成为航天员的必备条件
2023-03-15田地
田地
北京时间2022年11月30日7时33分,神舟十四号航天员乘组顺利打开“家门”,热情欢迎远道而来的神舟十五号航天员乘组。随后,胜利会师的两个航天员乘组,一起在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影。之后,两个航天员乘组的6名航天员共同在空间站工作、生活5天,完成各项既定任务和交接工作。
随着“太空家园”的不断建设、发展,越来越多的中国航天员将进入空间站工作,未来可能会有中国航天员飞往月球、火星执行载人航天任务。那么,要成为航天员需要哪些必备条件呢?
航天员的必备条件
航天员往往是万里挑一,各个国家选拔航天员的标准也不盡相同。中国的航天员选拔分为五个阶段:基本条件选拔、临床医学和心理选拔、基本条件复核、家庭情况调查、综合评定,主要标准可以概括为身体和生理机能好、飞行技术过硬、心理素质强。
从工作任务的角度看,航天员可以分为两类。第一类是航天驾驶员,主要任务是驾驶载人航天器,一般从具有丰富经验的空军飞行员中选拔。第二类是科学技术人员,他们负责执行各种空间任务,如在轨道上施放卫星或从轨道上回收、修理卫星,进行空间物理探测、空间医学研究和空间加工实验等。一般来说,这类航天员不必具有驾驶飞行器的技术和经历,但必须具有某种科学技术专长。
航天员必备的具体条件:身高不能超过1.75米,体重轻于80千克;不能患有色盲症;在工程、物理、生物或数学等学科取得学士、硕士或博士学位;掌握一门外语;能驾驶飞机,有100小时以上的飞行经验(对航天驾驶员而言);体格强健。
无论是航天驾驶员还是科学技术人员,都必须接受严格的医学检查,主要参照飞行员体格检查进行。此外,还要调查个人的既往健康情况,如有无隐性神经-内分泌系统的功能紊乱;在体检中要全面而细致地检查心血管系统、呼吸系统、中枢神经系统、前庭功能、视觉和听觉功能等。
在心理素质方面,需要考察个体的感知能力、逻辑思维、记忆力、注意力、灵活性和动作能力、心理活动等。
不过,在选拔航天员的标准中,身体条件方面的要求是最为严格的,主要有以下多项指标需要检查。
1.心肺功能检查。要进行立位耐力和运动负荷试验,以观察候选者心肺功能的生理生化指标,选用最佳心肺功能者。
2.前庭功能检查。采用转椅、秋千等方法,选出前庭植物神经反应稳定性好的候选者。
3.超重耐力(过载)检查。采用人体离心机进行超重耐力检查,以选拔能较好承受超重耐力的候选者。
4.失重飞行检查。飞机作抛物线飞行,使人处于失重状态,选出对失重反应良好的候选者。
5.低压缺氧耐力检查。在低压舱内筛选,排除缺氧耐力差和低压敏感者以及易晕厥者。
6.振动耐力检查。排除对振动过于敏感者。
7.隔绝环境适应性检查。以此评价在异常环境而又无外界刺激的情况下,候选者的适应力和相互合作的能力。
8.高温和寒冷耐受性检查。以确认候选者可否在航天飞行过程中耐受高温和寒冷。
经过这些项目检查后,医务人员会对检查的结果进行单项分析和综合评定,以确认候选者是否合格。
当然,要成为航天员除了体格强健,还要过“心理关”。心理素质的考评有多种方法,包括多种问卷调查、当面心理访谈,还会对个性心理、智力、认知和心理运动能力进行测试等。
极限考验:超重耐力和前庭平衡
航天员的门槛之高可以从超重耐力和前庭功能检查窥见一斑。
早期的载人航天器在主动飞行和返回飞行阶段,要经受6~8倍的重力加速度,因此航天员大都从空军飞行员或试飞员中选出。后来,载人航天器的力学环境大为改善。航天飞机乘员的超重耐力要求为3倍的重力加速度,对航天员体格方面的其他要求也相应降低。即便如此,也有很多人难以通过这一关。
在进入太空的过程中,人体要经受冲击性加速度产生的过载作用。载人航天器借助火箭起飞,在起飞时加速度较小,随着火箭不断上升,加速度会越来越大,在火箭熄火瞬间达到最大值。在载人航天器返回时,脱离轨道再次进入大气层,又会遇到巨大的峰值减速度。在加速度或减速度值超过一个重力加速度时,会因惯性力加大而产生过载作用,也称为超重。过载作用可引起疼痛、意识短暂丧失,造成各种机械性损伤,如组织器官变形、撕裂等,严重时可导致死亡。所以,航天员必须具备一定的承受过载的能力。在选拔过程中,会采用离心机测定受试者的横向(胸-背向)和纵向(头-盆向)的超重耐力。研究发现,超重耐力也可以经过训练,逐步提高。
优秀的前庭功能对于航天员执行任务也非常重要,因为前庭功能适应性强的人在失重状态下航天运动病的发病率更低。航天运动病包括腹部不适、面色苍白、流虚汗、头晕、眼花、恶心,严重时会呕吐。航天史料记载,有半数以上的航天员入轨后会患上这种病,这是因为前庭功能失调所致。
前庭是人体平衡系统的主要末梢感受器官,位于头部的颞骨岩部内。人耳分为外耳、中耳和内耳,前庭位于人的内耳中,是内耳器官之一。前庭负责感知人体空间位置,人即便在行进的车中闭上眼睛不看窗外,也能感知车的加速、减速或转弯。前庭感知器官如果出现问题,就会影响人的感知能力,产生眩晕感。70%的眩晕病都是由于前庭系统不协调所致。
在选拔航天员时,一般采用转椅、秋千或对耳部器官进行温度刺激等手段检查前庭器官的敏感性和稳定性。如果稳定性强,则可以视为在这一生理功能上过关。
航天员的年龄可以更大
过去,我国对航天员的年龄要求为20~45岁,现在,年龄更大的人也可以成为航天员。神舟十四号乘组航天员为陈冬、刘洋、蔡旭哲,神舟十五号乘组航天员为费俊龙、邓清明和张陆。比较而言,神舟十五号乘组航天员的平均年龄是历次执行任务的航天员中最大的,费俊龙58岁、邓清明57岁、张陆47岁,三人平均年龄为54岁。即便与神舟十四号乘组的陈冬、刘洋、蔡旭哲相比,平均年龄也较大。在执行任务时,陈冬44岁、刘洋44岁、蔡旭哲46岁,平均年龄为44.6岁。
年龄对身体条件有一定影响,年轻力壮意味着身体条件更好,无论是呼吸系统功能、心血管功能,还是肌肉骨骼的负重能力,都是年轻人胜于中年人,更胜于老年人。苏联在选拔航天员时,就更倾向于挑选年轻人。最年轻的苏联航天员是戈尔曼·季托夫,1961年8月进入太空时还不到26周岁;其次是加加林,进入太空时27岁。在20世纪60年代,苏联航天员的年龄主要在26~28岁。
不过,此次神舟十五号航天员乘组平均年龄在50岁以上,可见年龄对于进入太空已经不受特别限制了。这也意味着,未来的太空探索、太空旅游也可以对老年人开放。
在人类探索太空的历史中,年龄最大的航天员来自美国。小约翰·格伦生于1921年7月18日,他在1962年2月20日首次乘坐友谊7号航天飞机执行太空任务,成为第一位进入地球轨道,第三位进入太空的美国航天员和第十五位进入外太空的人。那一年,他41岁。1998年,在77岁高龄之时,格伦又乘坐发现号航天飞机再次飞入太空,执行修建哈勃望远镜的任务,在太空工作、生活了9天。这一壮举让他成为了进入太空最年长的人类。2016年12月8日,格伦在俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心去世,享年95岁。
随着科技的进步,在探索星辰大海的过程中,航天员受到的限制会更小,飞行过程会更加舒适。未来,一定会有越来越多的人完成飞天梦。
【责任编辑】张小萌