内容包括体质锻炼、理论知识教育、心理训练、特殊环境因素耐力和适应性训练、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、生存以及综合训练八大类。前两批航天员,均通过了30多门基础理论知识和100多个科目训练的考核。

“按理说训练3~5年就可以上天,但是咱们普通人没有机会,还有的宇航员还没有进入太空就已经退役了。”庞之浩说。比如,翟志刚从1998年入选首批航天员,到执行“神舟七号”任务,等待了10年,张晓光从1998年加入航天员大队直到2013年执行“神舟十号”任务,中间间隔了15年。而今年55岁的首批航天员邓清明,至今尚没有执行过飞天任务。

“两老带一新”

从中国航天员进入太空的年龄分布来看,在33~50岁之间。这次整个航天员乘组平均年龄52岁,其中聂海胜已经57岁,是中国现役年纪最大的航天员,刘伯明55岁,最年轻的汤洪波今年也已经46岁。

苏联开始载人航天任务的时候,航天员的年纪都很小,按照首次执行航天任务的年龄,最年轻的航天员都是来自那一时期。苏联宇航员尤里·加加林是进入太空第一人,当时27岁;1961年,不到26周岁的季托夫乘坐东方2号宇宙飞船进入太空,在轨道上邀游了25小时18分,当时苏联首批次培养的宇航员基本都是26~28岁的年龄段,出生在1935年前后。这是因为当时太空发射非常匆忙,航天员经过一年多时间就处于备选状态,而且也没有经验。此后苏联培养的数批航天员的年龄都在三十多岁以上,与中国两批航天员的年龄相仿。

人类历史上年龄最大的航天员是美国人约翰·格伦,他于1998年10月搭乘发现号航天飞机进入太空时,已经77岁高龄。

“(执行飞行任务的年龄)没有严格的限制,但选拔的时候有严格的限制,比如说是30岁以上,身高1.6米~1.72米等等。”庞之浩告诉《中国新闻周刊》,这次属于“两老带一新”,并在出行前针对年龄问题进行了相关训练,以提高他们的身体素质。

庞之浩解释说,这主要是考虑到这次空间站任务比较艰巨,不同于“神舟七号”的太空漫游,这次出舱需要工作,每次出去要好几个小时,另外还要练习操作机械臂等。而且,中国以前的航天员太空工作时间只有30天,现在要达到三个月,航天员如何在这么长的时间生活、完成工作,都是新的考验。

据中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍,本次任务主要完成四个方面的工作:一是要开展核心舱组合体的日常管理,包括天和核心舱在轨测试、再生生保系统验证、机械臂测试与操作训练,以及物资与废弃物管理;二是要开展出舱活动及舱外作业;三是要开展空间科学实验和技术试验,进行空间应用任务实验设备的组装和测试,按程序开展空间应用、航天医学领域等实(试)验,以及有关科普教育活动;四是要进行航天员自身的健康管理。按计划开展日常的生活照料、身体锻炼,定期监测、维持与评估自身健康状态。

北京大学地球与空间科学学院教授焦维新在接受媒体采访时表示,此前中国没有建设空间站,航天员就在一个小的检测试验室里。因为条件不具备,能做的试验也没有那么多。目前,中国的空间站核心舱已经在太空,可以开展更多工作,科学试验变成了日常性工作,所以航天员可以在太空长期驻留。

太空旅行对健康的影响还需要更多研究

从1961年加加林第一次乘坐飞船进入太空以来,截至2019年4月,人类已有超过560人具有太空飞行的经历。《科学》杂志2019年的一篇评述文章指出,空间微重力和辐射是人类长期太空飞行及深空探测过程中所面临的最重要两个太空环境因素。空间医学和生物学研究表明,短期和长期近地轨道太空飞行会导致人体多项机能发生显著改变,以及出现多种生理不适或病理症状,例如骨流失、肌肉萎缩、神经系统紊乱和免疫功能下降等。

在失重的环境下,肌肉和骨架“闲置”,肌肉会逐渐萎缩,钙、磷、镁等微量元素也会因骨质对其需求减少而从尿液中流失。因此,航天员在太空中生活一段时间之后,重新回到地球就极其容易发生骨折,这些症状都可归入“航天运动病”。

据前苏联对执行“上升”计划的5名航天员和执行“联盟”计划的22名航天员的统计,患航天运动病的分别占40%和40.9%。美国在执行阿波罗登月计划时,15名第一次飞行的航天员中患航天运动病的占40%。

对抗航天运动病症最有效的办法是加强体育锻炼,在长期的空间站内都设有“小型体育场”,专门放置了一些特殊锻炼器材供航天员使用。“长期在太空中,肌肉会萎缩,骨头会脱钙,所以每天要锻炼,否则到地面就不能走了。”庞之浩介绍,但在太空中锻炼的方法跟地面不一样,一定要固定,腰部和胸部要挂住,拽着航天员,只有腿可以动。“不然,在跑步机上跑着跑着人都飘起来了。”

根据自然出版集团旗下《科学报告》2019年7月发表的一项研究,美国一个研究团队对301名美国宇航员和117名前苏联宇航员的历史数据重新进行了统计分析,针对空间辐射暴露对人类健康的影响得出结论:空间辐射的历史剂量与癌症或心血管疾病所致死亡风险升高并无关联。

在太空环境对基因的影响方面,一项比较有名的研究是一对双胞胎的研究。2015年,美国宇航员斯科特·凯利前往国际空间站执行340天任务,而他的同卵双胞胎兄弟马克则留在地球上工作。2016年3月份,斯科特重返地球。

三年后,这一研究发表在《科学》杂志上。研究发现,他的一些细胞DNA发生了突变,免疫系统产生了许多新的信号,体内的微生物群也拥有了新的细菌种类。这些生物变化中的许多似乎是无害的,而且在他返回地球后就消失了。研究人员说,这些变化在与压力和免疫反应相关的基因中最为明显,因为斯科特的身体为了解新环境而作了“高度戒备”。但在他返回地球六个月后,实验显示双胞胎的整体健康状况没有显著差异。

不过,对这一研究,当时美国《洛杉矶时报》的看法是,只有8名宇航员曾在太空生活超过10个月,因此,长期太空旅行对人体的影响依旧是个谜。美国的火星任务需要航天员在太空的时间将会更加漫长,对此,美国NASA表示,需要对人体如何适应失重、隔离、辐射以及长时间太空飞行的压力进行研究。

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