我們的“天上之家”住人了

2021-04-29 00:00:00席金合

發(fā)明與創(chuàng)新·初中生 2021年10期

2021年6月17日9時22分，搭乘聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員的神舟十二號飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心沖上蔚藍天空，很快進入預(yù)定軌道。大約6小時后，飛船成功與天和核心艙前向端口對接，與此前已完成對接的天舟二號貨運飛船一起構(gòu)成三艙（船）組合體。

當(dāng)日18時48分，3名航天員進入天和核心艙，標(biāo)志著中國人首次登上自己的空間站。那一刻，全國觀眾熱烈歡呼：我們的“天上之家”住人了！

2021年9月17日13時30分許，神州十二號載人飛船安全降落在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域。航天員們安全返回地球后，很多問題引起了大家的興趣。比如，此次任務(wù)有啥不一樣？航天員在天上都做了些什么？他們是怎么生活的？……下面，就讓我們一起去尋找答案吧！

新突破

此次登天實現(xiàn)了我國載人航天任務(wù)的“五個首次”。

一是首次實施自主快速交會對接。此前，載人飛船與“天宮”對接離不開航天員的輔助操作，而這次神舟十二號載人飛船采用自主快速交會對接模式，大大減輕了航天員的工作強度。

二是首次實施繞飛核心艙并且進行徑向交會。此次繞飛是從核心艙朝向地球的對接口繞上來，這樣載人飛船就能與空間站所有的對接口對接。

三是首次實現(xiàn)長期在軌停靠。為了驗證各種設(shè)備和保障措施的長期可靠性，并讓航天員更好地適應(yīng)嚴苛的生存條件，神舟十二號要在軌停靠3個月，這對航天員的身體和航天器的性能來說，都是嚴峻考驗。

四是首次具備從不同高度軌道返回著陸場的能力。這次設(shè)計的返回起點范圍較大，飛船可靈活選擇降落路徑。

五是首次具備天地結(jié)合多重保證的應(yīng)急救援能力。為了在緊急情況下安全接回航天員，這次任務(wù)準(zhǔn)備了兩艘飛船，一艘上天執(zhí)行任務(wù)，另一艘原地待命，全方位保證人員安全。

住些誰

神舟十二號中的3名航天員構(gòu)成一個新老搭配、職責(zé)明確、優(yōu)勢互補的乘組，他們在年齡、經(jīng)驗、素質(zhì)和技能等方面實現(xiàn)了最佳組合。

乘組指令長聶海勝是從湖北棗陽一個普通農(nóng)家走出來的航天英雄，1998年入選我國首批航天員，已圓滿完成3次飛天使命。2005年，他與費俊龍乘坐神舟六號成功造訪“天宮”。8年后，他首次擔(dān)任指令長，執(zhí)行天宮一號與神舟十號的對接任務(wù)，開創(chuàng)了在軌飛行15天的紀(jì)錄，成為首位進入太空的將軍航天員，被譽為“飛將軍”。又過了8年，年近60歲的聶海勝接過空間站建設(shè)的“第一棒”，出征前，他特意染黑了鬢角的白發(fā)。

兩次登上浩瀚太空的劉伯明，1966年9月出生在黑龍江依安一個貧困農(nóng)家。上中學(xué)時，為了節(jié)省住宿費，他騎自行車走讀，每天往返近20千米，練就了強健的體魄。他與聶海勝同年入選航天員，從最初的預(yù)備隊員到執(zhí)行神舟七號飛行任務(wù)，再到如今再赴蒼穹，16年間，他一步一個腳印，掌握了精湛的技能，積累了豐富的經(jīng)驗，練就了踏實、穩(wěn)重、認真的行事風(fēng)格。

從湖南湘潭農(nóng)家走出來的湯洪波從小喜歡看書學(xué)習(xí)，畢業(yè)后進入空軍飛行大隊，經(jīng)過8年刻苦訓(xùn)練，憑著過硬的本領(lǐng)當(dāng)上了大隊長。2010年5月，經(jīng)過層層選拔，湯洪波成為我國第二批航天員。從此，他堅持嚴格訓(xùn)練，刻苦鉆研業(yè)務(wù)，一心為飛天做準(zhǔn)備。今年，他終于等來飛向蒼穹的機會。消息傳到家鄉(xiāng)，全村都沸騰了，年過七旬的父母激動地流下了淚水。

干些啥

航天員入駐空間站后，先利用一周時間整理艙內(nèi)貨物，擺放生活器具和各種裝置，對整個活動空間進行簡單“裝修”。接著，實施兩次出艙計劃，完成4項任務(wù)：

一是開展艙內(nèi)日常管理。進行天和核心艙在軌測試、再生生保系統(tǒng)驗證、機械臂測試與操作訓(xùn)練以及物資與廢棄物管理。確保工作、生活設(shè)備完好、可靠，實現(xiàn)水、空氣等消耗性資源的循環(huán)再利用。

二是開展出艙活動和艙外作業(yè)。在機械臂的輔助下，航天員先后兩次出艙，主要進行設(shè)備轉(zhuǎn)移、安裝、測試、維修等作業(yè)，重點完成艙外工具箱組裝、全景攝像機抬升和擴展泵組安裝等任務(wù)。

三是開展科學(xué)技術(shù)試驗。做好空間應(yīng)用實驗設(shè)備的組裝和測試，按程序開展空間應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等試驗，以及相關(guān)科普宣傳教育活動。

四是做好個人健康管理。航天員按計劃開展日常的身體鍛煉，定期監(jiān)測、維護和評估自身健康狀態(tài)，確保每個人在身心方面合格，能在太空環(huán)境長期駐留。

讓人驚喜的是，在這些任務(wù)中也有與青少年相關(guān)的內(nèi)容。9月6日，在軌飛行的3名航天員在“奇跡天宮，榮耀見證——中國空間站科創(chuàng)體驗基地”首場活動中，發(fā)布了科學(xué)和科幻兩個方向的“青少年搭載空間站實驗孵化項目”首批選題。

第一個研究選題由劉伯明發(fā)布：“圍繞空間生命科學(xué)與生物技術(shù)方向，利用空間站提供的長期微重力、有規(guī)律的磁場和晝夜的快速交變以及特殊輻射等環(huán)境條件，對生命體的重力變化感應(yīng)、空間輻射下的損傷等方面進行研究，促進對生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解和認識。例如，研究馬鈴薯在太空微重力環(huán)境下的形狀與地球是否一致。”

第二個科幻方向的選題由湯洪波發(fā)布：“隨著科技的進步，2049年上太空可能就和坐飛機一樣的便利。如果你是設(shè)計師，你會如何設(shè)計未來的空間站呢？需要同學(xué)們以科學(xué)事實為依托，展開合理想象，并設(shè)計你心中未來的空間站。”

第三個是附加題，由聶海勝發(fā)布：“大家知道中國空間站的伙食非常好，熱菜、涼菜、甜點品類齊全，但還沒做到應(yīng)有盡有，不同地區(qū)有著不同的美食和文化，有些特產(chǎn)還不能上太空。所以我出的題是‘請同學(xué)們將自己家鄉(xiāng)特有的美食封裝成符合航天標(biāo)準(zhǔn)的太空食物’。”

這些來自航天員的題目，將由老師指導(dǎo)青少年以空間站搭載的科學(xué)實驗項目為依托，自主設(shè)計搭載對比實驗。

咋生活

天和核心艙的活動空間是天宮二號空間實驗室的3倍，總?cè)萘窟_110立方米，相當(dāng)于一套精致的別墅。主要分為睡眠區(qū)、工作區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、鍛煉區(qū)、太空廚房及就餐區(qū)6個區(qū)域，完全能保障3名航天員的日常起居。對此，我國“航天達人”楊利偉回想自己當(dāng)年在太空的生活空間，欣喜地感嘆：“我太羨慕了！”

航天員們在核心艙內(nèi)具體怎么生活呢？

睡眠" 在微重力的太空環(huán)境中，人和其他物品一樣輕如鴻毛，隨時會飛起來。晚上，為更好地休息，航天員會鉆入像膠囊一樣的睡袋里，睡袋被掛在艙壁上，一是防止航天員睡覺過程中在核心艙中亂飄，二是通過拉緊睡袋對身體施加一定壓力，讓航天員獲得安全感。

此外，空間站環(huán)繞地球快速飛行，1天要經(jīng)歷16次日出，而按照規(guī)定，航天員應(yīng)與地面同步作息，他們該如何適應(yīng)天上“晝夜不分”的情況呢？對此專家表示，航天員在睡眠區(qū)看不到日出日落，能保證正常的休息時間，一般為8小時左右。

就餐" 核心艙內(nèi)事先儲備了120多種航天食品，其中還有魚香肉絲、宮保雞丁等傳統(tǒng)菜品，營養(yǎng)均衡，葷素搭配，能長期保鮮。在就餐區(qū)配備有食品加熱箱、小冰柜、特制飲水機和折疊桌，讓航天員感受到家的溫暖。用餐時，航天員們需要把飯菜擠進嘴里，以防從舌尖飛出來。

保健" 人在太空，容易出現(xiàn)心血管異常、肌肉萎縮和骨質(zhì)流失等情況，因此，在鍛煉區(qū)配備有太空跑臺、太空自行車和拉力器，便于航天員日常鍛煉。

在天上生活3個月，不能不洗澡。由于從地面運來的水極其珍貴，加之處于失重環(huán)境，因此航天員不能像在地面那樣沖澡，而是要用噴頭把水噴到身上，再用毛巾擦拭。

娛樂" 為了排解在太空中的寂寞，航天員可通過裝在艙內(nèi)的Wi-Fi設(shè)備從網(wǎng)上收看節(jié)目，與親人視頻聊天，互發(fā)電子郵件等，還可以讀書、看錄像、打乒乓球等。

安全嗎

1991年5月，蘇聯(lián)航天員謝爾蓋·康斯坦丁諾維奇·克里卡列夫在太空兢兢業(yè)業(yè)工作，誰知，他的祖國解體了，國內(nèi)亂成一團，竟然忘了飄蕩在太空的航天員。直到美國向他們送上一批物資，克里卡列夫才沒有被餓死。當(dāng)然，這種失誤后來極少發(fā)生，但它為載人航天的安全性提出了更高的要求。

我國始終把保護航天員的生命安全作為最高信條，在神舟十二號飛行任務(wù)的任何階段都有保護航天員安全的預(yù)案和措施。

1.發(fā)射階段

如果火箭出現(xiàn)失火、爆炸或其他意外故障，神舟十二號飛船在其上部逃逸塔的幫助下，可以迅速將航天員帶離危險區(qū)，并依托降落傘實現(xiàn)人員安全著陸。

2.飛行階段

在自主飛行過程中，當(dāng)發(fā)生艙內(nèi)失火、艙內(nèi)失壓等緊急故障時，神舟十二號飛船可以隨時應(yīng)急返回地球，既可以在地面人員的控制下計算返回參數(shù)，又可以由飛船自主控制返回。

3.對接階段

神舟十二號飛船在與空間站天和核心艙自動對接的過程中，如果發(fā)生相對位置、相對姿態(tài)的測量控制設(shè)備故障，導(dǎo)致不能進行自動對接時，可轉(zhuǎn)由航天員手動控制飛船，通過攝像機圖像進行人工對接。

4.停靠階段

停靠空間站期間，當(dāng)空間站發(fā)生嚴重威脅航天員生命的事故，導(dǎo)致不能繼續(xù)進行組合體飛行時，神舟十二號飛船具備隨時緊急撤離空間站、安全返回地球的能力。

5.返回階段

與空間站分離后，當(dāng)飛船返回艙沖向地球表面時，神舟十二號飛船配置了兩套降落傘，當(dāng)一套出現(xiàn)問題時，另一套降落傘可以隨時頂上去，起到減速緩沖的作用。

此外，航天員素質(zhì)也是應(yīng)對風(fēng)險的關(guān)鍵。我國航天員都選自戰(zhàn)斗機飛行員，實飛經(jīng)歷達千小時以上，他們駕駛技術(shù)高超，凌空經(jīng)驗豐富，具有強健的體質(zhì)、良好的心理素質(zhì)和緊急情況下的快速應(yīng)變能力。被選入航天員后，他們還要經(jīng)過生存技能、操作技能、排險技能、逃生技能等嚴格訓(xùn)練，最后通過生理機能、特殊環(huán)境耐受力和太空適應(yīng)性等方面的嚴格篩選，才有資格駕乘飛船上天。