❶ 地面模擬設備的航天訓練
鑒於航天環境的嚴酷性,不經過專門訓練,即使經過極嚴格挑選的最優秀的飛行員也不能勝任航天任務。訓練的主要目的是增強航天員機體對特殊的航天因素的適應能力和掌握完成飛行任務的技能。
其內容包括: 這是一項非常重要和有效的訓練。內容包括在航天因素模擬器上的訓練和飛行操作練習器上的訓練兩項。
航天因素對於人類來說是異乎尋常的。這些因素主要有:飛船上升段和下降段的超重、震動、噪音;軌道飛行段的失重、真空、輻射和懸殊的溫差變化。為了使航天員熟悉和適應這些獨特環境狀況,在地面條件下建立了一系列的模擬設備,諸如大型離心機、失重飛機、震動台、噪音模擬器、變溫艙、變壓艙、隔絕室、輻射室和彈射設備等,現分別介紹如下:
(1)宇宙空間條件模擬艙。除了低壓外還要模擬宇宙中的亮度和溫度變化。
(2)超重模擬器——離心機。這是航天員最有價值的訓練設備之一。離心機臂端的吊籃里有躺椅、儀錶板、手控制器和聯動裝置及環境控制系統、加壓服和生物醫學儀器。吊籃密閉後可減壓到實際飛行的座艙壓力。運轉時可模擬正常發射、再入及可能的失敗再入情況。
休斯頓研製載人飛船科研中心修建的離心機,其臂長15m,在以7.5g/s的速度增加超重時可達30g的超重狀態。臂端上的艙直徑為3.6m,容積14m3,重3624kg,可容納3名身穿航天服的航天員。艙內壓力可在1~0.35atm①范圍內變化。相對濕度為40%~60%,溫度10~100℃。艙有3個自由度,因此可以建立不同方向作用於航天員的超重條件。改變離心機旋轉的角加速度可以獲得飛船發射過程中第一級火箭分離時刻、第二級火箭工作及分離時刻和第三級火箭發動機工作時出現的加速度。艙內設有生物遙測設備和電視機。
通過在離心機上的訓練可以提高航天員對超重的耐力及在超重條件下操縱飛船和通信的能力。
失重模擬是在飛機沿拋物線軌跡飛行時實現的。航天員在這樣的失重飛機上練習失重狀態下飲水、進食、通話、定向和完成各種精細的協調動作的能力。
由於在失重飛機上模擬的失重時間較短,自1966年開始美國的航天員開始在特殊的「失重水池」中訓練。盡管身體在液體中移動時仍會遇到阻力,但潛水時所出現的中和飄浮現象可使航天員熟悉具有3個自由度的人體動態。飛行前在這種水池裡經受過訓練的航天員對這種訓練給予很高的評價(這是後話)。
(3)航天練習器。包括從簡單的操縱台到極復雜的全程序動、靜態模擬設備。按其用途的不同可分為三組。第一組是靜態裝置。它實際上就是讓航天員熟悉飛船上所有系統的精密製作的教具,這種練習器對於航天員掌握飛船的電力系統、燃料系統、生保系統和操縱、導航系統的工作是必不可少的。第二組練習器幫助航天員了解他即將要完成的任務並獲得相應的經驗。它們或是動態,或是靜態,可能比較簡單,也可能相當復雜,這取決於它們的用途。第三組練習器是靜態設備。模型內部精確地復制真實飛船內部的設備,可以發生發射飛船時的噪音,投影機和反射鏡系統可以逼真地顯示星空地貌及飛船按假定軌道逐漸運動的變化,操縱台上的儀表向航天員提供必要的信息,由計算機調節儀表顯示、與給定顯示進行比較並使這些顯示發生相應的改變。藉助於這個計算機裝置,設計師可以模擬應急情況,從而考驗和鍛練航天員採取正確的解決方法、排除故障的能力。這種練習器對於訓練航天員和地面飛行控制中心的操縱員來說都是必要的,對於他們協同完成飛行任務起著重要作用。
(4)多軸旋轉慣性裝置。主要用於姿態控制的訓練,以便在飛船自動控制失靈時航天員建立信心,並通過手控停止飛船翻滾和恢復原來的姿態。 包括正常回收和在可能出現意外情況下的救生訓練。內容有彈射和跳傘訓練及學會在熱帶、沙漠和水上等各種惡劣環境下應急著陸後的生存手段。
在整個訓練過程中可能還會發現並淘汰一些不十分理想的候選人員。只有經過上述極嚴格的選拔和訓練,證明是卓絕的人才能獲得航天員的資格。
❷ 成為航天員要經過哪些訓練
一名職業航天員訓練一般需要3年半到4年的時間,而載荷專家的訓練一般在兩年半左右。訓練分3個階段進行,基礎理論訓練階段、航天專業技術訓練階段、飛行程序與任務模擬訓練階段。
一、航天基礎理論知識及相關基礎課程:為期一年左右。
包括:空氣動力學、飛船設計原理及其艙載系統等與航天技術有關的課程;天文學等與航天環境有關的課程;解剖生理學、航天醫學、心理學等醫學類課程,幫助了解航天特殊環境因素帶給身體的影響,訂出應對措施;提高航天員文化知識水平的一般性課程:如高等數學、力學基礎、電工學、電子學、英語、哲學等等。
二、體質訓練和心理訓練:貫穿航天員幾年訓練的全過程。
體質訓練時間和課程設置很有講究。剛開始為恢復訓練者的體質,訓練密度高一些,之後保持每周3次,每次訓練2個小時。
一般體質訓練:為提高身體素質,保持耐力,改善形體、柔韌性、靈活性的項目,有田徑、球類、體操、游泳等常規的訓練內容。
特殊體訓:有針對性地提高航天員對航天環境因素耐力的訓練。如利用旋梯、滾輪、蹦床、浪木、旋轉鞦韆等器材來提高前庭功能的訓練。還有為提高超重耐力專門進行的胸、腹部和四肢肌肉的訓練,提高低壓缺氧耐力的游泳、攀援等。根據每個人不同情況制定的訓練計劃也不一樣。
心理訓練:包括航天心理學基礎和心理健康教育、放鬆訓練、表象訓練等。講授自我心理調節方法,提高協作相容能力。所有航天員職業訓練科目,本身就是培養航天員勇敢、沉著、堅強、果斷等良好心理素質的機會,比如航空飛行訓練、跳傘訓練、野外生存與救生訓練都有這樣的特點。
❸ 航天員在太空執行出艙活動前,航天員們要在地面上經歷哪些「魔鬼式訓練」
航天員們要在地面上經歷很多訓練,包括體質、理論、心理等方面。
超重訓練
宇航員在發射和返回過程中會遇到的超重效應,使人的體重和內臟重量增加數倍,超重耐力低的人會出現暈厥或呼吸困難。一個人超重的耐力可以通過訓練來提高。具體的訓練方法是讓受訓者半躺或坐在離心機的駕駛艙內,逐漸提高離心機的速度。這時,超重值逐漸增加,直到宇航員無法承受,然後逐漸降低離心機的速度。
心理支持
讓受訓者調整呼吸,放鬆肌肉,可以提高受訓者的自主神經活動,減少身體疲勞,提高工作效率。或者用聲音刺激誘導人入睡,從而達到休息和緩解疲勞的目的。
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❹ 航天員的訓練的過程是怎樣的
眾所周知,航天員的選拔是非常嚴格的,成千上萬候選人,經過重重關卡的篩選,才有幾個人,最多是十幾個人成為後備航天員。這些人也不是都能上天,等待他們的是長期艱苦,甚至是極限負荷的航天員訓練,在訓練中還可能會由於意外事故而喪生。所以,有人將它描述為「魔鬼訓練」。航天員只有通過訓練,經考核和評定合格後,才能轉為正式航天員,參加太空飛行。據報道有50%的後備航天員在訓練過程中被淘汰。
第一,培訓航天員的搖籃
為了培訓航天員,美國、俄羅斯和中國都建立了專門的航天員選拔訓練基地。美國航天員選訓中心是在德克薩斯州休斯頓約翰遜航天中心,俄羅斯的是在莫斯科東北40公里的加加林訓練中心。我國的航天員選訓中心是在北京郊區的航天城,選拔出的後備航天員將集中到那裡進行訓練。
第二,為什麼要進行航天員訓練?
航天員與從事一般職業的人不同,他們不僅僅從事單一工作,而是要身兼數職:指揮員、駕駛員、工程技術人員、科研人員、天文學家、醫生、機械修理工等。沒有強健的體魄、淵博的知識和掌握多種技能是不能完成任務的。為了順利地完成太空飛行任務,需要進行長期艱苦的訓練。通過訓練要達到:
(1)增強航天員的體質,提高處於太空特殊環境下(如失重、超重、缺氧)的耐力;
(2)使航天員能夠適應座艙環境,能在其中健康地生活和有效地工作;
(3)提高航天員的技術和理論知識,能夠勝任航天中的多項工作。
航天員訓練的項目很多,涉及面很廣也很復雜,為了達到執行載人航天任務的標准,預備航天員要進行基礎理論訓練、體質訓練、航天環境適應性訓練、心理訓練、專業技術訓練、飛行程序與任務模擬訓練、救生與生存及大型聯合演練等8大類、58個專業的專業訓練。訓練時必須有重點和針對性,有的知識一般了解一下就行了,有的與任務完成有密切關系的,要反復訓練,直到熟練掌握。在航天員的整個職業生涯中,除了太空飛行,都是在不斷地訓練中度過的。完成一次飛行任務後,除了要鞏固原來的訓練科目外,還要為以後的飛行任務接受新的訓練。
第三,訓練的實施
航天員訓練的時間較長,職業航天員至少需要3.5~4年的時間,載荷專家需要2.5年。我國的14名航天員是1998年選拔出的,經過了5年半訓練才有一名航天員進入太空。對於一名職業航天員,訓練的實施可以分為以下三個階段。
基礎理論訓練階段
基礎訓練的時間約為6個月到1年。在這段時間里,航天員要學習很多基本航天知識,為今後的專業技術訓練奠定基礎。他們學習的知識面很廣,學習的內容很多,是任何一個大學都無法學到的。例如,我國的航天員在基礎訓練階段的基礎理論訓練就開設了13門課程:載人航天工程基礎、航天醫學基礎、醫學生理性基礎、地理氣象、星空識別、高等數學、力學、英語、計算機基礎、自動控制理論、CNC制導導航基礎、電工電子學、政治理論及文學藝術休養。據航天員反映,這個時期盡管體力付出少,危險性小,卻是他們訓練中最艱苦的時期。
航天專業技術訓練階段
需要1~2年的時間,目的是使航天員掌握航天飛行中所需要的各種技能。訓練的內容以航天器技術和各種操作技能訓練為主,內容包括飛船和太空梭的駕駛和控制,飛行器上各種設備的操作,航天器的交會和對接訓練、失重飛機訓練、救生和生存訓練、醫學保障訓練等。
飛行程序與任務模擬訓練階段
約需要1年半的時間。它是根據首次飛行任務而制定的訓練,是針對航天員從進艙、在太空中工作和生活、返回地面的整個飛行過程的所有程序進行訓練。在上天前還要進行幾次大型的合練,使航天員和地面工作人員了解整個計劃的實施過程,做到心中有數。
航天員的體質訓練、心理、飛行技術訓練和對航天環境的適應性訓練貫穿整個訓練過程。例如,我國航天員按照訓練大綱的要求,安排了每周3次,每次2小時的體質訓練。不少航天員自己還堅持每天長跑,所以在航天醫學工程研究所召開的運動會上,航天員大隊取得了優異的成績,中長跑的第一、二名都被他們囊括了。為了使航天員掌握訓練的項目或內容,每相隔一定的時間還要進行復習。例如,美國規定訓練課程超過6個月後,就需要再復習一下,以便保持以前的熟練水平。
第四,航天環境的適應性訓練
航天活動會置身於各種特殊環境,其中對人體影響最大的是超重和失重環境。為了使航天員更快地適應航天環境,就要進行航天環境的適應性訓練。
超重訓練
航天員在發射和返回的過程中要遇到的超重作用,它使人的體重和體內的臟器的重量增加好幾倍,超重耐力低的人會因此而出現暈厥或呼吸困難。一個人的超重耐力是可以通過訓練提高的。具體的訓練方法是讓受訓者半卧或坐在離心機的座艙里,逐漸增加離心機的轉速,這時超重值逐漸增加,直到航天員不能耐受,再逐漸降低離心機的轉速。還可以結合今後的飛行任務,模擬飛船上升和返回時所遇到的超重曲線,進行周期性的訓練,或加入其他因素進行綜合性體驗。
失重飛機訓練
航天員在軌道飛行過程中是處於失重狀態的,失重不僅對人體的健康有影響,而且可以影響日常生活和工作效率。因此,在飛行前進行失重訓練是十分重要的。由於在地面上不可能產生真正長時間的失重,所以只能進行短期失重和模擬失重訓練。短期失重飛行訓練用的是失重飛機。這種特別改裝的飛機在進行拋物線飛行時可產生25~35s的失重,失重飛機飛一個起落可完成15個左右的拋物線飛行。利用短暫的失重可進行體驗失重、空間定向、人體行為、失重狀態下的生活和工作等訓練。我國航天員失重飛行的訓練是在俄羅斯的失重飛機上進行的,他們在一個架次飛12個拋物線後都沒有嘔吐,俄羅斯的專家佩服地說:「中國航天員的素質真好!」。
浸水訓練
人在水中時,由於流體靜壓和重力負荷作用減少,可產生類似失重時的一些變化和感覺。這種方法不是真正的失重,只是模擬失重產生的體液頭向分布和漂浮感。浸水訓練是在一個大水槽中進行的,這個大水槽可以將航天器的1:1模型放在裡面,可以訓練航天員失重情況下的工作能力。例如,訓練航天員的出艙活動,在艙內和艙外工作時的動作協調性等。
頭低位訓練
頭低位時,下身的血液會沖向頭和胸部,因此如果在地面經常讓受訓者處於頭向下的位置,進入太空後,航天員對失重環境的適應就快,產生的不舒服感覺就會減少。我國的航天員在發射前幾天的晚上,也採用了這種頭低位的方式睡覺,這樣可以使航天員入軌後更快地適應失重環境。
前庭功能訓練
航天員進入失重環境後,有一半以上的航天員會出現類似地面暈車、暈船的反應,使航天員十分不舒服,也影響工作。出現這些反應的主要原因是由於失重影響了人體內耳的前庭器官,為了增強前庭器官的適應能力,可在地面採用轉椅、鞦韆、跳彈力網、體育訓練等方法訓練人體的前庭器官。
第五,救生與生存訓練
航天員從發射開始到返回都存在潛在的危險。通過救生和生存訓練,可以使航天員掌握出現危險情況時的自救技能,減少航天員的傷亡。例如,在航天員進入座艙到火箭點燃的這段時間,火箭和航天器都可能出現故障,如果危及航天員安全時,可以利用緊急撤離裝置(如防暴滑梯、緊急撤離滑道和索道等)撤離火箭。而如何正確應用這些裝置,需要經過訓練;火箭點燃後,航天器的上升階段如出現危險,需要航天員迅速離開航天器,因此航天員要進行跳傘訓練;航天器入軌後也可能出現危險,需要飛船或太空梭將他們營救撤離,如何撤離需要在地面模擬器中進行大量的訓練。航天器在返回的過程中,由於自動控制系統出現故障,可能會落到其他地方,給營救工作帶來困難,必須通過訓練使航天員了解和掌握著陸後可能出現的各種危險情況及採用的正確自救措施。航天員在返回後,也可能著陸在非預定的區域,例如落到大海、茂密的森林或沙漠中,與指揮中心聯系不上,營救小組不能及時救援。因此,必須對航天員進行著陸後的生存訓練,使航天員了解著陸後可能遇到的惡劣環境的特徵,掌握生存的技能。通過生存訓練也可以鍛煉他們的意志和培養他們的良好品質。
第六,心理穩定性訓練
航天活動會給人帶來極大的心理-生理負荷,尤其是長期飛行,可能會引起航天員出現心理障礙,有時飛行中的航天員心理狀態會成為航天任務是否能完成的關鍵,因此對航天員進行心理訓練是十分必要的。目前航天員的心理訓練主要包括以下三部分。
心理穩定性訓練
方法是結合航空飛行、跳傘、超重、失重飛行、前庭功能、救生和生存等訓練,提高航天員的心理穩定性。
隔離訓練
根據訓練要求,讓航天員在一個狹小的隔音室中生活、工作一段時間,通過他們隔離期間的表現,就可以了解每個航天員的生活和工作能力,及對孤獨環境的適應和儲備能力,提高他們今後在航天中的心理穩定性和航天員之間的協調工作技巧。
心理支持
通過三種方法提高航天員的心理品質。第一種方法是生物反饋法,即讓受訓者調整自己的呼吸和放鬆肌肉,這樣可以改善受訓者的植物神經活動,達到減輕身體疲勞,提高工作效率的目的;或用聲音刺激方法,誘人入睡,達到休息和減輕疲勞的目的。第二種方法是通過教育,使航天員正確地掌握待人處世方法,學會處理人際關系,提高航天員的心理相容性。第三,表象訓練,即對所學的知識採用「過電影」的方法,提高航天員飛行中記憶和處理問題的能力。
第七,航天員的專業技術訓練
專業技術訓練是航天員訓練中非常重要的部分,通過這種訓練可以使航天員掌握飛行中必須具備的各種技能和有關的理論知識。對於不同的航天計劃,專業技術訓練的內容是不同的。具體實施的方法是先講課,後實踐。訓練通常是在單項訓練器或模擬器上進行訓練。在航天員選訓中心有很多供航天員訓練用的不同模擬器。每個模擬器的用途不同。例如前蘇聯為完成「聯盟」號任務,設計了一種「聯盟」號訓練器,它除了不能模擬超重和失重外,可模擬「聯盟」號飛船從發射前准備開始到切斷發動機,在空中飛行和返回階段的整個空間飛行過程,訓練航天員完成交會、對接、軌道糾正、機動飛行和下降等操作;在訓練器的旁邊有計算機和控制室,可以監測航天員的工作能力及模擬出飛行中可能出現的緊急情況,以便讓航天員在地面上就熟悉它;還有對接模擬器,它和「聯盟」號飛船與航天站對接用的裝置完全一樣,可像實際飛行那樣用專門的燈光模擬日光照亮艙內;此外,還有組裝模擬器、工具模擬器、機電星空模擬器、航天站實物模型等。在正式飛行前,要將1:1的飛船模型放在大型水槽中,航天員穿著特別的壓力服,在水槽中模擬失重情況下所要完成的各項任務。
航天員的訓練十分艱苦,考核也是十分嚴格的。在航天員訓練的每個階段,都要進行考核評定,訓練不合格的將被淘汰。我國的14名航天員經過五年多的學習和訓練,都以優異的成績完成了基礎理論、航天環境適應性、專業技術等八大類、近百項的學習訓練任務,順利通過了航天專業技術綜合考核。2003年7月3日,經航天員選評委員會評定,14名航天員全部具備獨立執行航天飛行任務的能力,予以結業,並獲得三級航天員的資格。2003年9月,楊利偉、翟志剛和聶海勝被確定為三名首飛梯隊航天員,接受飛向太空前的強化訓練。最後,由楊利偉乘神舟5號上天,圓了中國人民的首次「飛天夢」。
❺ 航天員在軌鍛煉時,使用哪些器材
宇航員的訓練和對抗失重的措施有:自行車功率計,隔振平台,拉出器,企鵝西裝,下身負壓管和皮帶等。
自行車能量計是用來改善宇航員在失重環境下的有氧運動和鍛煉下肢肌肉。隔振平台與地面運行機相似。
「太空踏車」裝備有松緊帶,可以「按」在跑步機上的宇航員,否則宇航員就不能跑了。
此外,「太空跑步機」必須採取隔振措施,以防止宇航員的運動影響到其他設備和航天器上的科學實驗。
❻ 航天員如何做空間失重訓練
目前,國內外對航天員進行失重訓練主要有兩種形式,一種是失重飛機;另一種是失重水槽。前者達到失重狀態的時間太短,不利於訓練,因此,世界各國一般採用失重水槽來進行航天員失重訓練。據了解,失重水槽就是一個大得像游泳池一樣的設備,把航天器放入其中,利用水的浮力模擬太空失重狀態,然後航天員在水池裡反復出入艙和艙外操作訓練。目前,我國已經建造了亞洲最大的失重水槽,它將為今後航天員的出艙訓練活動提供了條件。
❼ 航天員出艙有哪些地面訓練
鑒於航天員出艙是一項高難度高風險的活動,因此必須在地面對航天員進行充足的訓練(國外資料表明,出艙活動1小時,在地面至少要進行100小時的訓練),使其技術操作熟練,身體健康,心理素質穩定。
艙外活動訓練的主要目的是使航天員掌握對艙外生命保障系統及艙外機動裝置的使用技能;艙外航天服的穿脫技能;艙外活動所用的各種設備與工具的使用技能;航天員進出艙的程序與技能。
要達到艙外活動訓練的要求,必須依靠一些地面模擬訓練設備,其中最主要的是中性浮力水槽,這是一項能安放飛行器有關艙體及出艙活動設備並提供航天員活動范圍的大型試驗設備。其特點是使身著水槽訓練航天服的航天員保持一定姿態的中性浮力狀態,產生一種隨遇平衡的漂浮感,中性浮力通過對水槽訓練航天服的合理配重獲得。航天員在水槽中要進行進出艙操作及潛水技能訓練、空間漂浮與行走訓練以及空間出艙活動的各種任務的操作訓練等。
❽ 在航天員的訓練中,轉椅起什麼作用
航天員訓練中的轉椅訓練所用的電動轉椅,不但可以做360度順時針和逆時針的快速運轉,而且可以同時上下前後擺動。轉椅主要是用於檢查宇航候選者的前庭神經功能,以了解他對震動及眩暈的耐受能力。當然,只有在轉椅上經過天翻地覆折騰後,還能分清東南西北的佼佼者,才有可能繼續接受下一關的訓練。
❾ 楊利偉談關於航天員的訓練,他們平時是怎麼訓練的
楊利偉曾經當中談過航天員的訓練,他們平時的訓練非常艱苦,比方說在進行超重訓練的時候,航天員要在時速100公里的離心機當中飛速旋轉,渾身上下幾乎都被拉的變形,甚至喪失意識,不過即便是這樣,沒有任何一個航天員會輕易放棄。提到航天,很多人都幻想著飛上太空,不過航天對於很多人來說,也許真的只是一個夢想而已,畢竟想要成為一名航天員,需要經過層層的考驗。
不過即便是這樣依然沒有一個人會選擇退縮,尤其是我們中國的航天員組織上,曾經給航天員開過很多次座談會,想要講清楚這其中的利害關系,讓航天員們認識到事情的危險,但是在座談會的現場,每一位航天員都在請戰。在這場戰爭當中,每一位航天員都是當之無愧的英雄。