❶ 地面模拟设备的航天训练
鉴于航天环境的严酷性,不经过专门训练,即使经过极严格挑选的最优秀的飞行员也不能胜任航天任务。训练的主要目的是增强航天员机体对特殊的航天因素的适应能力和掌握完成飞行任务的技能。
其内容包括: 这是一项非常重要和有效的训练。内容包括在航天因素模拟器上的训练和飞行操作练习器上的训练两项。
航天因素对于人类来说是异乎寻常的。这些因素主要有:飞船上升段和下降段的超重、震动、噪音;轨道飞行段的失重、真空、辐射和悬殊的温差变化。为了使航天员熟悉和适应这些独特环境状况,在地面条件下建立了一系列的模拟设备,诸如大型离心机、失重飞机、震动台、噪音模拟器、变温舱、变压舱、隔绝室、辐射室和弹射设备等,现分别介绍如下:
(1)宇宙空间条件模拟舱。除了低压外还要模拟宇宙中的亮度和温度变化。
(2)超重模拟器——离心机。这是航天员最有价值的训练设备之一。离心机臂端的吊篮里有躺椅、仪表板、手控制器和联动装置及环境控制系统、加压服和生物医学仪器。吊篮密闭后可减压到实际飞行的座舱压力。运转时可模拟正常发射、再入及可能的失败再入情况。
休斯顿研制载人飞船科研中心修建的离心机,其臂长15m,在以7.5g/s的速度增加超重时可达30g的超重状态。臂端上的舱直径为3.6m,容积14m3,重3624kg,可容纳3名身穿航天服的航天员。舱内压力可在1~0.35atm①范围内变化。相对湿度为40%~60%,温度10~100℃。舱有3个自由度,因此可以建立不同方向作用于航天员的超重条件。改变离心机旋转的角加速度可以获得飞船发射过程中第一级火箭分离时刻、第二级火箭工作及分离时刻和第三级火箭发动机工作时出现的加速度。舱内设有生物遥测设备和电视机。
通过在离心机上的训练可以提高航天员对超重的耐力及在超重条件下操纵飞船和通信的能力。
失重模拟是在飞机沿抛物线轨迹飞行时实现的。航天员在这样的失重飞机上练习失重状态下饮水、进食、通话、定向和完成各种精细的协调动作的能力。
由于在失重飞机上模拟的失重时间较短,自1966年开始美国的航天员开始在特殊的“失重水池”中训练。尽管身体在液体中移动时仍会遇到阻力,但潜水时所出现的中和飘浮现象可使航天员熟悉具有3个自由度的人体动态。飞行前在这种水池里经受过训练的航天员对这种训练给予很高的评价(这是后话)。
(3)航天练习器。包括从简单的操纵台到极复杂的全程序动、静态模拟设备。按其用途的不同可分为三组。第一组是静态装置。它实际上就是让航天员熟悉飞船上所有系统的精密制作的教具,这种练习器对于航天员掌握飞船的电力系统、燃料系统、生保系统和操纵、导航系统的工作是必不可少的。第二组练习器帮助航天员了解他即将要完成的任务并获得相应的经验。它们或是动态,或是静态,可能比较简单,也可能相当复杂,这取决于它们的用途。第三组练习器是静态设备。模型内部精确地复制真实飞船内部的设备,可以发生发射飞船时的噪音,投影机和反射镜系统可以逼真地显示星空地貌及飞船按假定轨道逐渐运动的变化,操纵台上的仪表向航天员提供必要的信息,由计算机调节仪表显示、与给定显示进行比较并使这些显示发生相应的改变。借助于这个计算机装置,设计师可以模拟应急情况,从而考验和锻练航天员采取正确的解决方法、排除故障的能力。这种练习器对于训练航天员和地面飞行控制中心的操纵员来说都是必要的,对于他们协同完成飞行任务起着重要作用。
(4)多轴旋转惯性装置。主要用于姿态控制的训练,以便在飞船自动控制失灵时航天员建立信心,并通过手控停止飞船翻滚和恢复原来的姿态。 包括正常回收和在可能出现意外情况下的救生训练。内容有弹射和跳伞训练及学会在热带、沙漠和水上等各种恶劣环境下应急着陆后的生存手段。
在整个训练过程中可能还会发现并淘汰一些不十分理想的候选人员。只有经过上述极严格的选拔和训练,证明是卓绝的人才能获得航天员的资格。
❷ 成为航天员要经过哪些训练
一名职业航天员训练一般需要3年半到4年的时间,而载荷专家的训练一般在两年半左右。训练分3个阶段进行,基础理论训练阶段、航天专业技术训练阶段、飞行程序与任务模拟训练阶段。
一、航天基础理论知识及相关基础课程:为期一年左右。
包括:空气动力学、飞船设计原理及其舱载系统等与航天技术有关的课程;天文学等与航天环境有关的课程;解剖生理学、航天医学、心理学等医学类课程,帮助了解航天特殊环境因素带给身体的影响,订出应对措施;提高航天员文化知识水平的一般性课程:如高等数学、力学基础、电工学、电子学、英语、哲学等等。
二、体质训练和心理训练:贯穿航天员几年训练的全过程。
体质训练时间和课程设置很有讲究。刚开始为恢复训练者的体质,训练密度高一些,之后保持每周3次,每次训练2个小时。
一般体质训练:为提高身体素质,保持耐力,改善形体、柔韧性、灵活性的项目,有田径、球类、体操、游泳等常规的训练内容。
特殊体训:有针对性地提高航天员对航天环境因素耐力的训练。如利用旋梯、滚轮、蹦床、浪木、旋转秋千等器材来提高前庭功能的训练。还有为提高超重耐力专门进行的胸、腹部和四肢肌肉的训练,提高低压缺氧耐力的游泳、攀援等。根据每个人不同情况制定的训练计划也不一样。
心理训练:包括航天心理学基础和心理健康教育、放松训练、表象训练等。讲授自我心理调节方法,提高协作相容能力。所有航天员职业训练科目,本身就是培养航天员勇敢、沉着、坚强、果断等良好心理素质的机会,比如航空飞行训练、跳伞训练、野外生存与救生训练都有这样的特点。
❸ 航天员在太空执行出舱活动前,航天员们要在地面上经历哪些“魔鬼式训练”
航天员们要在地面上经历很多训练,包括体质、理论、心理等方面。
超重训练
宇航员在发射和返回过程中会遇到的超重效应,使人的体重和内脏重量增加数倍,超重耐力低的人会出现晕厥或呼吸困难。一个人超重的耐力可以通过训练来提高。具体的训练方法是让受训者半躺或坐在离心机的驾驶舱内,逐渐提高离心机的速度。这时,超重值逐渐增加,直到宇航员无法承受,然后逐渐降低离心机的速度。
心理支持
让受训者调整呼吸,放松肌肉,可以提高受训者的自主神经活动,减少身体疲劳,提高工作效率。或者用声音刺激诱导人入睡,从而达到休息和缓解疲劳的目的。
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❹ 航天员的训练的过程是怎样的
众所周知,航天员的选拔是非常严格的,成千上万候选人,经过重重关卡的筛选,才有几个人,最多是十几个人成为后备航天员。这些人也不是都能上天,等待他们的是长期艰苦,甚至是极限负荷的航天员训练,在训练中还可能会由于意外事故而丧生。所以,有人将它描述为“魔鬼训练”。航天员只有通过训练,经考核和评定合格后,才能转为正式航天员,参加太空飞行。据报道有50%的后备航天员在训练过程中被淘汰。
第一,培训航天员的摇篮
为了培训航天员,美国、俄罗斯和中国都建立了专门的航天员选拔训练基地。美国航天员选训中心是在德克萨斯州休斯顿约翰逊航天中心,俄罗斯的是在莫斯科东北40公里的加加林训练中心。我国的航天员选训中心是在北京郊区的航天城,选拔出的后备航天员将集中到那里进行训练。
第二,为什么要进行航天员训练?
航天员与从事一般职业的人不同,他们不仅仅从事单一工作,而是要身兼数职:指挥员、驾驶员、工程技术人员、科研人员、天文学家、医生、机械修理工等。没有强健的体魄、渊博的知识和掌握多种技能是不能完成任务的。为了顺利地完成太空飞行任务,需要进行长期艰苦的训练。通过训练要达到:
(1)增强航天员的体质,提高处于太空特殊环境下(如失重、超重、缺氧)的耐力;
(2)使航天员能够适应座舱环境,能在其中健康地生活和有效地工作;
(3)提高航天员的技术和理论知识,能够胜任航天中的多项工作。
航天员训练的项目很多,涉及面很广也很复杂,为了达到执行载人航天任务的标准,预备航天员要进行基础理论训练、体质训练、航天环境适应性训练、心理训练、专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、救生与生存及大型联合演练等8大类、58个专业的专业训练。训练时必须有重点和针对性,有的知识一般了解一下就行了,有的与任务完成有密切关系的,要反复训练,直到熟练掌握。在航天员的整个职业生涯中,除了太空飞行,都是在不断地训练中度过的。完成一次飞行任务后,除了要巩固原来的训练科目外,还要为以后的飞行任务接受新的训练。
第三,训练的实施
航天员训练的时间较长,职业航天员至少需要3.5~4年的时间,载荷专家需要2.5年。我国的14名航天员是1998年选拔出的,经过了5年半训练才有一名航天员进入太空。对于一名职业航天员,训练的实施可以分为以下三个阶段。
基础理论训练阶段
基础训练的时间约为6个月到1年。在这段时间里,航天员要学习很多基本航天知识,为今后的专业技术训练奠定基础。他们学习的知识面很广,学习的内容很多,是任何一个大学都无法学到的。例如,我国的航天员在基础训练阶段的基础理论训练就开设了13门课程:载人航天工程基础、航天医学基础、医学生理性基础、地理气象、星空识别、高等数学、力学、英语、计算机基础、自动控制理论、CNC制导导航基础、电工电子学、政治理论及文学艺术休养。据航天员反映,这个时期尽管体力付出少,危险性小,却是他们训练中最艰苦的时期。
航天专业技术训练阶段
需要1~2年的时间,目的是使航天员掌握航天飞行中所需要的各种技能。训练的内容以航天器技术和各种操作技能训练为主,内容包括飞船和航天飞机的驾驶和控制,飞行器上各种设备的操作,航天器的交会和对接训练、失重飞机训练、救生和生存训练、医学保障训练等。
飞行程序与任务模拟训练阶段
约需要1年半的时间。它是根据首次飞行任务而制定的训练,是针对航天员从进舱、在太空中工作和生活、返回地面的整个飞行过程的所有程序进行训练。在上天前还要进行几次大型的合练,使航天员和地面工作人员了解整个计划的实施过程,做到心中有数。
航天员的体质训练、心理、飞行技术训练和对航天环境的适应性训练贯穿整个训练过程。例如,我国航天员按照训练大纲的要求,安排了每周3次,每次2小时的体质训练。不少航天员自己还坚持每天长跑,所以在航天医学工程研究所召开的运动会上,航天员大队取得了优异的成绩,中长跑的第一、二名都被他们囊括了。为了使航天员掌握训练的项目或内容,每相隔一定的时间还要进行复习。例如,美国规定训练课程超过6个月后,就需要再复习一下,以便保持以前的熟练水平。
第四,航天环境的适应性训练
航天活动会置身于各种特殊环境,其中对人体影响最大的是超重和失重环境。为了使航天员更快地适应航天环境,就要进行航天环境的适应性训练。
超重训练
航天员在发射和返回的过程中要遇到的超重作用,它使人的体重和体内的脏器的重量增加好几倍,超重耐力低的人会因此而出现晕厥或呼吸困难。一个人的超重耐力是可以通过训练提高的。具体的训练方法是让受训者半卧或坐在离心机的座舱里,逐渐增加离心机的转速,这时超重值逐渐增加,直到航天员不能耐受,再逐渐降低离心机的转速。还可以结合今后的飞行任务,模拟飞船上升和返回时所遇到的超重曲线,进行周期性的训练,或加入其他因素进行综合性体验。
失重飞机训练
航天员在轨道飞行过程中是处于失重状态的,失重不仅对人体的健康有影响,而且可以影响日常生活和工作效率。因此,在飞行前进行失重训练是十分重要的。由于在地面上不可能产生真正长时间的失重,所以只能进行短期失重和模拟失重训练。短期失重飞行训练用的是失重飞机。这种特别改装的飞机在进行抛物线飞行时可产生25~35s的失重,失重飞机飞一个起落可完成15个左右的抛物线飞行。利用短暂的失重可进行体验失重、空间定向、人体行为、失重状态下的生活和工作等训练。我国航天员失重飞行的训练是在俄罗斯的失重飞机上进行的,他们在一个架次飞12个抛物线后都没有呕吐,俄罗斯的专家佩服地说:“中国航天员的素质真好!”。
浸水训练
人在水中时,由于流体静压和重力负荷作用减少,可产生类似失重时的一些变化和感觉。这种方法不是真正的失重,只是模拟失重产生的体液头向分布和漂浮感。浸水训练是在一个大水槽中进行的,这个大水槽可以将航天器的1:1模型放在里面,可以训练航天员失重情况下的工作能力。例如,训练航天员的出舱活动,在舱内和舱外工作时的动作协调性等。
头低位训练
头低位时,下身的血液会冲向头和胸部,因此如果在地面经常让受训者处于头向下的位置,进入太空后,航天员对失重环境的适应就快,产生的不舒服感觉就会减少。我国的航天员在发射前几天的晚上,也采用了这种头低位的方式睡觉,这样可以使航天员入轨后更快地适应失重环境。
前庭功能训练
航天员进入失重环境后,有一半以上的航天员会出现类似地面晕车、晕船的反应,使航天员十分不舒服,也影响工作。出现这些反应的主要原因是由于失重影响了人体内耳的前庭器官,为了增强前庭器官的适应能力,可在地面采用转椅、秋千、跳弹力网、体育训练等方法训练人体的前庭器官。
第五,救生与生存训练
航天员从发射开始到返回都存在潜在的危险。通过救生和生存训练,可以使航天员掌握出现危险情况时的自救技能,减少航天员的伤亡。例如,在航天员进入座舱到火箭点燃的这段时间,火箭和航天器都可能出现故障,如果危及航天员安全时,可以利用紧急撤离装置(如防暴滑梯、紧急撤离滑道和索道等)撤离火箭。而如何正确应用这些装置,需要经过训练;火箭点燃后,航天器的上升阶段如出现危险,需要航天员迅速离开航天器,因此航天员要进行跳伞训练;航天器入轨后也可能出现危险,需要飞船或航天飞机将他们营救撤离,如何撤离需要在地面模拟器中进行大量的训练。航天器在返回的过程中,由于自动控制系统出现故障,可能会落到其他地方,给营救工作带来困难,必须通过训练使航天员了解和掌握着陆后可能出现的各种危险情况及采用的正确自救措施。航天员在返回后,也可能着陆在非预定的区域,例如落到大海、茂密的森林或沙漠中,与指挥中心联系不上,营救小组不能及时救援。因此,必须对航天员进行着陆后的生存训练,使航天员了解着陆后可能遇到的恶劣环境的特征,掌握生存的技能。通过生存训练也可以锻炼他们的意志和培养他们的良好品质。
第六,心理稳定性训练
航天活动会给人带来极大的心理-生理负荷,尤其是长期飞行,可能会引起航天员出现心理障碍,有时飞行中的航天员心理状态会成为航天任务是否能完成的关键,因此对航天员进行心理训练是十分必要的。目前航天员的心理训练主要包括以下三部分。
心理稳定性训练
方法是结合航空飞行、跳伞、超重、失重飞行、前庭功能、救生和生存等训练,提高航天员的心理稳定性。
隔离训练
根据训练要求,让航天员在一个狭小的隔音室中生活、工作一段时间,通过他们隔离期间的表现,就可以了解每个航天员的生活和工作能力,及对孤独环境的适应和储备能力,提高他们今后在航天中的心理稳定性和航天员之间的协调工作技巧。
心理支持
通过三种方法提高航天员的心理品质。第一种方法是生物反馈法,即让受训者调整自己的呼吸和放松肌肉,这样可以改善受训者的植物神经活动,达到减轻身体疲劳,提高工作效率的目的;或用声音刺激方法,诱人入睡,达到休息和减轻疲劳的目的。第二种方法是通过教育,使航天员正确地掌握待人处世方法,学会处理人际关系,提高航天员的心理相容性。第三,表象训练,即对所学的知识采用“过电影”的方法,提高航天员飞行中记忆和处理问题的能力。
第七,航天员的专业技术训练
专业技术训练是航天员训练中非常重要的部分,通过这种训练可以使航天员掌握飞行中必须具备的各种技能和有关的理论知识。对于不同的航天计划,专业技术训练的内容是不同的。具体实施的方法是先讲课,后实践。训练通常是在单项训练器或模拟器上进行训练。在航天员选训中心有很多供航天员训练用的不同模拟器。每个模拟器的用途不同。例如前苏联为完成“联盟”号任务,设计了一种“联盟”号训练器,它除了不能模拟超重和失重外,可模拟“联盟”号飞船从发射前准备开始到切断发动机,在空中飞行和返回阶段的整个空间飞行过程,训练航天员完成交会、对接、轨道纠正、机动飞行和下降等操作;在训练器的旁边有计算机和控制室,可以监测航天员的工作能力及模拟出飞行中可能出现的紧急情况,以便让航天员在地面上就熟悉它;还有对接模拟器,它和“联盟”号飞船与航天站对接用的装置完全一样,可像实际飞行那样用专门的灯光模拟日光照亮舱内;此外,还有组装模拟器、工具模拟器、机电星空模拟器、航天站实物模型等。在正式飞行前,要将1:1的飞船模型放在大型水槽中,航天员穿着特别的压力服,在水槽中模拟失重情况下所要完成的各项任务。
航天员的训练十分艰苦,考核也是十分严格的。在航天员训练的每个阶段,都要进行考核评定,训练不合格的将被淘汰。我国的14名航天员经过五年多的学习和训练,都以优异的成绩完成了基础理论、航天环境适应性、专业技术等八大类、近百项的学习训练任务,顺利通过了航天专业技术综合考核。2003年7月3日,经航天员选评委员会评定,14名航天员全部具备独立执行航天飞行任务的能力,予以结业,并获得三级航天员的资格。2003年9月,杨利伟、翟志刚和聂海胜被确定为三名首飞梯队航天员,接受飞向太空前的强化训练。最后,由杨利伟乘神舟5号上天,圆了中国人民的首次“飞天梦”。
❺ 航天员在轨锻炼时,使用哪些器材
宇航员的训练和对抗失重的措施有:自行车功率计,隔振平台,拉出器,企鹅西装,下身负压管和皮带等。
自行车能量计是用来改善宇航员在失重环境下的有氧运动和锻炼下肢肌肉。隔振平台与地面运行机相似。
“太空踏车”装备有松紧带,可以“按”在跑步机上的宇航员,否则宇航员就不能跑了。
此外,“太空跑步机”必须采取隔振措施,以防止宇航员的运动影响到其他设备和航天器上的科学实验。
❻ 航天员如何做空间失重训练
目前,国内外对航天员进行失重训练主要有两种形式,一种是失重飞机;另一种是失重水槽。前者达到失重状态的时间太短,不利于训练,因此,世界各国一般采用失重水槽来进行航天员失重训练。据了解,失重水槽就是一个大得像游泳池一样的设备,把航天器放入其中,利用水的浮力模拟太空失重状态,然后航天员在水池里反复出入舱和舱外操作训练。目前,我国已经建造了亚洲最大的失重水槽,它将为今后航天员的出舱训练活动提供了条件。
❼ 航天员出舱有哪些地面训练
鉴于航天员出舱是一项高难度高风险的活动,因此必须在地面对航天员进行充足的训练(国外资料表明,出舱活动1小时,在地面至少要进行100小时的训练),使其技术操作熟练,身体健康,心理素质稳定。
舱外活动训练的主要目的是使航天员掌握对舱外生命保障系统及舱外机动装置的使用技能;舱外航天服的穿脱技能;舱外活动所用的各种设备与工具的使用技能;航天员进出舱的程序与技能。
要达到舱外活动训练的要求,必须依靠一些地面模拟训练设备,其中最主要的是中性浮力水槽,这是一项能安放飞行器有关舱体及出舱活动设备并提供航天员活动范围的大型试验设备。其特点是使身着水槽训练航天服的航天员保持一定姿态的中性浮力状态,产生一种随遇平衡的漂浮感,中性浮力通过对水槽训练航天服的合理配重获得。航天员在水槽中要进行进出舱操作及潜水技能训练、空间漂浮与行走训练以及空间出舱活动的各种任务的操作训练等。
❽ 在航天员的训练中,转椅起什么作用
航天员训练中的转椅训练所用的电动转椅,不但可以做360度顺时针和逆时针的快速运转,而且可以同时上下前后摆动。转椅主要是用于检查宇航候选者的前庭神经功能,以了解他对震动及眩晕的耐受能力。当然,只有在转椅上经过天翻地覆折腾后,还能分清东南西北的佼佼者,才有可能继续接受下一关的训练。
❾ 杨利伟谈关于航天员的训练,他们平时是怎么训练的
杨利伟曾经当中谈过航天员的训练,他们平时的训练非常艰苦,比方说在进行超重训练的时候,航天员要在时速100公里的离心机当中飞速旋转,浑身上下几乎都被拉的变形,甚至丧失意识,不过即便是这样,没有任何一个航天员会轻易放弃。提到航天,很多人都幻想着飞上太空,不过航天对于很多人来说,也许真的只是一个梦想而已,毕竟想要成为一名航天员,需要经过层层的考验。
不过即便是这样依然没有一个人会选择退缩,尤其是我们中国的航天员组织上,曾经给航天员开过很多次座谈会,想要讲清楚这其中的利害关系,让航天员们认识到事情的危险,但是在座谈会的现场,每一位航天员都在请战。在这场战争当中,每一位航天员都是当之无愧的英雄。