首位戴眼镜的宇航员：载荷专家进驻空间站，“载荷”是什么意思

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今年5月30日，我国神舟十六号乘组成功入驻“天宫”。三个“上天”的航天员中，景海鹏、和朱杨柱都是职业宇航员，唯有桂海潮的身份是载荷专家。他这个载荷专家到底是干什么？能由航天员代替吗？

什么是载荷？

载荷，读音为zài hè 。指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素，或者说是物体所携带或承受的负荷、重量或压力。在不同的领域，载荷有不同的含义。

比如工程和建筑领域，载荷指的是施加在结构物上的力或重量。它可以是静态载荷（如自身重量）或动态载荷（如风力或地震力）。设计工程师需要考虑这些载荷来确保结构物的安全性和稳定性。

而在计算机科学领域，载荷通常指的是数据或信息，即在网络、存储设备或处理器上传输、存储或处理的内容。例如，网络包的载荷是指传输的数据部分，与头部信息（如源地址和目标地址）相对应。

在航空航天领域，载荷的含义有不同，它通常是指飞行器所携带的货物、燃料或科学实验设备等。这些载荷对于飞行器的设计、燃料消耗以及飞行性能都具有重要影响。那么载荷专家是干什么呢？难道是计算飞行器载荷的专家吗？载荷专家可没这么简单。

何为载荷专家？

随着空间科学技术活动的深入，空间科技活动越来越专门化。职业航天员大都是飞行员或试飞员出身，他们身强体壮能适应太空环境，但在科学技术方面的专业水平与能力不足，难以胜任这些科学技术工作，于是载荷专家应运而生。

载荷专家是在航天任务中负责执行特定载荷相关任务的专业人士。简单来说，载荷是指搭载在航天器上，用于开展科学研究、技术验证或其他任务的设备、实验仪器、卫星等。而载荷专家就负责使用这些设备。

在航天任务中，载荷专家通常是由科学家、工程师或其他相关领域的专业人员组成。他们的主要职责是确保载荷的安全运行、收集数据、进行实验操作以及分析结果。载荷专家可能需要参与整个任务的规划和设计，并在任务执行期间提供技术支持和解决问题。

他们的具体工作内容取决于载荷的性质和任务的目标。例如，在科学探索任务中，载荷专家可能负责操作遥感仪器、收集地球观测数据或执行生物实验。在通信卫星任务中，载荷专家可能需要设置和测试卫星通信设备。

在空间站中，载荷专家的主要工作是负责空间站上各种载荷设备的日常维护和保养，确保它们能够正常工作。对空间站上各种科学实验设备的操作和维护，完成相关实验任务。在设备出现故障时负责诊断和解决问题，然后收集和分析各种载荷设备的数据。

美国“阿波罗17号”登月飞行的航天员哈里森·施密特就是第一位真正的载荷专家。1972年12月，他随同尤金·塞尔南一起搭乘阿波罗17号登月船进行了月球探索任务，并在此期间负责执行一系列地质学和地球物理学方面的科学实验。这些实验包括使用激光测距仪器、收集月球样品、进行地震测量和安装地球物理设备等。施密特的任务是为了展示NASA在实现载人登月目标之外，也可以进行科学研究和探索。

虽然之前已经有航天员执行过一些类似的任务，但施密特是第一个被正式称为载荷专家的航天员，他的任务也是载荷专家这一角色在航天领域的早期发展历程中的重要里程碑。自那时以来，载荷专家已经成为了航天任务中不可或缺的一部分，为航天领域的科学研究和技术创新做出了重要贡献。

载荷专家需要掌握的知识和技能

作为空间站中的重要工作人员之一，载荷专家需要具备扎实的专业知识和技能，以确保各种载荷设备能够安全可靠地运行。

首先是物理学知识。载荷专家需要熟悉物理学的基本理论和知识，包括力学、电磁学、光学、热力学等方面的知识。在空间站中，各种载荷设备的运行和维护都需要物理学知识的支持，例如理解各种传感器的工作原理、掌握空间站内外的物理环境等。

光靠物理学显然不够，载荷专家还需要熟悉电子学的基本理论和知识，包括电路设计、电子元器件、通信和导航设备等方面的知识。许多载荷设备都是电子设备，需要熟练操作和维护它们，以保证它们能够正常工作。

此外材料科学也是载荷专家必须掌握的重要领域。在空间站中，各种载荷设备的设计和制造都需要材料科学的支持，例如熟悉常用材料的特性和性能、了解材料的加工工艺等。载荷专家需要掌握材料在太空环境下的性质和变化，以便更好地维护和更新它们。

最基础的当然还是太空环境知识。载荷专家需要对太空环境有深入的认识和了解，包括太阳辐射、宇宙射线、微重力、温度变化等方面的知识。这些因素将影响各种载荷设备的性能和寿命，因此载荷专家需要在设备设计、操作和维护中考虑这些因素。

最至关重要的就是故障排除技能。在空间站中，各种载荷设备可能会遭受故障和损坏。因此，载荷专家需要具备良好的故障排除技能，能够快速诊断和解决设备问题。这需要他们具备扎实的理论知识和丰富的实践经验，以及良好的判断力和决策能力。

艰苦的航天训练

掌握好这些知识和技能还不够，因为载荷专家是要上天的。为此，载荷专家们必须具备宇航员的身体素质。这在科研人员中是很难做到的，在一般印象中，科研人员往往因为缺乏锻炼无法胜任宇航员的工作，桂海潮也是这样。

我国空间站的首位载荷专家就是桂海潮，他毕业于北京航空航天大学，获工学博士学位。2020年9月，我国第三批预备航天员选拔中，桂海潮从2500多名参选者中脱颖而出，成为预备航天员中的4名载荷专家之一。在4人中，桂海潮的身体素质并不占据优势。他需要接受8大类、200余项课目的严格训练和考核，这对一个科研人员来说是巨大的挑战。

据桂海潮回忆，载荷专家选拔的时候只需要通过6个G的超重测试，而训练的最终目标却要达到8个G。6G已经是普通人的承受极限，超过6G便会感觉到严重不适，伴随而来的是剧烈的恶心，耳鸣，眩晕。飞行员通常可以承受超过20~30秒左右 7~8G的短时间过载，这意味着桂海潮必须达到飞行员和宇航员的标准。

超重测试只是200余课目中的一种。此外的转椅科目、潜水训练、沙漠野外生存挑战、睡眠剥夺试验等训练项目每一项都不轻松。为了圆梦航天，桂海潮通过请教教员找经验，每次训练结束他都要给自己加练。功夫不负有心人，经过两年多的刻苦训练，桂海潮终于达到了一级航天员的水平。他成功入选神州十六号乘组，成为中国首位戴眼镜执行飞行任务的航天员，担负着在空间站开展大量科学实验的重要使命。

总结

载荷专家在空间站内负责管理和维护各种载荷设备，确保它们能够正常工作，同时完成实验任务。他们需要具备专业知识和实践经验，能够在太空环境中进行工作，并快速诊断和解决设备问题。职业宇航员无法代替他们的工作，因为宇航员往往在科学技术方面的专业水平与能力不足，难以胜任这些科学技术工作。我国空间站的首位载荷专家桂海潮通过艰苦的训练，才终于圆梦航天。他能文能武，在获得工学博士学位、成为北京航空航天大学宇航学院教授、博士生导师的同时，又通过训练达到一级航天员的身体水平。

目前桂海潮正在空间站与我国航天员景海鹏和朱杨柱一起执行任务，我们期待他的实验取得成功，并为我国带回重要的实验数据，为我国航天事业做出更多贡献。

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