俄罗斯航天员选拔训练系统的建立和发展

宋尧 刘新丽（中国航天员科研训练中心）

俄罗斯航天员选拔和训练系统的建立，与尤里·阿列克谢耶维奇·加加林标志性的首飞是分不开的。加加林的首飞也奠定了载人航天飞行纪元的开端。在过去的半个多世纪里，俄罗斯航天员选拔和训练系统确保了多个载人计划的高效实施。目前，该系统已成为航天探索过程中必不可缺的关键要素，离开这一系统的支持，载人飞行将是寸步难行。

事实上，航天员训练中心建立之日与人类历史上重要的时刻之一—尤里·加加林首次太空飞行仅仅相隔了1年多。为实现人类的首次航天飞行，需要成立一个专门的中心，其任务就是选拔预备航天员，并训练他们参加太空飞行。总设计师谢尔盖·科罗廖夫提出了要建立航天员训练中心的倡议，并且还对该中心的主要职能进行了初步规划。经过半个世纪的发展，该中心已建成先进的航天员选拔训练系统。尤里·加加林不仅是中心第一批航天员学员，并且还是该中心的奠基人之一，他对航天员训练科学方法的建立起到了重要作用。直至今日，航天员训练中心一直冠以加加林的名字。

1 航天员训练中心的成立历史

1959年初，苏联部长会议和苏共中央会议做出了实施首次载人飞行任务的决定。同年10月，开始在空军各部队选拔航天员候选人。选拔由航空医生负责。军医们经过研究分析后得出结论认为，首次参加太空飞行的候选人最适合从军事飞行员中挑选。总设计师科罗廖夫对此表示赞同：“歼击机飞行员最适合做这件事，他们是全能专家，既是飞行员，也是领航员，同时也是通信员和随船工程师。作为一名军官，他具有必备的品德意志，军人还具有专注、纪律性和对既定目标顽强追求的精神。”

首次选拔过程中，共审查了3461份年龄在35岁以下的空军歼击机飞行员的申请资料。从中选拔出20名符合要求的候选人参加航天飞行训练。就是这20人组成了第一支航天员队伍，后来被称为“加加林大队”。

航天员大队首批的20名成员，只有12人完成了飞上太空的梦想。有8人最终也没能翻开属于自己的航天飞行的一页。

1）其中5人参加了1次飞行：尤里·加加林，格尔曼·季托夫，帕维尔·别利亚耶夫，叶夫根尼·赫鲁诺夫，格奥尔吉·绍宁；

2）5人参加了2次航天飞行：安德里扬·尼古拉耶夫，帕维尔·波波维奇，弗拉基米尔·科马罗夫，阿列克谢·列昂诺夫，鲍里斯·沃雷诺夫；

3）2人参加了3次航天飞行：瓦列里·贝科夫斯基，维克托·戈尔巴特科。

1959年底，在科罗廖夫和空军总司令韦尔希宁的申请下，通过了一项政府决议：在空军成立一个专门的中心，为太空飞行开展训练。根据这一决定，1960年1月11日空军司令下达命令，批准了航天员训练中心的组织结构和编制人数。这样，1960年1月11日就成为航天员训练中心的“生日”。

因为一切几乎都要从零开始，最复杂的是工作最初的组织阶段。空军司令部任命尼古拉·卡曼宁负责组建航天员训练中心，他曾参与著名的切留斯金号船的救援活动，并因此获得“苏联英雄”称号。同他一起从事组建工作的还有参与过战争的歼击机飞行员、苏联英雄列奥尼德·戈列戈利亚德。任命上校军医耶甫根尼·卡尔波夫担任航天员训练中心第一任主任。他们3人充分认识到苏联首批航天员选拔和培训这项任务的责任重大。

1960年3月初，第一组（即首批）航天员学员们来到了伏龙之中心机场。3月14日上了基础航天培训的第一课。首批航天员学员的训练内容包括：理论课程，各种模拟器上的训练在负责建造飞船的科罗廖夫试验设计局开展实践和练习。根据科罗廖夫的指示，由科罗廖夫试验设计局的专家们给航天员学员上火箭技术和天体力学课。

莫斯科的中央机场不具备可用于航天员开展训练的场地，因此需要专门的一个地方来建航天员训练中心。最终，在奇卡洛夫军用机场边上选了一片土地，这里距离科科罗廖夫试验设计局仅有半小时车程，远离吵闹的交通枢纽和工业企业，四周环绕着茂密的森林。未来的的航天员和专家们最初被安置在军用机场的营区内，中心的训练设施和航天员的住房是同时开始建设的。1960年夏，在现在全世界闻名的“星城”里，航天员训练中心开始发挥其职能。

加加林航天员训练中心空中俯视图

2 航天员选拔和训练体系建立的几个阶段

在加加林航天员训练中心历史上有很多意义重大的纪念日。在其50余年的发展历史上，“首次”一词越来越为大家所熟悉和习惯：首次开展人类太空飞行训练；首次一昼夜飞行；首次进行出舱活动；首次开展空间站乘组训练，还有其他许许多多的首次。航天员选拔和训练体系逐步建立起来，选拔和训练体系的各种保障系统也逐步得到完善：科研保障、训练方法保障、医学保障、实践训练保障、组织保障及其他。

航天员选拔—指的是措施、方法和程序，用于指导选拔出适于在载人航天器上工作的人，其个人各方面的素质要在最大程度上符合一名职业航天员应具备的训练水平。候选人经选拔可进入航天员大队（俄罗斯现在已经在加加林航天员训练中心成立了统一的航天员大队），并开始进行基础航天培训。

航天员培训—这里包含着一整套措施，旨在使航天员具有可靠安全地完成航天飞行计划所需要的知识、技术和技能。

随着时代发展及航天员在航天器舱内发挥着越来越积极的作用，航天员选拔和训练体系也获得了一些新的特性。如果说，载人航天时代初期，主要的任务是训练航天员的身体素质，使其适应新的在轨环境，当时人们需要了解航天员能否在航天飞行环境下生活和工作。而现阶段，主要任务是训练航天员具备驾驶员、测试员和研究员的多项综合素质。作为一名驾驶员，航天员应善于完成多项且种类繁多的操作，具体包括驾驶复杂的航天飞船、操控在轨空间站、舱载系统的技术维护、完成出舱作业、处置航天飞行期间突发的非正常及应急状况；作为一名测试员，航天员应善于评价新的航天设备的工作状态，设备的完善和改进问题；而作为一名研究员，航天员则应具备完成航天飞行计划重要的一个组成部分—开展研究和实验的能力。

航天员选拔训练体系的发展分为3个阶段，这3个阶段也标志着载人航天飞行计划的不断复杂化，以及训练的科学方法基础原则性的改变和深入。

第一阶段：1961－1971年，这一阶段主要开展“东方”（Vostok）、“上升”（Voskhod）及最初的“联盟”（Soyuz）飞船的自主飞行，飞行时间达4昼夜；

第二阶段：1971－1977年，这一阶段开展了礼炮号（Salyut）～礼炮－5空间站长期飞行，飞行时间达60昼夜；

第三阶段：1977年至今，这一阶段主要开展空间站长期飞行，礼炮－6、礼炮－7、和平号空间站（Mir）及“国际空间站”（ISS），飞行时间平均达200昼夜左右。

第一阶段上建立起航天员训练的科学-方法基础。第二阶段与空间站飞行紧密相关，从最早的礼炮号一直到礼炮－5空间站。在这一阶段上，载人航天器乘组活动复杂程度不断加大，与此同时，对航天员工程技术方面培训的要求也显著提高。航天飞行时间延长到60昼夜，促进了航天员生物医学培训的发展，飞行后康复的方法得到完善，并产生了新的培训类型（课目）。

航天员选拔培训体系建立的第三阶段与执行礼炮－6、礼炮－7、和平号、“国际空间站”长期飞行过程中航天员活动的复杂性密切相关，并且与搭乘新型载人飞船联盟－T（1980年）、操作舱载数字计算机系统密切相关，这些复杂的活动使航天员培训的技术发生了原则性的改变。这一时期，航天飞行的持续时间明显延长，平均为200昼夜。乘组成员承受的负荷大大增加：体力负荷、情感负荷及信息方面的负荷。这些问题的出现，要求进一步发展航天员培训的科学方法基础理论，发展飞行后康复的方法。

在现阶段，航天员选拔训练系统急需解决的一个主要课题是信息的加工处理。如今，“国际空间站”飞行中需要进行的操作数量、需要监督控制的过程及参数的数量多达数万个。如此大量的信息，要想和航天飞行初期那样全部掌握几乎是不可能的，需要将那些在训练中告知航天员的信息进行有效的结构化，减少航天员需要掌握的信息总量，增加某些信息的价值。显然，航天员选拔培训体系发展的下一阶段面临着解决这一现实课题。

加加林中心航天员历年选拔情况1)

3 航天员选拔培训体系的几个要素

当前，航天员选拔和培训体系的突出特征是它的科学基础，有计算机软件和方法保障，有计划系统，有全套的技术训练设备，能够符合各种航天计划的训练要求。该体系最重要的原则是航天员选拔和培训过程的阶段性和连贯性原则。

阶段性原则贯穿了航天员的选拔和培训。航天员的选拔是逐步展开环环相扣的：医学选拔、心理选拔、教育背景筛选、个人的品德、航天员职业活动能力评估。

航天员培训的几个循序渐进的阶段

当前航天员的培训含有几个循序渐进、彼此相关的阶段：第一阶段：预备航天员和航天员的基础航天培训；第二阶段：按专业分组及按照航天器类型（或专业方向）进行培训；

第三阶段：确定乘组及飞行计划后的培训；

第四阶段：在航天飞行过程中，在空间站舱内对乘组开展训练。

环环相扣的原则保障了对航天员重要职业素质的发展开展不间断的研究，从航天员候选人的初次选拔开始，到被任命到具体的飞行乘组。这一原则贯穿了航天员训练的所有阶段和环节。

当前航天员选拔训练系统的结构

航天员培训各阶段流程示意图

“国际空间站”俄罗斯舱段模拟器

出舱－2模拟器

航天员训练技术保障设备

现代化的技术设备可以保障对航天员进行航天飞行中的所有元素进行充分的训练。加加林航天员训练中心目前拥有完善的航天员训练基础设施，包括：“联盟”飞船模拟器、“国际空间站”俄罗斯舱段模拟器、飞行实验室（伊尔－76）、出舱－2模拟器、天文馆、离心机、中性浮力水槽、生物医学培训设备等。

“联盟”飞船和“国际空间站”俄罗斯舱段的专项模拟器和综合模拟器，是真实航天飞行产品的全尺寸模型，装备有外部太空环境的现代化模拟系统，以及全套的舱载设备和配套的管理软件。

飞行实验室—失重飞机

浮力水槽

加加林航天员训练中心的训练设施里还包括直径23m、深12m的中性浮力水槽，用于在模拟的失重环境中开展航天员外太空出舱活动的训练。该中心还拥有臂长为18m的离心机，用于模拟航天员发射入轨及返回地球进入大气层时的过载。

航天员训练中还使用飞行实验室。其中一个是利用伊尔－76飞机改装的，用于开展短时失重条件下航天员的训练、生物医学研究和飞行产品的测试。第二个飞行实验室是图－134飞机，用于开展航天员从太空对地球进行观测的训练。

天文馆属于加加林航天员训练中心独一无二的训练设备之一，用于航天员研究星空、天文导航和天体定向训练，使航天员从飞船舷窗进行模拟观测星空（约9000颗星星），能够模拟任意时刻、轨道高度和轨道飞行器运动时各天体的真实位置。

航天员训练及飞行的医学保障

加加林航天员训练中心具备相当完善的医学部门，具备各种技术手段，可以对航天员的健康状况进行评价、开展前庭和体位训练、抵御大气成分变化及过载影响的训练、预防航天飞行因素不良影响的训练、身体素质训练及飞行后的康复。

为保持航天员的健康及职业长寿所采取的综合医学措施中，航天飞行结束后的康复措施发挥着很重要的作用。当今，航天飞行后航天员工作能力和健康的恢复十分重要，因为现在航天飞行时间较以前明显延长，有些航天员多次参加飞行任务，并且还有年纪较大和健康状况有一定偏差的太空游客参加航天飞行。

尽管应用了现有的预防措施和手段，但是航天飞行因素，首先就是失重的长期作用导致航天员身体出现明显的形态和功能上的改变。在经历了从返回段的过载考验后，再次遇到地球重力，自然会伴随全身的虚弱、乏力、极度疲劳、运动协调性受损、行走及姿态不稳定、有昏厥的倾向。所有航天员都指出，长期航天飞行着陆后的最初几分钟、几小时，他们觉得地球的重力就像2gn～3gn的过载，伴随着身体、腿、手、头部异常沉重的感觉。在这一时期，医生也在对航天员飞行后身体出现的典型变化进行诊断。长期航天飞行结束后，专门的康复措施是在着陆后的初期最大限度地限制重力和运动负荷，之后再逐步增加。目前，已研究制定并成功试用了航天员飞后高效康复的技术。该技术能够使长期航天飞行后的康复期限制在2～3周。并且在康复的第5天，航天员已经有能力开始撰写完成航天飞行计划的技术报告了。

航天员训练的主要科目及教学保障

航天飞行中航天员的活动包括大量种类繁多的任务，并且航天员的活动要受到许多因素的影响，这些因素必须在航天飞行的地面训练阶段予以重视，航天员的训练过程因此要分为不同的类别，每一个类别都有自己独特的手段和方法保障。

航天员训练的主要课目有：跳伞训练、野外生存训练、失重飞机飞行训练、教学-训练飞行、隔音室训练、弹射训练、低压舱训练、出舱活动训练、离心机过载训练、模拟器内的综合训练等。

航天员训练的每一类别培养的是航天员及乘组某一方面的、对于完成航天飞行计划而言是必需的职业素质，而有一些训练类别随着时间逐渐变成次要的，例如弹射训练。

俄罗斯航天员选拔和训练系统中重要的一环是航天员训练中心的人员。人员的组成是：管理人员、科技人员（目前航天员训练中心有8名博士、62名副博士）、教练员-教员和工程师-技术人员、潜水专家、医学专家、飞行和机场技术人员，经济活动专家、行政后勤管理人员、航天员训练中心保障部门的生产人员。必须指出，航天员训练专家是俄罗斯现有教育体系不培养的。因此，该中心还有义务对教员、教练员进行再教育和再培训。

4 航天员选拔培训系统和其他航天机构的协同

目前所形成的航天员选拔和培训系统与航天基础设施紧密联系在一起，而这样的相互配合才使得载人航天飞行成为可能。航天员选拔培训系统在载人航天计划的各阶段上与其他要素紧密协作，这些阶段主要有：制定载人航天计划、航天设备的设计和鉴定、测试，完成航天飞行，评价飞行结果、根据未来的航天计划建立科学技术储备等。与此同时，航天员训练中心在火箭航天领域最主要的功能是：航天员选拔、职业培训和航天飞行后的康复，航天员训练中心是上述3个方面的总体。

加加林航天员训练中心与其他机构的协作

5 航天员训练取得的成果

在过去的半个世纪的时间里，俄罗斯航天员选拔培训系统保障了大量俄罗斯及国际载人航天计划得以积极有效地实施。俄罗斯本国的载人航天计划有：东方号运载火箭、上升号载人飞船、“联盟”飞船、3次月球计划、“钻石”（Almaz）、暴风雪号（Buran）航天飞机、礼炮号空间站、和平号空间站。国际载人航天计划有：“联盟-阿波罗”（Apollo-Soyuz Test Project）、“国际太空”（Interkosmos）、欧洲和平号－95和97（Euromir－95和97）、“和平号-航天飞机”（Shuttle-Mir Program）、“和平号-NASA”（NASA-Mir science program）、“国际空间站”计划。

苏联/俄罗斯航天员飞行次数统计（截至2018年9月）

截至2018年9月，全世界共有555名航天员参加了航天飞行，其中俄罗斯（包括苏联）航天员为123人，来自28个国家的98名国外航天员乘坐过俄罗斯（苏联）的载人飞船及在空间站上飞行过。

加加林航天员训练中心自2001－2009年共培训了准备参加航天飞行的20名非职业航天员，其中10人搭乘“联盟”飞船参加了“国际空间站”飞行，这10名太空游客分别来自美国、南非、巴西、马拉西亚、韩国、加拿大，平均每人飞行8～11天。美国太空游客查尔斯·西蒙尼2次到访过“国际空间站”。

6 航天员选拔训练系统未来的发展方向

当前，世界几个主要的航天强国目光都聚焦在包括月球、火星探测在内的航天计划上，为此计划建造新的运输系统、组装轨道组合体。

在俄罗斯参加训练的非职业航天员及飞行情况（2001－2009年）

这些任务的落实离不开人在太空及月球表面上开展作业，载人月球考察的目的是对月球进行科学和工业开发。与近地轨道飞行相比，以及与之前已完成的短暂登陆月球表面的飞行相比，新的探测任务更为复杂。这是由探月飞行的条件和特点、长期在月球表面驻留、航天员所要执行的任务决定的。因此，登月任务航天员的选拔和训练在所有阶段上的要求可能要显著增加或变得更为严格。

月球计划飞行的特点需要乘员具有在轨组织独立、有创造性活动的能力，具有在不确定性和长期缺少地面支持的情况下正确采取决定的能力。为了最大限度地使执行月球探索任务的航天员的职业活动保持高效和可靠，需要在理论和实践层面上解决如何使乘组成员角色分工最佳化。这是一个任务参与者的专业化水平和可替换性的选择问题。

为进一步发展未来星际飞行航天员选拔训练系统，需要解决以下问题：

1）为深空探索任务航天员的选拔和训练制定新的理论；

2）研制航天员培训的新技术设备；

3）为在月球上开展活动进行训练；

4）深空飞行的安全保障，行星上开展活动的安全保障；

5）开发并研制航天员深空飞行的医学保障和心理支持的原则和手段；

6）制定深空飞行任务结束后航天员康复的概念和方法，制定延长航天员职业寿命的原则；

7）制定新的优化训练大纲，同时考虑到乘组成员深度专业化和通用性要求的矛盾。

必须在近地轨道或是近月轨道上组装月球组合体、登月飞船从月球起飞后与轨道组合体对接，这几项任务要求对航天员开展太空中航天器的搜寻、接近和对接的训练。

需要借助天文导航设备来监控组合体在“地-月-地”航线上的运动，需要增加对航天员开展导航星的研究及天文导航设备使用的培训。由于从月球到地球返回阶段的飞行极为复杂且责任重大，有必要在月球考察任务乘组中设置一名专业的领航员，用于监督自动化导航设备的工作及在自动化系统故障时实施自主导航。该名乘员的理论培训计划中应包含专门的太空导航课程。航天员-领航员的功能岗位可以与驾驶员的职位相结合。

选择着陆点时，要在距月球表面15～100km高的轨道上飞行，需要与在近地轨道上驾驶飞船完全不同的驾驶技能。

由于月球表面存在月尘，因此在选择着陆点时要使飞船悬停在月球表面的一定高度上，以避免形成尘云。驾驶飞船在没有大气的月球表面着陆的基本技能，可以利用可直升直降的测试平台和地面模拟器来进行训练。

目前，正在展开如何使现有训练设备（其中包括失重水槽和离心机）适应月球条件模拟训练的讨论，已经就专用模拟器的研制进行研究。

月球表面的定位也是航天员训练中的一个特殊问题，因为在没有磁场的环境中无法进行定位，而无线电通信也只是在视线可达的范围内才有。

还有一个因素也十分重要，那就是当乘组中的一名乘员受伤或出现减压病时，需要另一名乘员对他进行治疗或急救。为此，需要在地面开展乘组医学专家的培训。培训的一部分可以在具备医疗条件的地方开展，航天员在那里可以学习复杂的医学程序和设备的使用。培训的最终目的，要使乘组的医学专家能够独立开展治疗。

与近地轨道飞行相比，星际飞行的自主性和复杂性明显加大，如何开展航天员的培训以保障安全可靠地完成航天飞行计划，这一课题的重要性凸显出来。经训练的乘组应具备在多种非正常情况下完成自主飞行的能力。

在科学研究的框架下，对可能发生在星际飞行各阶段上的非正常情况已经开始了系统性分析，有些非正常情况有可能对航天员产生极端影响。揭示出这样的情况，可以提前进行技术基础性研究，进行航天员训练，提高航天飞行的安全性，及完成飞行目标任务的可靠性。

鉴于可能发生的非正常情况的多样性及较高的不确定性，必须要进一步开发航天员科学训练方法的基础性研究，为航天员在非正常情况下开展活动制定新的方法。该方法不仅要帮助航天员胜任未来将执行的新任务，还要使他们能够处理非正常情况发生时的大量信息。显然，在不久的将来，开发新的训练方法，与这一关键问题的解决密切相关。可以预见的是，这一课题的解决与使乘组形成适应不断变化的环境的能力紧密相关，这也使得乘组能够创造性地解决之前从未遇到的任务。

经过了50年的发展历程，苏联/俄罗斯的航天员选拔训练系统已形成一个成熟的、行之有效的系统，不仅在国内，还在国际上享有很高的声誉。在实施俄罗斯及国际航天计划过程中，该系统可以根据不同的航天项目进行有效地调整。为了实现未来的深空探索计划，需要进一步发展航天员选拔训练系统。