据新华社报道,神舟十三号上的三名航天员已经在轨飞行了150多天,折合算来也应该是5个多月了,按照既定计划,三名宇航员已经进入返回准备阶段,将于四月份返回地球。
在返回地球之前,航天员还有许多重要的工作要做,既要保证空间站在短暂无人的情况下能够正常运转和安全飞行,也要保证自身能够安全稳妥的降落地球。
这些工作要有条不絮的开展,确实也需要一定的时间,而从三月的最后一周,也就是从3月28日起的准备阶段,就是给宇航员提供做好各项准备工作的预留时间。
那么,在这个重要阶段,三名航天员都需要准备些什么呢?
整顿物件,做最终的“善后”工作
航天员通过飞船来到太空,通常也会带上一些行李物件,除了有满足航天员日常生活的食物资源和能源供给之外,还包括一些特定的测量仪器,安全装备以及可供航天员在太空进行实验的具体材料等等。
其中有些东西在使用过程中已经变成了生活垃圾,到时需要进行处理,另外还有一些仪器啥的,航天员在使用完之后,进入返回地球前的准备阶段,也必须对其有一个整理归纳的过程,以方便后续进入空间站的航天员使用。
当然,航天员在太空执行任务时所产生的各种数据,倒不需航天员直接带回,而是可以通过各种先进设备直接传导到地面控制中心,不过,在太空进行实验所产生的各种实物及关键性的样本,则需要航天员返航时一并带回。
另外,在空间站生活期间,航天员难免会产生各种生活垃圾,天舟二号还为三名宇航员送去了近6.8吨的物资补给,这其中就包括供航天员训练的体育设备以及各种地球上的美味佳肴,在使用之后,就必须给它们确定一个合理的归宿,毕竟太空环境不同于地球环境,有时一粒沙子大的垃圾都可能对航天器造成毁灭性的打击。
不管是天舟二号送去的“快递”还是航天员一日三餐产生的厨余垃圾,航天员最终都要对这些垃圾按照严格的标准进行分类处理,分成干湿两类,并分门别类的装入不同的袋子,而且湿垃圾必须用特定的袋子将其密封起来,以避免垃圾中的水分和食物碎片“跑”出来,对宇航员及空间站设备造成极大的危险。
当然,这些垃圾平时就已经被航天员进行了打包处理,在飞船返回准备阶段就要对这些垃圾进行清点,飞船进入大气层后通常会分成三个太空舱,其中只有返回舱才能降落地球,而那些堆满垃圾的太空舱在进入大气层之后就会被焚毁,将垃圾提前集中放置在特定的舱内,就是为了到时能够更好的协调垃圾处理工作。
所以,航天员在返回地球之前还必须对空间站和飞船来一次彻底的“大扫除”。
重新熟练飞船,进行针对性训练
一般在返程前的两周,航天员在每个工作日都要进行专门的训练,一方面是要重新熟悉神舟十三号飞船的操作流程,另一方面就是要学习应对各种紧急情况时能够及时避险和自卫的方法。
在航天员还未进入太空之前,他们就在地面航天模拟器中进行了高强度的驾驶和各项操作训练,一般来说,经过训练的他们已经完全熟悉了航天器的操作流程,一旦遇到危险,单凭潜意识和肌肉反应也能顺利完成各种避险动作。
但毕竟三名宇航员在太空待了长达五个多月的时间,而这几个月的时间里,几乎都是在从事对空间站的技术验证工作且平常都生活在空间站当中,而对神舟十三号飞船可能就有点生疏了,各种反应难免显得迟钝,所以宇航员在返回地球之前必须还要进行针对性训练,以确保万无一失。
这种训练和学习包括两个方面,一个是理论方面的学习,首先是航天员一定要熟悉飞船返程的各项流程,以及在每个阶段需要操作的设备和需检查的仪器清单,另一部分就是要对飞船返航进行模拟,包括飞船的起飞,降落以及再入大气层,这些都是非常重要的流程,缺一不可。
再者,从空间较大的“天和”核心舱再回到空间狭小的神州十三号返回舱,三名宇航员必须要经历一个心理和身体上的双重适应的过程,起初他们会很不适应,不过这也在提醒他们离返回地球,重回家园的时间不远了,接下来就需要对神舟十三号返回舱进行一些常规性质的检查。
在太空停留五个多月之后,三名宇航员的身高也会发生一定的变化,一般都会比原先长高约3%,这是因为他们长期生活在微重力环境当中,腰椎盘,脊椎以及各种韧带都处于放松状态。
神舟十三号的座椅都是根据三名航天员的身高量身打造的,而设计员也会考虑到航天员脊椎可能发生变化这一因素,所以会给座椅保留大约7公分的余地,目的就是为了使身高发生变化的航天员也能以较为舒适的坐姿重返地球,当然,宇航员的这这种身高变化在降落地球之后,受到地球重力影响又会恢复原来模样。
另外,在准备阶段,航天员还需对长时间处于休眠状态的飞船进行临时通电,认真检查并确保各种系统是否正常,尤其是飞船的动力和推动系统,一般情况下,飞船在进入返航的过程当中,都会以0.1米每秒的速度离开空间站,如果这个时候才发现飞船动力存在问题,则为时已晚。
除了要对飞船进行检查之外,航天员还需要检查自己的宇航服,生活在空间站的三名航天员之所以没有穿上宇航服,是因为空间站中的环境,除失重之外,几乎没有什么危险,而在飞船升空和降落过程当中必须要身着宇航服,是因为宇航服能够为他们提供氧气和压强的补给,所以返回地球临行前检查宇航服是否完好无损,有没有漏气情况,也是一项非常重要的流程。
做好心理方面的准备
宇航员在返回地球时可能会感觉不适。
太空中,航天员处于失重状态,而在返回地球的这个阶段,航天员的重力前后会发生巨大的变化,当航天员的身体试图在适应这种突如其来的重力变化时,通常会表现出眩晕或者恶心的症状,严重时还可能导致宿醉,虽然航天员在地面上已经接受过高强度的训练,但飞船在起飞以及降落的这一系列过程,其实已经突破了人的生理极限。
航天员返回地面时身体感到不适的另一个原因就是体液的变化,航天员来到空间站之后,为了适应太空微重力环境,身体会对体液进行重新分配,其中血液体积将会减少20%左右。
着陆时,之前已经在太空中逐渐萎缩的心脏肌肉,在受到超强的重力负荷下,会削弱其向人脑供血的效能,航天员可能会出现头痛甚至晕厥现象,这就是所谓的“直立不耐症”,航天员在着陆时不能像正常人一样直立行走,需要地面工作人员抬着走就是这个原因。
另外,飞船在脱离现有轨道之后,最终会以410千米每小时的速度降落地球,受到地球引进的影响,速度会加快,甚至能达到200米每秒,属于亚音速范畴,待达到一定高度之后,返回舱上的减速伞会被直接拉出来,速度降到80米每秒,这种前后速度变化所造成的心脏落差感,就连身经百战的航天员以及最疯狂的过山车爱好者可能也会感到些许恐怖。
返回舱减速以及着陆时,舱内航天员都可能受伤,他们需要及时调整坐姿以规避受伤风险,飞船减速时,航天员胸前会承受巨大的压力,呼吸会变得越来越困难,还有就是,返回舱对大气进行的激波加热和隔热层的烧蚀会产生等离子体,它会吸收和反射电磁波,中断返回舱和外界的无线电通信,也就是说,返回舱在一段时间之内会与地面控制中心失联,从而脱离预定的航线,所以,这段时间也增加了航天员的潜在危险性。
综合以上因素来看,航天员必须要提前做好充足的心理准备,没有强大的心理素质是难以应对这些极端挑战的,除了要做好飞船在返航过程中的心理准备之外,还要做好返回地球后的心理准备,因为在回到地球之后,航天员将会进入到一种强烈的不适应期。
顺利抵达地球之后,在往后融入地球正常的生活当中,通常会有一段时间,航天员的生活都会受到极大的困扰。
比如每次站起来都会感到头晕目眩,尤其是当水流经耳旁时感觉会更加强烈,所以航天员在回到地球之后,短期之内是不能沐浴洗澡的。
另外,航天员还会习惯性地将东西摆在眼前的空气当中,期待他能够漂浮不动,殊不知,地球的重力影响会将这些东西摔得稀巴烂,航天员还需要承担短期之内经常打碎物件的苦恼。
最后,长期的太空飞行,会对航天员的身体造成长期的影响。
航天员在回到地球之后,他们的身体免疫能力通常会很弱,需要进行隔离,目的就是帮助航天员进行康复训练,这种身体上的不健康主要体现在四个方面:
- 肌肉退化
航天员进入太空后,在失重状态下,通常不需要骨骼肌肉进行拉伸工作,所以它们就会自动萎缩,除这些之外,航天员在太空站立时也不需要脊椎以及腿部肌肉对抗重力,这些部位的能力同样也会变弱,据科学家研究发现,航天员在太空留存不到半个月时间就可能丧失20%的肌肉。
根据“用尽废退”原则,人类所做的所有运动,从某种程度上说,都是在抵抗重力而做准备,航天员回到地球一般需要两个月的时间,这种不适症状才会慢慢缓解。
- 视力下降
国外有研究人员曾对300多名航天员进行观察调查,发现其中60%的航天员都出现过视力下降的情况,目前科学家还没有弄清楚航天员的视力下降到底是什么因素引起来的,但和失重肯定离不开关系。
- 骨骼流失
前面我们也提到了,航天员的身体在应对宇宙微重力环境时,都会做出一些适当性的调整,而其中就包括对骨骼以及肌肉的使用率降低,那么长期以往,很可能就会造成航天员的骨质疏松症,航天员每过一个月就几乎会流失1.5%的骨组织。
此外,这些骨骼当中流失的矿物质在被人体重新吸收之后,很可能会造成航天员血液中钙的成分增加,软组织被钙化,最终形成各种结石等等,此外,航天员在回地球后的一年时间内,患上腰间盘突出的可能性比普通人要多出4倍,血管也会老化的更快。
- 免疫功能紊乱
据研究表明,人体免疫功在受到压力,饮食不均衡,睡眠不足,辐射等多重因素的影响下会变得非常虚弱,而航天员在空间站中生活,这些因素可能都能沾边,其中最可能接触到的就是高能宇宙射线,也就是太空辐射。
这种太空辐射一旦接触到人体,就会对人体组织造成破坏,虽然航天员在空间站中有外壳作为保护物,但这些辐射也会与空间站的铝制外壳发生化学反应,产生大量的次级粒子进入空间站内,对航天员造成二次伤害,另外就是失重影响,也会造成一些免疫细胞衰退。
所以航天员在抵达地球之后,会被工作人员安排到特定场所进行隔离,并非是担心航天员会将太空中的病菌带回地球,反而是担心地球上的病菌会对抵抗能力被削弱的航天员造成二次伤害。
这些可观的身体变化,也需要航天员提前做好心理准备。
加强对身体的锻炼
航天员长期在空间站中生活,通常会出现肌肉萎缩,生理能力紊乱,骨骼流失以及各种感官能力下降等不良反应,为了克服这种影响,航天员平时也需要在空间站中进行2~3个小时的锻炼。
由于飞船返航时,会对航天员带来“生死时速”般的感觉,同时也会对航天员的身体发出更多,更强的挑战,所以在最后准备阶段,宇航员不仅不能轻视,同时还必须要加强对身体的锻炼。
总结
当然,整个过程除了需要航天员做好各项准备之外,地面控制中心人员也需做好充分的“接船”准备,目前神舟十三号着陆的地点选在东风着陆场,是因为这个地方面积更加宽广,同时也距酒泉卫星发射中心较近,届时飞船返航时,地面指挥中心能实现“船到人到”的高效率,以保证航天员的人身安全。
神州十三号的即将返程,也标志着我国太空站的技术验证阶段将圆满落幕,如果一切顺利的话,五月份即将发射的神舟十四号和神舟十五号将分别带领三名航天员进入空间站,到时将会有六名航天员实现在轨轮换,负责太空站建造工作,中国空间站工程也进入了一个全新的阶段。
按照国际空间站的预设寿命,估计在2024年左右就会完成“退休”程序,到时整个地球轨道将只剩下中国空间站,目前也有许多国家已经申请加入中国空间站,中国的科研影响力正在进一步加强。
在这里最需要感谢的就是那些无私奉献的航天员以及在背后为航天员做好充足后勤准备以及技术援助的航天工作人员,我们应该向他们致敬!
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