作业帮如何训练航天员
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/28 01:02:58
如何训练航天员
航天员是一种在空间从事航天活动的特殊职业的人,他们要在特殊的环境条件下,在航天器的舱内外完成飞行监视、操作、控制、通信、维修以及科学研究等特殊的工作任务,并能正常的生活.这就要求必需对他们进行严格的训练,使他们具备优良的生理和心理素质,对航天特殊环境因素有很强的适应能力,并熟练掌握航天器和完成飞行任务所应具备的各种知识和技能.
航天员的培训内容包括：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、生存训练和航天器技术训练、航天医学工程技术训练、空间科学及应用知识和技术训练、生存训练以及综合训练等.针对航天员的类别和职业不同,其培训的具体要求和内容也不同.职业航天员,如驾驶员和任务专家,其训练内容较多,要求也严,训练时间也较长,一般需要3年左右的时间.非职业性航天员,如载荷专家或科学家航天员,其训练内容较少,时间也较短.
体质和理论
身体素质作为一个人生存的基本条件,在航天员的训练过程中是必不可少的.苏联就曾为了准备阿波罗-联盟计划,要求其航天员在一年半的训练时间内,骑自行车1000千米,滑雪3000千米,越野跑步200多千米.美国休斯敦航天中心,为提高航天员耐力,曾让航天员穿上80千克重的航天服,在炎热的佛罗里达沙漠中,每天步行30千米.
除了体质的训练,航天员为了准备一次飞行还需要掌握大量的理论知识,这些理论知识包括基本的航天知识,飞行任务和航天器结构、航天医学工程知识以及空间知识和应用的有关知识等.
心理准备
心理训练是航天员训练中必不可少的内容.因为执行太空任务需要离开我们所熟悉的环境,而这种环境变化对心理的影响是很大的,尤其在早期航天活动中,载人航天其提供给航天员的生活环境无论是空间,还是饮食都不是很好,长时间呆在这么狭小的环境,会是什么一个感受?而如果这种感受影响到航天员的心理,那极容易就产生不可想象的后果.
而心理训练也就是使航天员在没上天之前,先对太空中的情况从心理上进行一下适应.增强心理的稳定性.现在由于执行任务复杂性增加,因此每次飞行都有几名成员来完成.而尽快的使成员之间达到“心有灵犀”也成为心理训练的一个重要内容.实践证明,整个成员组在一起进行训练对于提高他们在太空中工作的效率具有十分重要的作用.
航天员共同训练的时间短期飞行不少于半年中期飞行需要1年长期飞行1.5～2.5年
特殊环境
为了提高航天员对特殊环境因素的适应性和耐受力,需要对航天员进行航天特殊环境因素的暴露和刺激,如超重、失重、前庭器官的刺激、噪声、高低温等.
超重适应性训练的目的是让航天员适应航天器发射和返回再入时的超重环境,增强航天员抗超重的能力.训练方法主要采用离心机模拟航天器起飞和返回过程中的超重曲线,进行胸-背向对抗动作训练和头-盆向耐力维持训练.
失重训练则是利用失重飞机完成的.它可以完成抛物线飞行,形成15-40秒的微重力时间.使航天员感受、体验和熟悉失重环境,在失重的时间里可以做各种试验,如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动,甚至可把一个舱体搬进机舱中,还可以进行人在失重的时间里从舱体爬出来的试验,训练太空的出舱活动.
美国的小型失重飞机有T-33和F-104飞机改装的失重飞机.大型失重飞机有KC-135和PC-9,苏联/俄罗斯用伊尔-76改装的大型失重飞机,其微重力时间大约有30s秒.法国有“快帆”和A300失重飞机,A300是目前世界上最大的失重飞机.日本也有大型或中型失重飞机.中国曾利用歼教-5改装成小型失重飞机.
在地面还可以用中性浮力水槽产生的漂浮感觉,模拟训练航天员在失重时进行工作和维修.中性浮力水槽模拟失重的原理是,当人体浸入水中时,通过增减配重和漂浮器使人体的重力和浮力相等,即中性浮力,获得模拟失重的感觉和效应；但它并没有消除重力对于人体及其组织的作用,因此,它不同于真实的失重环境.目前,这种方法主要用于对出舱活动的航天员进行训练.一般是将1：1的航天器放入水槽中,航天员穿上改制的舱外航天服,进行出舱活动程序的模拟和技能的训练.
为了减少航天运动病的发病率,还要进行前庭功能训练.采用转椅、秋千等旋转和摆动设备产生线性加速度和科氏加速度,或在失重飞机上让航天员头部运动,对受试者的前庭器官进行刺激,以提高前庭器官的耐受能力.也可以利用气功和生物反馈的方法对航天员进行抗运动病的训练.其它的特殊环境因素适应性训练还有飞机飞行训练,跳伞训练,振动、噪声体验,乘员舱大气环境体验以及隔离环境体验等.
飞行模拟
航天员在执行任务时往往需要操纵各种仪器设备,但航天器中的各种设备是数不胜数的,如果航天员在操作过程中出现了一点错误,尤其是驾驶员,很有可能就会机毁人亡.为此,在地面上建立各种模拟设备,这样航天员在这使设备中就可以熟悉操作的程序,适应不同的环境.
飞行模拟器是针对载人航天任务而设计的执行飞行任务的模拟器.其主要功能是在地面模拟太空中的飞行条件和实际载人航天器运动状态,为航天员提供运动感觉、视觉、听觉和操纵负荷等各种感觉,使航天员感到好像真的在太空驾驶航天器一样.
模拟座舱一般采用内部结构和界面与实际航天器完全一致的模拟舱.俄罗斯和美国所发射的各种载人航天器都有各自的飞行模拟器,其中美国“阿波罗”号登月飞船的飞行模拟器,可以模拟从起飞到登月和返回地面等全程序飞行,也有只模拟载人航天某项飞行技术的模拟器,如有模拟飞船的起飞、入轨和姿态如何控制等飞行技术的模拟器.还有模拟在太空作业的专项模拟装置,如太空对接、太空维修和出舱模拟器等.
模拟航天员在太空生活与工作的微小空间环境,也都是以各种舱室的形式来完成的.这种微小生活空间舱室与航天员在太空生活的空间类似,除不能模拟失重环境外,其它都能逼真模拟.这种微小生活空间模拟对于考察和训练人对长期在太空生活的适应性是很重要的.
航天员选训中心
发展载人航天的各国,都有航天员选训中心,比较著名的有美国国家航空航天局的约翰逊航天中心(Johnson Space Center)和俄罗斯的加加林航天员培训中心(Gagarin Cosmonauts Training Centre又名星城Star City).它们主要的任务有：为载人飞行进行预备航天员和正式航天员的选拔；对航天员实施身体素质、心理、特殊环境因素适应性及飞行专业技能的训练,对航天员实施飞行前、飞行中和返回后的医学监督与医学保障,辅助飞行控制中心进行医学监督和及时地分析,并开展航天医学工程研究.
生存之道
载人航天器在应急返回过程中可能降落到各种复杂的地形、气候等恶劣的生存环境条件下,例如寒区、沙漠、山地、森林、海上等,因此必须对航天员进行这些地区的生存知识和技能的训练,使他们熟悉和掌握这些地区气候变化,地形、海况、动植物的情况,掌握生存的基本要领.比如在寒区生存要保持机体的热平衡,在原始森林生存要防御猛兽和昆虫的侵袭,在沙漠中生存是保持水盐平衡.
个人救生
由于载人飞船着陆地点较难控制,特别是应急返回时落点的散布较大,这就给航天员的营救造成困难.在载人飞船上一般装有个人救生物品,供航天员着陆等持营救期间的求救和生存使用.
个人救生物品中应有求救联络物品,以便于航天员使用它们尽快与营救人员取得联系,这些物品包括无线电通信和定位装置、信号枪、焰火管、海水染色剂、闪光灯、反光镜、引火物品、哨笛等.
个人救生物品中还必须有陆上和海上的防寒和遮阳物品,如防寒服、抗浸服、斗篷等.飞船返回着陆在寒区或溅入水中时,航天员穿着防寒服或抗浸服等待营救,防止体热在短时间内大量丧失,延长人的存活时间.当航天员返回溅入水中时,应有漂浮装置,如救生筏或便携式漂浮装置等,以支撑人体浮于水面,等持打捞和营救.常用的便携式漂浮装置包括二氧化碳气瓶、浮囊、吹气管及其它附件.当航天员溅入水中时,牵拉充气拉绳,撞针刺穿气瓶封口薄膜,二氧化碳气体充向浮囊内部,浮囊充气膨胀.也可用嘴通过充气管向浮囊内充气.
救生食品和饮水及急救药包也是十分重要的个人救生物品,对于着陆到高温地区,保证航天员有一定量的饮用水是十分重要的.其它个人生存物品还有手枪、驱鲨剂、渔具、滤光镜、指北针、自卫刀、钢丝锯、干燃料、取暖器、防风火柴等.
参与试验
除了上面说的,在发射前航天员还要参与真实航天器的大型试验和全程序模拟飞行,以及航天技术各大系统的综合试验和演练等,以使他们进一步从总体的高度加深对于飞行任务、计划、程序的理解和掌握.这不仅是航天员训练的重要内容,同时,航天员的参与以及他们对航天系统的意见对载人航天系统的研制也是非常有益的.
航天员的培训内容包括：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、生存训练和航天器技术训练、航天医学工程技术训练、空间科学及应用知识和技术训练、生存训练以及综合训练等.针对航天员的类别和职业不同,其培训的具体要求和内容也不同.职业航天员,如驾驶员和任务专家,其训练内容较多,要求也严,训练时间也较长,一般需要3年左右的时间.非职业性航天员,如载荷专家或科学家航天员,其训练内容较少,时间也较短.
体质和理论
身体素质作为一个人生存的基本条件,在航天员的训练过程中是必不可少的.苏联就曾为了准备阿波罗-联盟计划,要求其航天员在一年半的训练时间内,骑自行车1000千米,滑雪3000千米,越野跑步200多千米.美国休斯敦航天中心,为提高航天员耐力,曾让航天员穿上80千克重的航天服,在炎热的佛罗里达沙漠中,每天步行30千米.
除了体质的训练,航天员为了准备一次飞行还需要掌握大量的理论知识,这些理论知识包括基本的航天知识,飞行任务和航天器结构、航天医学工程知识以及空间知识和应用的有关知识等.
心理准备
心理训练是航天员训练中必不可少的内容.因为执行太空任务需要离开我们所熟悉的环境,而这种环境变化对心理的影响是很大的,尤其在早期航天活动中,载人航天其提供给航天员的生活环境无论是空间,还是饮食都不是很好,长时间呆在这么狭小的环境,会是什么一个感受?而如果这种感受影响到航天员的心理,那极容易就产生不可想象的后果.
而心理训练也就是使航天员在没上天之前,先对太空中的情况从心理上进行一下适应.增强心理的稳定性.现在由于执行任务复杂性增加,因此每次飞行都有几名成员来完成.而尽快的使成员之间达到“心有灵犀”也成为心理训练的一个重要内容.实践证明,整个成员组在一起进行训练对于提高他们在太空中工作的效率具有十分重要的作用.
航天员共同训练的时间短期飞行不少于半年中期飞行需要1年长期飞行1.5～2.5年
特殊环境
为了提高航天员对特殊环境因素的适应性和耐受力,需要对航天员进行航天特殊环境因素的暴露和刺激,如超重、失重、前庭器官的刺激、噪声、高低温等.
超重适应性训练的目的是让航天员适应航天器发射和返回再入时的超重环境,增强航天员抗超重的能力.训练方法主要采用离心机模拟航天器起飞和返回过程中的超重曲线,进行胸-背向对抗动作训练和头-盆向耐力维持训练.
失重训练则是利用失重飞机完成的.它可以完成抛物线飞行,形成15-40秒的微重力时间.使航天员感受、体验和熟悉失重环境,在失重的时间里可以做各种试验,如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动,甚至可把一个舱体搬进机舱中,还可以进行人在失重的时间里从舱体爬出来的试验,训练太空的出舱活动.
美国的小型失重飞机有T-33和F-104飞机改装的失重飞机.大型失重飞机有KC-135和PC-9,苏联/俄罗斯用伊尔-76改装的大型失重飞机,其微重力时间大约有30s秒.法国有“快帆”和A300失重飞机,A300是目前世界上最大的失重飞机.日本也有大型或中型失重飞机.中国曾利用歼教-5改装成小型失重飞机.
在地面还可以用中性浮力水槽产生的漂浮感觉,模拟训练航天员在失重时进行工作和维修.中性浮力水槽模拟失重的原理是,当人体浸入水中时,通过增减配重和漂浮器使人体的重力和浮力相等,即中性浮力,获得模拟失重的感觉和效应；但它并没有消除重力对于人体及其组织的作用,因此,它不同于真实的失重环境.目前,这种方法主要用于对出舱活动的航天员进行训练.一般是将1：1的航天器放入水槽中,航天员穿上改制的舱外航天服,进行出舱活动程序的模拟和技能的训练.
为了减少航天运动病的发病率,还要进行前庭功能训练.采用转椅、秋千等旋转和摆动设备产生线性加速度和科氏加速度,或在失重飞机上让航天员头部运动,对受试者的前庭器官进行刺激,以提高前庭器官的耐受能力.也可以利用气功和生物反馈的方法对航天员进行抗运动病的训练.其它的特殊环境因素适应性训练还有飞机飞行训练,跳伞训练,振动、噪声体验,乘员舱大气环境体验以及隔离环境体验等.
飞行模拟
航天员在执行任务时往往需要操纵各种仪器设备,但航天器中的各种设备是数不胜数的,如果航天员在操作过程中出现了一点错误,尤其是驾驶员,很有可能就会机毁人亡.为此,在地面上建立各种模拟设备,这样航天员在这使设备中就可以熟悉操作的程序,适应不同的环境.
飞行模拟器是针对载人航天任务而设计的执行飞行任务的模拟器.其主要功能是在地面模拟太空中的飞行条件和实际载人航天器运动状态,为航天员提供运动感觉、视觉、听觉和操纵负荷等各种感觉,使航天员感到好像真的在太空驾驶航天器一样.
模拟座舱一般采用内部结构和界面与实际航天器完全一致的模拟舱.俄罗斯和美国所发射的各种载人航天器都有各自的飞行模拟器,其中美国“阿波罗”号登月飞船的飞行模拟器,可以模拟从起飞到登月和返回地面等全程序飞行,也有只模拟载人航天某项飞行技术的模拟器,如有模拟飞船的起飞、入轨和姿态如何控制等飞行技术的模拟器.还有模拟在太空作业的专项模拟装置,如太空对接、太空维修和出舱模拟器等.
模拟航天员在太空生活与工作的微小空间环境,也都是以各种舱室的形式来完成的.这种微小生活空间舱室与航天员在太空生活的空间类似,除不能模拟失重环境外,其它都能逼真模拟.这种微小生活空间模拟对于考察和训练人对长期在太空生活的适应性是很重要的.
航天员选训中心
发展载人航天的各国,都有航天员选训中心,比较著名的有美国国家航空航天局的约翰逊航天中心(Johnson Space Center)和俄罗斯的加加林航天员培训中心(Gagarin Cosmonauts Training Centre又名星城Star City).它们主要的任务有：为载人飞行进行预备航天员和正式航天员的选拔；对航天员实施身体素质、心理、特殊环境因素适应性及飞行专业技能的训练,对航天员实施飞行前、飞行中和返回后的医学监督与医学保障,辅助飞行控制中心进行医学监督和及时地分析,并开展航天医学工程研究.
生存之道
载人航天器在应急返回过程中可能降落到各种复杂的地形、气候等恶劣的生存环境条件下,例如寒区、沙漠、山地、森林、海上等,因此必须对航天员进行这些地区的生存知识和技能的训练,使他们熟悉和掌握这些地区气候变化,地形、海况、动植物的情况,掌握生存的基本要领.比如在寒区生存要保持机体的热平衡,在原始森林生存要防御猛兽和昆虫的侵袭,在沙漠中生存是保持水盐平衡.
个人救生
由于载人飞船着陆地点较难控制,特别是应急返回时落点的散布较大,这就给航天员的营救造成困难.在载人飞船上一般装有个人救生物品,供航天员着陆等持营救期间的求救和生存使用.
个人救生物品中应有求救联络物品,以便于航天员使用它们尽快与营救人员取得联系,这些物品包括无线电通信和定位装置、信号枪、焰火管、海水染色剂、闪光灯、反光镜、引火物品、哨笛等.
个人救生物品中还必须有陆上和海上的防寒和遮阳物品,如防寒服、抗浸服、斗篷等.飞船返回着陆在寒区或溅入水中时,航天员穿着防寒服或抗浸服等待营救,防止体热在短时间内大量丧失,延长人的存活时间.当航天员返回溅入水中时,应有漂浮装置,如救生筏或便携式漂浮装置等,以支撑人体浮于水面,等持打捞和营救.常用的便携式漂浮装置包括二氧化碳气瓶、浮囊、吹气管及其它附件.当航天员溅入水中时,牵拉充气拉绳,撞针刺穿气瓶封口薄膜,二氧化碳气体充向浮囊内部,浮囊充气膨胀.也可用嘴通过充气管向浮囊内充气.
救生食品和饮水及急救药包也是十分重要的个人救生物品,对于着陆到高温地区,保证航天员有一定量的饮用水是十分重要的.其它个人生存物品还有手枪、驱鲨剂、渔具、滤光镜、指北针、自卫刀、钢丝锯、干燃料、取暖器、防风火柴等.
参与试验
除了上面说的,在发射前航天员还要参与真实航天器的大型试验和全程序模拟飞行,以及航天技术各大系统的综合试验和演练等,以使他们进一步从总体的高度加深对于飞行任务、计划、程序的理解和掌握.这不仅是航天员训练的重要内容,同时,航天员的参与以及他们对航天系统的意见对载人航天系统的研制也是非常有益的.