中国焦点面对面:“神十二”到底有多“神”?普通人有机会去空间站吗?

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(来源:中国新闻网)9月17日,聂海胜、刘伯明、汤洪波三名航天员搭乘神舟十二号飞船返回舱返回地球,成功着陆于东风着陆场。“太空出差”三个月,航天员衣食住行是如何保障的?未来中国空间站将如何建设?普通人是否有机会前往空间站?

  国际宇航联空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光接受中新社“中国焦点面对面”专访,进行权威解读。

  访谈实录摘编如下:

  中新社记者:“太空出差”3个月期间,神舟十二号飞行乘组共安排了2次出舱任务,这2次出舱有何不同、各安排了哪些任务?与神舟七号出舱任务相比,神舟十二号的出舱时间更长,这是否意味着中国舱外活动技术有了大幅提高?

  杨宇光:建设空间站是一项非常复杂的工程,有非常多的关键技术,比如载人航天三大基本技术:天地往返技术、交会对接技术、舱外活动技术。2008年的神舟七号出舱时间不到20分钟,舱外活动也比较简单,只是证明我们有能力进行舱外活动,但并不能满足未来复杂的科研活动需要。

  神舟十二号乘组进行了两次舱外活动,进一步验证舱外活动技术。首先,这一次三位乘组成员穿的是中国第二代飞天航天服,工作时间更长,理论上可以工作八九个小时,可重复使用15次。

视频截图

  神舟十二号任务两次出舱活动更多的是进行技术验证,尤其是第一次舱外活动超过7个小时,对二代飞天航天服支持长期舱外活动需要的各种技术进行了全面充分验证。

  第一次舱外活动还验证了两项关键技术,一是通过机械臂来辅助航天员在空间站表面进行大范围转移,二是在空间站表面进行爬行,通过安全绳和固定装置,爬到指定位置。第二次舱外活动的任务更为复杂,安装了一套扩展泵组,提高了整个空间站的工作可靠性。

资料图:进入空间站后,三名航天员向全国人民报告并致谢敬礼。(视频截图)图片来源:视觉中国

  中新社记者:神舟十二号飞行乘组的平均年龄超过52岁,有网友说此次任务航天员年龄偏大,为何不选择更年轻的航天员?载人航天对航天员的年龄是否有限制?未来中国是否需要进一步加强航天员的梯队建设?

  杨宇光:50多岁并不是一个很大的年龄,美国、俄罗斯以及其他国家都有大量50岁以上航天员。最高的年龄纪录是美国第一位进行轨道飞行的航天员约翰·格伦,他在(上世纪)60年代驾驶“水星号”飞船进行了美国第一次环绕地球的太空飞行,在接近80岁高龄又乘坐航天飞机再次进入太空。

  航天员从初期选拔到经过长期的身体条件适应能力、各种空间操作技能训练,达到能够进行实际飞行的资质,至少需要两年以上。过去国外在进行重要航天任务时,(航天员乘组中)至少有一人有航天飞行经历。比如,美国第一次登月的阿波罗11号飞船乘组,三位宇航员之前全都有过太空飞行经历。

  神舟十二号任务非常重要,承担了首次长期驻留、可再生环控生保系统、复杂出舱活动等任务,更需要一个经验丰富的乘组。从神舟九号任务开始,一般是“一老带两新”或者“一老带一新”,这次变成了“两老带一新”,甚至聂海胜过去有过两次飞行经历。

资料图:2021年7月30日,航天员汤洪波拍摄到了北非大陆上万家灯火的盛景。航天员汤洪波 摄 图片来源:载人航天办

  中国目前已完成第三批航天员选拔,里面不但有航天驾驶员,还有航天任务专家和随船工程师。第一代航天员都是从飞行员里面挑选的,到了第三批航天员,因为空间站任务科学研究的比重越来越高,就需要有更多的工程师、科学家进入轨道,进行更复杂的空间科学研究和实际操作。

  中新社记者:神舟十二号飞行乘组的在轨时间长达3个月,未来航天员在中国空间站的在轨驻留时间还将增加到6个月,在轨时间的延长,对人类发展航天技术、开展空间实验有什么意义?

  杨宇光:长期驻留要解决很多问题,比如人在失重条件下会肌肉萎缩、骨骼钙质流失。“天和”核心舱带上天的太空跑台和太空自行车,比过去的设计更为合理,可以进行更有效锻炼。

  长期太空驻留必须解决的另一个问题是可再生式的环控生保系统,很多资源要回收利用。以尿处理为例,实际上是将尿液送到蒸汽压缩蒸馏装置里面,首先让它变成一个非常低的压力,比较容易蒸发和汽化,汽化后再让水气分离,水蒸气冷凝形成蒸馏水,进行一些处理之后再通过净化系统过滤,就可以达到饮用水的标准。

国际宇航联空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光。中新社记者 蒋启明 摄

  航天员平时还会定期抽血,血样要带回地球研究。未来航天员从神舟十三号开始要在轨半年以上的时间。这一次发现的各种问题,都可以为以后在轨驻留奠定非常好的基础。

  在轨飞行除了支撑科研活动,也为未来走向更远的深空奠定基础。比如,从地球到火星考察往返的时间超过一年半,大部分时间是在飞船里面待着,这样的过程必须首先在近地轨道空间站里去验证。

  中新社记者:结束三个月的“太空出差”,神舟十二号飞行乘组顺利返回地球,从太空微重力环境返航,航天员需要提前做好哪些准备工作,以便更快适应地球环境?

  杨宇光:从已经公布的航天员在轨生活和工作规划来看,我们注意到一个细节,他们在临近返回时,每天的锻炼时间和强度会增大,这就是非常好的准备工作。为保证骨钙不流失、肌肉不萎缩,航天员每天要进行足量锻炼,回到地球以后能够尽快进行重力的再适应。

  这一次飞行也是(目前)神舟飞船在轨时间最长的一次。神舟飞船靠泊到空间站以后,虽然它的大部分设备处在休眠状态,但依然会经历太空辐射环境、恶劣真空环境考验。

神舟十二号拍摄画面。航天员 刘伯明 摄

  神舟飞船关系到航天员乘组安全,所以在返回前要对各个分系统比如推进系统、GNC分系统(制导、导航与控制分系统)、测控等分系统进行测试,保证每个分系统都是正常的才能够返回。

  这一次是我们首次返回东风着陆场,过去所有(载人)航天飞行都是返回到四子王旗着陆场,东风着陆场是作为备份着陆场。未来在空间站运营阶段,东风着陆场将作为主着陆场来使用。

  中新社记者:着陆场的变化主要是出于哪方面考虑?

  杨宇光:载人航天器包括空间站大部分都是在比较低的轨道高度上,主要是为了规避空间辐射的影响。因为地球附近有一个范艾伦辐射带,这个辐射带下边缘大约是在六七百公里高度,如果航天器的轨道高度高于这个高度,它会受到更多的辐射影响,在三四百公里高的高度,辐射会小很多。

  但是这带来另外一个问题,因为这个高度以7.8公里每秒绕地球飞行,受到的大气阻力会使飞船或空间站的高度不断降低。

  过去天宫一号、二号和神舟飞船的乘组任务,因为时间比较短,不需要大范围改变轨道,空间站长期在轨运行,轨道高度变化比较大,到合适的时候就要进行一次轨道保持,抬高高度。

  轨道高度变化比较大就带来一个问题,返回时理论上着陆点的位置会有比较大的变化。四子王旗着陆场是一个相对来说比较小的着陆场,而东风着陆场就在酒泉卫星发射中心附近,面积非常广大,可以有一个很长的范围供选择。我认为这可能是选择东风着陆场作为目前空间站运营阶段主着陆场的最主要原因。

  中新社记者:在返回地球的过程中,如何保障航天员的安全?

  杨宇光:返回过程和发射过程一样,是航天飞行中风险比较大的环节。目前人类在轨飞行过程中发生过一些险象环生的事故,大部分都是在发射阶段以及返回阶段发生的。

  返回过程中有几方面风险。一是反推,原来是环绕地球的轨道,通过推进舱发动机的工作,变到能够再入的轨道,这是风险比较大的环节,首先它要准确。

  二是在返回过程中有数次分离操作,第一个操作是轨道舱和整个飞船分离,我们称之为轨返分离;第二次是完成反推以后,推进舱和返回舱要分离,我们称之为推返分离,这两次分离都非常重要,必须要正常完成。

  再入飞行过程,也就是到了100公里以下,返回舱和大气摩擦会产生极高的温度。飞船下面有一个防热大底,飞船表面有防热的烧蚀材料来保证高温不会传到舱内,保证航天员的安全。

  返回到大约10公里高,速度已经降到了200多米(每秒)的时候,就要开伞,把速度进一步降低。为保证航天员安全,有一套主伞,还有一套备份伞,一旦主伞打开出问题的话,备份伞要进行工作,保证能够降到一个比较低的速度,正常降落到地球表面,但对航天员的冲击依然是比较大的。

  所以我们又有两个措施,一个措施就是在落地前把座椅升高,有点像家里折叠床的气压杆;另外一个措施,是返回舱抛掉防热大底以后,到距离地面一米高时精确发出指令,让几个小的固体火箭发动机反推,进一步降低飞船着陆速度,使航天员非常轻柔地落到地球表面。

  中新社记者:神舟十二号三名航天员都是男性,未来空间站的航天员飞行乘组是否会有女性航天员,女性航天员的加入对中国发展航天技术、中国空间站运营都有哪些意义呢?

  杨宇光:女航天员的重要性是不可替代的。人类进入太空是为了进行更多科学实验,以及走向更深远的太空。从这个角度来说,只有男性航天员是不完整的,而且女性有特殊优势,在一些更细致的操作上有更多优势,包括语言优势等。从长期太空生活看,男女互补在心理方面的代偿作用对于长期太空飞行也非常重要。

  从国外例子看,有大量女航天员不但能在空间站进行长期驻留,有些甚至作为航天器驾驶员乃至整个飞行任务的指令长,这种情况是存在的。刘洋、王亚平已经作为中国神舟九号、神舟十号飞船的乘组经历过太空飞行,时间都不短,达到了十几天以上,我们期待未来中国空间站也会有女航天员的出现,这是必然的。

  中新社记者:“太空出差”三人组凯旋后,后续中国还将陆续实施多次发射任务,在2022年完成空间站的在轨建造,未来中国空间站将如何建设?完整体的“天宫”空间站长什么样?它将发挥哪些关键作用?

  杨宇光:天宫空间站的初期规划是T字型构型,天和核心舱的前端有一个节点舱,节点舱一左一右,各连接一个实验舱,右边是问天实验舱,左边是梦天实验舱,这两个实验舱和核心舱都是20多吨重,这是空间站的基本构型。

2021年8月24日晚上9点29分,北京上空。航天员聂海胜 摄 图片来源:载人航天办

  除了这三个基本舱段以外,天和核心舱尾部还会对接一艘天舟货运飞船,给航天员送去生活物资、科研仪器,给空间站送去推进剂补加,生活垃圾、废弃科学仪器也要放到这里面,不但是“快递小哥”,还是“储藏室”“垃圾箱”。

  在空间站前端会对接1到2艘神舟飞船,短期内空间站可以支撑6个人在轨进行乘组轮换。未来空间站还具备扩展能力,可以加第二核心舱,最大将来可以扩展到180吨的组合体规模。

  需要强调一下,180吨的重量也不到国际空间站的一半,这比较符合中国作为发展中国家,但又是一个航天大国的定位,也就是规模适度,更注重效率,来完成更多科学实验,为人类科学进步作出贡献。

  除了空间站基本配置,还会有一个独立飞行的光学舱——巡天望远镜,可对大范围的天空进行成像,获得海量科学数据。它和空间站在同一个轨道上运行,正常情况下是独立运行的,需要维修时可以和空间站对接,由航天员对它进行维护操作。

航天员在轨拍摄的高清大图。航天员汤洪波 摄 图片来源:载人航天办

  中新社记者:近期维珍银河、蓝色起源相继推出了亚轨道太空旅游,未来普通人是否有机会前往中国的空间站,要进驻空间站需要满足哪些条件?

  杨宇光:我相信未来存在非职业航天员进入空间站的可能性。国外的新闻记者、影视明星及其他付费太空旅游的乘客,都曾造访过国际空间站。普通人要进入太空,必要的训练是不可缺少的。

  一是要能够经受飞行过程中的环境,包括起飞过程中的超重和剧烈振动,这方面要进行适应性训练。航天员进行航天训练时,要在离心机上,模拟超重训练要达到身体8倍的重量。

  二是要进行失重环境训练,一方面是体验,另一方面避免将来有严重的不适应。此外还要进行救援训练。航天员要在荒漠、海上、森林里面进行生存锻炼。进行舱外活动的航天员还要在加了盐的水池,也叫中性浮力水池里面进行相应训练。

  这些训练理论上对普通老百姓是开放的,但是确实像我们讲的,航天员是万里挑一的职业,每个人都很努力,但是并不是每个人都有飞天的机会。

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