笑傲太空

科技博覽

一、中國(guó)航天員

1998年，元旦剛過(guò)，中國(guó)人民解放軍一支新型的部隊(duì)——中國(guó)航天員大隊(duì)宣告成立！這支部隊(duì)由14人組成，他們的一舉一動(dòng)卻引起國(guó)內(nèi)外無(wú)數(shù)人的關(guān)注。

早在20世紀(jì)70年代初，中國(guó)就開(kāi)始了載人航天的計(jì)劃。開(kāi)始設(shè)計(jì)的飛船命名為曙光號(hào)，計(jì)劃在四川西昌建立宇航發(fā)射場(chǎng)。那么航天員的選拔究竟鎖定哪些人群最為合適呢？

鑒于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員勇敢、心細(xì)，遇到意外情況具有冷靜的現(xiàn)場(chǎng)處理能力，所以他們正是我國(guó)航天員最好的人選。

1971年中國(guó)最早參加宇航員選拔的88名飛行員來(lái)到北京。

選拔航天員的一架專(zhuān)用小型失重飛機(jī)被成功改裝出來(lái)。它的前端安放了一架攝影機(jī)，用來(lái)記錄總共300多次的失重實(shí)驗(yàn)選拔的全過(guò)程。

同年5月， 19名預(yù)備宇航員通過(guò)考核，宇航員訓(xùn)練籌備組宣布成立。正當(dāng)準(zhǔn)備開(kāi)展下一步的計(jì)劃時(shí)，由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外錯(cuò)綜復(fù)雜的形勢(shì)，籌備組被迫解散，中國(guó)最初的載人航天計(jì)劃也就此停了下來(lái)。

時(shí)隔20多年，1996年，空軍接受了一項(xiàng)秘密任務(wù)，從現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)飛行員中選拔航天員。

在經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檔案審查后，確定了在1500多名飛行員中開(kāi)始進(jìn)行初選，即首先在臨床醫(yī)學(xué)和心理等方面進(jìn)行篩查！按照要求，航天員基本條件，身高要統(tǒng)一在1.60米～1.72米之內(nèi);年齡要在25歲～35歲之間;體重在55公斤～70公斤范圍內(nèi);飛行時(shí)間不低于600小時(shí)。

航天和航空雖然只是一字之差，可是它們?cè)诳罩械母叨认嗖顜装偾?，航天員要穿越地球的大氣層，擺脫地球引力而進(jìn)入太空。如果航天員進(jìn)行太空出艙還將處于高真空、太空高強(qiáng)度輻射等多種危險(xiǎn)境地之中，在這樣的情況下對(duì)航天員的身體和心理就都提出了更高的要求。

在對(duì)1500名飛行員進(jìn)行篩選后，有60多名飛行員來(lái)到北京的空軍總醫(yī)院，進(jìn)入復(fù)選階段。

吳斌（航天員選拔訓(xùn)練研究室 主任）:我們選航天員首先得身體健康，沒(méi)有疾病；再一個(gè)就是心理素質(zhì)得達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)；還有就是生理功能，主要是心肺儲(chǔ)備功能，包括對(duì)特殊環(huán)境，像超重失重有一定的耐受性，有一定的可訓(xùn)性。

隨著各種身體機(jī)能檢測(cè)，留下的人數(shù)越來(lái)越少。

歷時(shí)２年的中國(guó)航天員選拔終于結(jié)束，進(jìn)京參加復(fù)選的60名飛行員最后剩下12名。加上原先初選的兩名教練員，總計(jì)為14名，

1998年1月5日，中國(guó)第一支航天員隊(duì)伍——中國(guó)人民解放軍航天員大隊(duì)正式成立（圖1）。

（1）中國(guó)第一支航天員隊(duì)伍宣誓成立

在接下來(lái)的5年時(shí)間里，他們經(jīng)歷了無(wú)數(shù)常人難以承受的訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)，測(cè)試（圖2），身體機(jī)能已經(jīng)能夠隨時(shí)調(diào)節(jié)自己的生物鐘，達(dá)到睡、醒可控；在失重下無(wú)暈車(chē)感，并準(zhǔn)確判斷方位；而且能夠自我調(diào)整心跳速度，使其穩(wěn)定不波動(dòng)。

（2）圖組:航天員經(jīng)歷了常人難以承受的各種艱苦訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)和測(cè)試

2003年3月，經(jīng)載人航天工程航天員評(píng)委會(huì)評(píng)定，參訓(xùn)的14名航天員全部具備了獨(dú)立執(zhí)行載人航天飛行的能力，予以結(jié)業(yè)。至此，這14名航天預(yù)備隊(duì)員真正完成了由飛行戰(zhàn)斗員向航天員的轉(zhuǎn)變。

從某種程度上說(shuō)，成為航天員，也就是進(jìn)入了選拔、訓(xùn)練，再選拔、再訓(xùn)練這樣一個(gè)沒(méi)有終止的循環(huán)。

就在這14個(gè)人剛剛結(jié)業(yè)并獲得三級(jí)航天員資格后不久，新一輪的選拔在他們之間又開(kāi)始了。中國(guó)的首次載人飛船即將發(fā)射。誰(shuí)將成為中國(guó)進(jìn)入太空的第一人？

申行運(yùn)（航天員大隊(duì) 大隊(duì)長(zhǎng)）:航天員選拔總的原則是八個(gè)字：好中選好、優(yōu)中選優(yōu)。從航天員進(jìn)入這個(gè)隊(duì)伍開(kāi)始，就是這個(gè)原則。具體包括四個(gè)方面：思想、訓(xùn)練、心理、生理，這四個(gè)方面的成績(jī)都要好。但這四個(gè)因素的比重不是都一樣的，還要根據(jù)每次任務(wù)的特點(diǎn)，根據(jù)每次任務(wù)對(duì)身體、心理的要求，最后好中選好優(yōu)中選優(yōu)，選拔出適合這次任務(wù)的航天員來(lái)。

神舟五號(hào)飛船進(jìn)行的是我國(guó)首次載人飛行，只有一個(gè)航天員進(jìn)入太空，這就要求他有很好的心理素質(zhì)，面對(duì)任何意外情況，都能很平靜地獨(dú)自面對(duì)。這是選擇首飛航天員至關(guān)重要的一點(diǎn)。

在發(fā)射場(chǎng)召開(kāi)的首飛人選確定會(huì)上，根據(jù)首飛梯隊(duì)成員的狀態(tài)，包括心理、生理長(zhǎng)期的表現(xiàn)，11名權(quán)威人士，全票通過(guò)楊利偉擔(dān)當(dāng)飛天第一人的重任。2003年10月15日 上午9點(diǎn) 神舟五號(hào)飛船成功發(fā)射升空。

申行運(yùn):利偉心理素質(zhì)很好，他在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程當(dāng)中，從發(fā)射場(chǎng)，從出發(fā)到進(jìn)入艙里面;入艙到點(diǎn)火起飛，2小時(shí)45分鐘，楊利偉的心率一直在70次上下。點(diǎn)火前的10秒，開(kāi)始讀秒，楊利偉沉著冷靜，面對(duì)鏡頭跟大家敬了一個(gè)軍禮，那時(shí)心率72次（圖3）。直到執(zhí)行完任務(wù)回來(lái)。整個(gè)飛行前、飛行中、飛行后，楊利偉的心率沒(méi)有變化。

作為首位進(jìn)入太空的航天員，楊利偉在整個(gè)任務(wù)中情緒沒(méi)有任何的波動(dòng)，他冷靜地執(zhí)行著各項(xiàng)操作，表現(xiàn)出驚人的心理素質(zhì)，成功地完成了任務(wù)。

（3）楊利偉升空前的軍禮

那么，2008年發(fā)射的“神舟”七號(hào)究竟承載著什么樣的任務(wù)，它應(yīng)該由哪些航天員去完成呢？

楊利偉:我可以這樣講，這14個(gè)航天員挑出來(lái)任何一個(gè)去執(zhí)行任務(wù)我認(rèn)為都沒(méi)有問(wèn)題。之所以我們每一次還要進(jìn)行選拔，是為了選更優(yōu)秀的，或者是說(shuō)更適合這次任務(wù)的人去參加。

神舟七號(hào)的飛行任務(wù)與神五、神六的最大不同就是同時(shí)有3名航天員上天。這是飛船設(shè)計(jì)的最大荷載，并且在繞地飛行過(guò)程中要進(jìn)行我國(guó)首次太空出艙，

常人生活在地球上，生理機(jī)能都已經(jīng)適應(yīng)了地表的大氣壓力，而太空是真空環(huán)境，要進(jìn)行太空出艙活動(dòng)，就必須先進(jìn)入飛船的低壓艙進(jìn)行泄壓。由于艙內(nèi)周邊壓力的快速下降，人體體液中的氮?dú)庖坏┯坞x出來(lái)形成氣泡，就會(huì)形成減壓病，造成皮膚瘙癢、關(guān)節(jié)疼痛、呼吸困難，嚴(yán)重的還會(huì)產(chǎn)生休克。

翟志剛:針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，對(duì)每一個(gè)上天的航天員都進(jìn)行了減壓病的易感性測(cè)試。

2008年6月初，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試，神舟七號(hào)航天員主成組確定下來(lái)。

翟志剛:1966年出生，黑龍江省龍江縣人。1985年入伍，按他的話講，幾乎把中國(guó)的殲擊機(jī)飛了個(gè)遍。翟志剛愛(ài)好書(shū)法，還是航天員男聲四重唱的一員。因?yàn)楸憩F(xiàn)出色，形象帥氣，經(jīng)常有記者給他照相。他的照片，曾經(jīng)上過(guò)中國(guó)空軍雜志的封面（圖4）。

（4）

劉伯明:1966年出生，黑龍江省義安縣人，1998年順利通過(guò)航天員選拔。劉伯明學(xué)習(xí)優(yōu)異，喜歡參加各類(lèi)智力競(jìng)賽。在被問(wèn)到一些刁鉆生僻的問(wèn)題時(shí)，也常常能夠?qū)Υ鹑缌?，是航天員隊(duì)伍中公認(rèn)的“小諸葛”（圖5）。

（5）

景海鵬:1966年出生，山西運(yùn)城人，有著1200小時(shí)的飛行經(jīng)驗(yàn)。性格執(zhí)著不服輸，從小喜歡體育，從中學(xué)到部隊(duì)，他都是籃球主力隊(duì)員。直到現(xiàn)在，他仍然是航天員籃球隊(duì)伍中的 “鋼鐵前鋒”（圖6）。

（6）

參與神七任務(wù)的航天員以及候補(bǔ)航天員名單確定下來(lái)了，但是他們?cè)谡麄€(gè)任務(wù)中的具體崗位分工要依照什么樣的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)決定呢？誰(shuí)來(lái)出艙？由誰(shuí)協(xié)助？派誰(shuí)執(zhí)守？這要通過(guò)對(duì)這幾位航天員自身?xiàng)l件中諸多的細(xì)節(jié)因素去考察測(cè)試和選拔。

醫(yī)學(xué)上身體功能的考核對(duì)于選擇太空出艙的航天員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，由于這次神舟七號(hào)飛船發(fā)射升空的第二天就進(jìn)行太空出艙，屬于短期飛行，這樣太空出艙航天員的身體會(huì)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

李勇枝（航天員醫(yī)監(jiān)醫(yī)保研究室主任）:短期飛行，主要出現(xiàn)的問(wèn)題是空間運(yùn)動(dòng)病，還有水鹽代謝異常，再一個(gè)就是心血管功能失調(diào)。

空間運(yùn)動(dòng)病主要是因?yàn)槿饲巴テ鞴僦械亩谶M(jìn)入太空中失去重力，與以前在地球表面的大腦存儲(chǔ)信息發(fā)生沖突，導(dǎo)致前庭器官發(fā)生紊亂而引起人在太空中產(chǎn)生空間定向失常，方位感缺失的不適應(yīng)癥狀。如果航天員用力過(guò)猛，行動(dòng)過(guò)快，就很容易引發(fā)空間運(yùn)動(dòng)病。

李勇枝:它的一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是他的興趣，他的操作的能力都大大下降，專(zhuān)注力下降。

人站在地面上，由于受到地球引力的影響，血液是往下流，然后心臟工作，增加動(dòng)力把血液的重力抵消，才把血液輸供到腦袋上。人們長(zhǎng)時(shí)間生活在地面上已經(jīng)適應(yīng)了這樣的血液循環(huán)。

可是當(dāng)人進(jìn)入太空，基本上擺脫了地球的引力，血液也就沒(méi)有了重力。這時(shí)，我們的心臟還在像在地面上一樣繼續(xù)往人的腦袋加壓，把血液供到頭腦上！

聶海勝（航天員）:你的感覺(jué)，就像頭沖下倒立，當(dāng)然倒立一會(huì)兒沒(méi)事兒，時(shí)間長(zhǎng)了就非常難受。我們上去以后，就是這種感覺(jué)，臉脹，眼睛沖血，腦袋發(fā)脹。

在這種情況下就必須挑選對(duì)這種環(huán)境適應(yīng)性比較強(qiáng)的航天員。

出艙航天員的選拔除了在醫(yī)學(xué)上的考核，還包括在出艙程序的掌握情況、心理素質(zhì)、情緒穩(wěn)定性以及危機(jī)處理能力等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的考核，最終確定由翟志剛和劉伯明兩人相互搭配來(lái)完成太空出艙（圖7）。

（7）兩人要相互搭配，才能完成太空出艙任務(wù)

吳斌:這兩個(gè)人對(duì)出艙活動(dòng)的知識(shí)和技能掌握應(yīng)該都是非常好的。還有一個(gè)身體素質(zhì)，心理素質(zhì)也都是非常好的。……這樣的話，能夠做到彼此欣賞彼此信任，才能夠搭配好，完成任務(wù)。

兩個(gè)航天員在執(zhí)行出艙任務(wù)的時(shí)候有明確的分工。翟志剛作為執(zhí)行出艙活動(dòng)的航天員，他以操作為主；劉伯明作為在軌道艙協(xié)助翟志剛出艙的航天員，他的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)讀飛行手冊(cè)，指導(dǎo)出艙航天員操作，同時(shí)對(duì)出艙航天員進(jìn)行確認(rèn)。

吳斌:這個(gè)確認(rèn)也很重要。確認(rèn)得好，可以做到萬(wàn)無(wú)一失，應(yīng)該說(shuō)出現(xiàn)人為事故還是有可能的，俄羅斯有一個(gè)航天員在出艙的時(shí)候，他忘了把掛鉤掛到艙外的扶手上，差點(diǎn)就離開(kāi)航天器，成人造衛(wèi)星了，幸虧另一個(gè)航天員，及時(shí)發(fā)現(xiàn)把他給抓住了。

景海鵬作為返回艙執(zhí)守航天員，留在飛船內(nèi)關(guān)注著翟志剛和劉伯明完成出艙操作，同時(shí)還要隨時(shí)根據(jù)出艙的需要進(jìn)行支持。

從1998年的航天員大隊(duì)成立，到2008年的神舟七號(hào)飛船的升空，中國(guó)的航天員隊(duì)伍走過(guò)了10年的歷程。神舟七號(hào)飛船搭載著他們直插云天，沖出地球，又圓中國(guó)人的太空夢(mèng)想。

二生命之舟

2008年8月，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心內(nèi)，身披船衣重8噸多的神舟七號(hào)飛船正在一輛牽引車(chē)的引領(lǐng)下緩緩移動(dòng)（圖1）。在被加裝發(fā)射時(shí)用于隔熱的整流罩之后，它將和長(zhǎng)征二號(hào)F型運(yùn)載火箭進(jìn)行首次對(duì)接。從外觀上一般人看不出它與之前發(fā)射過(guò)的神舟六號(hào)載人飛船有多大的區(qū)別：基層部分依舊為推進(jìn)艙；中間部分是返回艙；頂端部分為軌道艙（圖2）。

（1）身披船衣的神舟七號(hào)飛船

（2）圖組:神舟七號(hào)的三個(gè)組成艙（2-1）頂端部分是軌道艙（2-2）中間部分是返回艙（2-3）基層部分是推進(jìn)艙

為了完成這次航天任務(wù)，人們已經(jīng)在它身上做了不少技術(shù)設(shè)計(jì)與改進(jìn)。

3天后，穿上整流罩的神舟七號(hào)飛船在這座高93米的亞洲最高單層廠房?jī)?nèi)被逐漸吊起。平移之后，安穩(wěn)地落“長(zhǎng)2F”火箭之上，這是飛船和火箭的第一次對(duì)接。嚴(yán)密精細(xì)的測(cè)試隨即開(kāi)始。

神舟系列飛船從一開(kāi)始就是按照搭載三名航天員進(jìn)行設(shè)計(jì)的，按照中國(guó)載人航天工程計(jì)劃進(jìn)度，神五實(shí)現(xiàn)首次單人上天，神六實(shí)現(xiàn)兩人多天飛行，而神七此次要第一次實(shí)現(xiàn)三人全員搭載，并且還有一名航天員要進(jìn)行出艙行走。雖然只是增加了一名航天員，但對(duì)于飛船的技術(shù)要求來(lái)說(shuō)，可不是多加一張座椅那么簡(jiǎn)單的事情。

潘騰 （中國(guó)空間技術(shù)研究院 神舟七號(hào)飛船副總設(shè)計(jì)師）:要解決三名航天員在太空里的生活、休息、工作，這個(gè)要比兩人的狀態(tài)要難。

返回艙和軌道艙是航天員在太空棲身活動(dòng)的所有空間。在發(fā)射升空和返回階段，航天員是在飛船的返回艙內(nèi)。在進(jìn)入預(yù)定軌道后，航天員會(huì)進(jìn)入軌道艙內(nèi)工作。

董文平（中國(guó)航天員中心環(huán)控生保工程研究室副主任）:返回艙是5點(diǎn)幾個(gè)立方米，軌道艙是9點(diǎn)幾個(gè)立方米，很小的。要是在返回艙，就只能在那兒躺著，一動(dòng)都動(dòng)不了。

飛船提供給航天員的是一個(gè)與宇宙相隔絕的密閉座艙，航天員呼吸的氧氣是定額攜帶的。而在微重力環(huán)境下空氣失去了對(duì)流性，因此航天員呼出的二氧化碳會(huì)停留在嘴的周?chē)?，隨著呼吸，濃度會(huì)越來(lái)越高。

董文平:必須要把呼出的二氧化碳排走，讓整個(gè)艙內(nèi)的環(huán)境，相當(dāng)于地球二氧化碳的環(huán)境，讓你到哪兒都不覺(jué)得二氧化碳的濃度高。

除了二氧化碳，人體自身還會(huì)產(chǎn)生二十多種有害氣體，為了航天員的安全，這些有害氣體必須及時(shí)清除掉。

董文平:多一個(gè)人，就多了一個(gè)人的氧氣供應(yīng)和二氧化碳的去除，包括飲水的供應(yīng)，還有其他的一些支持的功能都要相應(yīng)增加。

航天員在太空中生活還會(huì)產(chǎn)生一些排泄物，所以必須要有一套獨(dú)特的裝置進(jìn)行處理。

雖然增加航天員帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，但是因?yàn)橐呀?jīng)有了兩次載人航天的成功經(jīng)驗(yàn)，這些問(wèn)題都被飛船的設(shè)計(jì)者們一一解決了。

真正讓科技人員傷腦筋的，也是人們對(duì)神舟七號(hào)最為關(guān)注的一點(diǎn)，是如何讓航天員走出飛船，完成太空行走的目標(biāo)任務(wù)！

太空行走，看似只是航天員的一個(gè)浪漫動(dòng)作，在飛船上似乎只要有一個(gè)能打開(kāi)通向太空的門(mén)就可以了，然而就是這個(gè)看似很簡(jiǎn)單的門(mén)，卻讓順利解決了眾多難題的飛船設(shè)計(jì)者們煞費(fèi)苦心。

氣體是由大量的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子組成，這些分子會(huì)與空氣中的物體不斷碰撞．每次碰撞，空氣分子都會(huì)給物體表面一個(gè)沖擊力，大量空氣分子持續(xù)碰撞的結(jié)果就體現(xiàn)為大氣對(duì)物體表面的壓力。神舟七號(hào)飛船內(nèi)部保持了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強(qiáng)，計(jì)量單位100千帕左右。這和我們?cè)诘厍蛏先粘Ｉ畹沫h(huán)境相一致。而飛船外的宇宙空間則是真空狀態(tài)，這樣一來(lái)，艙內(nèi)的氣體就給飛船內(nèi)壁造成很大的壓力。因此，從安全角度考慮，飛船的門(mén)向內(nèi)開(kāi)更利于飛船船艙的密封。不過(guò)，這也意味著航天員要在太空飛行中打開(kāi)飛船艙門(mén)，就必須將艙內(nèi)的壓力降到和外部宇宙空間接近的真空狀態(tài)。

尚志（中國(guó)空間技術(shù)研究院神舟七號(hào)飛船總指揮）:實(shí)際上整個(gè)艙泄壓也不可能，所以飛船要解決一個(gè)過(guò)渡艙，我們這個(gè)氣閘艙就起了這么一個(gè)作用。

氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回用的氣密性裝置。它的工作原理和江河中的船閘很相似。船閘利用向兩端由閘門(mén)控制的航道灌水、泄水，來(lái)控制水位的升降，使船舶能克服航道上的水位落差而順利通行。太空飛船則需要一個(gè)氣閘艙，來(lái)保證航天員順利出艙，進(jìn)入太空。有所區(qū)別的是，船閘控制的是水位高低，而飛船的氣閘艙控制的則是氣壓的大小。

1965年，前蘇聯(lián)的“上升”2號(hào)載人飛船首先應(yīng)用了氣閘艙。航天員列昂諾夫利用它走出艙外，成為世界上太空行走第一人。從此以后，只要涉及到太空行走，不管是飛船還是航天飛機(jī)，乃至空間站都離不開(kāi)氣閘艙這個(gè)獨(dú)特的過(guò)渡裝置。這些氣閘艙的功能都很單一，只解決氣閘的問(wèn)題。

但是，神舟七號(hào)上的氣閘艙就不是這么簡(jiǎn)單了。

潘騰:咱們要在現(xiàn)有的軌道艙的基礎(chǔ)上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)生活艙的功能還要實(shí)現(xiàn)氣閘艙的功能。

從2003年神舟五號(hào)第一次將楊利偉送入太空以來(lái)，神舟飛船的結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生大的變化。

聶海勝:楊利偉只在返回艙里面，我們還到了軌道艙里面（圖3）。就是你住一間房子，我住了一個(gè)一室一廳的。

（3）圖組:（3-1）神舟五號(hào)航天員只在返回艙里（模擬圖）（3-2）神舟六號(hào)兩位航天員可以到軌道艙（模擬圖）

到了神舟七號(hào)，軌道艙這個(gè)廳就變成了多功能廳（圖4）。為了能讓航天員不僅在這個(gè)廳里工作和生活，還要能從這里走出去，飛船設(shè)計(jì)者們就必需讓軌道艙同時(shí)兼有氣閘艙的功能

（4）神舟七號(hào)的軌道艙是一個(gè)多功能廳（模擬圖）

2006年的9月，整個(gè)軌道艙首次進(jìn)行泄復(fù)壓實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)氣閘艙能否在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，將艙內(nèi)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓泄到接近真空狀態(tài)，再?gòu)恼婵諣顟B(tài)恢復(fù)到適合航天員生活的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

結(jié)果大大出乎人們的預(yù)料！艙內(nèi)的壓力并沒(méi)有按照最初的設(shè)計(jì)速度降低，原本期待的15分鐘完成泄壓，竟然用了近5個(gè)小時(shí)。

賈世錦（神舟七號(hào)飛船工程師）:艙外航天服有一個(gè)支持的時(shí)間限制要求。它的生保系統(tǒng)，還有電力供應(yīng)等都是有時(shí)間要求的（圖5）。

（5）對(duì)航天服進(jìn)行試穿檢測(cè)

可想而知，在等待了這樣長(zhǎng)的泄壓時(shí)間之后，當(dāng)航天員能夠打開(kāi)艙門(mén)時(shí)，航天服已經(jīng)不能夠再支持他出艙進(jìn)行太空行走了。

科研人員很快就發(fā)現(xiàn)了原因，但他們同時(shí)意識(shí)到，氣閘艙泄壓的時(shí)間似乎無(wú)法縮短！

按規(guī)定泄壓時(shí)間是不得超過(guò)20分鐘的，如果一定要在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)強(qiáng)行打開(kāi)艙門(mén)，就意味著航天員開(kāi)門(mén)的力量要提高近6倍，這對(duì)航天員來(lái)說(shuō)很難實(shí)現(xiàn)。

艙門(mén)該如何打開(kāi)呢？科研人員不斷地改進(jìn)飛船的泄復(fù)壓系統(tǒng)，除此之外，他們還反復(fù)對(duì)開(kāi)閉艙門(mén)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析（圖6）。

（6）科研人員反復(fù)進(jìn)行開(kāi)閉艙門(mén)的實(shí)驗(yàn)

在他們不斷的努力下，這個(gè)看似不可能完成的任務(wù)，終于得到了圓滿的解決。

作為飛船通向宇宙的艙門(mén)，打得開(kāi)很重要，關(guān)得嚴(yán)就更為重要。

董文平:人在真空狀態(tài)下，肯定會(huì)死掉，首先沒(méi)氧氣供應(yīng)，另外人會(huì)爆裂，因?yàn)槿梭w內(nèi)的壓力要比外邊壓力高很多。

為了讓艙門(mén)關(guān)得嚴(yán)，科研人員做了6個(gè)門(mén)進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，以保證艙門(mén)的絕對(duì)可靠。同時(shí)，還要考慮如何讓航天員順利地進(jìn)出這個(gè)門(mén)。因此，神舟七號(hào)的艙門(mén)直徑增大到850毫米，方便穿著艙外航天服的航天員進(jìn)出。除此以外，飛船在外觀上跟神舟六號(hào)相比也有了一些變化。由于神舟七號(hào)主要的任務(wù)是完成太空行走，軌道艙不再留軌飛行，因此，神舟六號(hào)軌道艙上的太陽(yáng)能帆板在神舟七號(hào)上就找不到了。但神舟七號(hào)增加了供航天員出艙活動(dòng)攀扶的扶手。

為了模擬航天員在太空中進(jìn)行的活動(dòng)，科研人員把實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地搬到了深水水槽中（圖7）。

（7）航天員在深水槽中模擬出艙活動(dòng)

俞進(jìn)（中國(guó)空間技術(shù)研究院 神舟七號(hào)飛船工程師）:航天員穿著水槽服，從門(mén)里頭到門(mén)外，再在外面做出艙行走，然后再進(jìn)來(lái)，整個(gè)過(guò)程是先抓哪個(gè)扶手，后抓住哪個(gè)扶手，拉繩是放在哪個(gè)限制器上，或者哪個(gè)扶手上，……包括時(shí)間，先做這步，這步的時(shí)間多少，然后回來(lái)的時(shí)間是多少。

張柏楠 （中國(guó)空間技術(shù)研究院 神舟七號(hào)飛船總設(shè)計(jì)師）:盡量把問(wèn)題在飛船發(fā)射上天之前都找出來(lái)，解決掉。解決一個(gè)問(wèn)題，航天員就少一份風(fēng)險(xiǎn)。

航天員生活的空間是有限的，而生活空間對(duì)每個(gè)人的生理和心理會(huì)有很大的影響，因此，科研人員盡力讓航天員工作和生活的環(huán)境更加舒適。

在返回艙里設(shè)計(jì)了三把特制的太空椅，在飛船發(fā)射和返回階段航天員都要坐在太空椅里，姿勢(shì)就像胎兒在母親體內(nèi)蜷曲的模樣，這種姿勢(shì)能使人的脊椎承受較大的過(guò)載。

艙內(nèi)的氣體凈化功能和環(huán)境控制功能保證了航天員工作的舒適，飛船還擁有良好的照明條件?？傊?，許多的設(shè)計(jì)都是為了給航天員一個(gè)舒適的家。

3年前，神舟七號(hào)的研制就拉開(kāi)了序幕。從初期的單艙實(shí)驗(yàn)到后來(lái)的整船測(cè)試，再到人、船、箭、地進(jìn)行發(fā)射前的聯(lián)合演練，神舟七號(hào)經(jīng)歷難以計(jì)數(shù)的考驗(yàn)，盡管已經(jīng)有了神舟五號(hào)、六號(hào)的成功經(jīng)驗(yàn)，飛船的設(shè)計(jì)者們卻始終堅(jiān)持著一個(gè)原則：成功不等于成熟。

在未來(lái)的航天探索中，這艘生命之舟不僅要運(yùn)送航天員，可能還要承擔(dān)起運(yùn)送貨物的重任。它將載著更多的有志于宇宙探險(xiǎn)的人們安全地往返于天地之間。

三、太空任務(wù)

1961年，在前蘇聯(lián)的人造衛(wèi)星和航天員上天后，毛澤東和全世界的政治家們一樣,為之震驚。他說(shuō):“我們?cè)趺茨芩闶菑?qiáng)國(guó)呢？我們甚至無(wú)法把一顆土豆送上太空。”

斗轉(zhuǎn)星移，40多年后的今天，對(duì)中國(guó)人來(lái)說(shuō)，把土豆送上太空已經(jīng)不再是難事。

當(dāng)今世界，通常用三大技術(shù)衡量一個(gè)國(guó)家的航天水平是否成熟：

一個(gè)是天地的往返運(yùn)輸系統(tǒng)，也就是類(lèi)似飛船這樣的系統(tǒng)。

2003年，我國(guó)的“神舟”五號(hào)成功地把航天員楊利偉送上太空并安全返回，實(shí)現(xiàn)了第一項(xiàng)技術(shù)的突破。

第二個(gè)就是所謂的出艙技術(shù)，也就是艙外服以及我們出艙活動(dòng)的技術(shù)。

為什么出艙活動(dòng)如此重要？因?yàn)榻M裝空間站，進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)，都需要航天員出艙執(zhí)行?！吧裰邸逼咛?hào)是我國(guó)第一次應(yīng)用出艙技術(shù)。

第三個(gè)就是交會(huì)對(duì)接技術(shù)，就是兩個(gè)飛行器在太空的對(duì)接。這個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)之后，我們就可以組裝空間站，就可以把一件兩件甚至三件、五件，十件、八件單獨(dú)的飛行器，像搭積木一樣搭起來(lái)。

要在太空中搭建長(zhǎng)期有人值守的空間站，更好地探索和利用太空資源，出艙活動(dòng)是不可逾越的一步。

中國(guó)發(fā)射神舟七號(hào)飛船，目的就是開(kāi)展出艙活動(dòng)。神七航天員肩負(fù)著兩項(xiàng)太空任務(wù)：一是艙外行走，檢驗(yàn)航天員身上的飛天服在外層空間的適用情況；二就是要完成一項(xiàng)太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)，把固定在飛船外部的一個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品取進(jìn)艙內(nèi)，帶回地面。

看上去安詳寧?kù)o的太空實(shí)際上危機(jī)四伏。在地球的周?chē)?，高能量的帶電粒子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，太陽(yáng)也在源源不斷地放射出宇宙射線。這些物質(zhì)對(duì)于人的生命安全構(gòu)成的威脅，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎普通人的想象。人在X射線下照射，即使不停地照，照幾個(gè)月，都沒(méi)有到天上飛一圈那么嚴(yán)重。

另外，除了輻射和高能粒子，宇宙中還有一種潛藏的危險(xiǎn)。在太空中，人類(lèi)活動(dòng)留下了各種垃圾和碎片。航天員出艙時(shí)，航天服即使僅僅遭遇一顆質(zhì)量為10克的小碎片，也相當(dāng)于被一輛時(shí)速為100公里的中型轎車(chē)撞到。

?如何躲避空間環(huán)境的危害和空間碎片的襲擊呢？早在2008年5月，中國(guó)科學(xué)院空間環(huán)境預(yù)報(bào)中心就開(kāi)始根據(jù)各種數(shù)據(jù)對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行評(píng)估。力圖選擇一個(gè)輻射環(huán)境、高能粒子環(huán)境，以及空間碎片環(huán)境都相對(duì)平靜的時(shí)間段來(lái)執(zhí)行任務(wù)。

但空間環(huán)境變化莫測(cè)。飛船上天以后，地面的6家環(huán)境監(jiān)測(cè)臺(tái)站，30多個(gè)工作人員一直在對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行密切監(jiān)控。

就像我們現(xiàn)在已知道的這樣，神舟七號(hào)的發(fā)射時(shí)間——九月底，是一個(gè)空間環(huán)境相對(duì)安全的時(shí)間，出艙路徑則避開(kāi)了地球輻射區(qū)和空間碎片的多發(fā)區(qū)域。

?在良好的空間環(huán)境的保障下，航天員就該準(zhǔn)備出艙了。

飛船環(huán)繞地球飛行，90分鐘經(jīng)歷一次外層空間的晝夜轉(zhuǎn)換。只需一場(chǎng)足球賽的時(shí)間，航天員就繞著地球轉(zhuǎn)完了一圈。

繞到第5圈變軌，飛船進(jìn)入圓形軌道。飛到第9圈，神七任務(wù)的第一個(gè)階段就開(kāi)始了。

航天員幾乎沒(méi)來(lái)得及休息，就開(kāi)始進(jìn)行最為困難的艙外航天服組裝與訓(xùn)練階段。進(jìn)入軌道艙的兩位航天員花費(fèi)了將近15個(gè)小時(shí)的時(shí)間，在狹小的艙體內(nèi)做一系列復(fù)雜的準(zhǔn)備工作。

楊利偉（中國(guó)首飛航天員）:航天員在上面把這個(gè)服裝拿下來(lái)，進(jìn)行解包，裝配，整個(gè)過(guò)程很長(zhǎng)。航天員在出艙前，要做完組裝、訓(xùn)練以及檢查。

飛船飛到第27圈時(shí)，空間環(huán)境平靜，航天員進(jìn)行出艙行走前的最后準(zhǔn)備：除了穿上航天服，軌道艙還需要泄壓，航天員還要進(jìn)行吸氧排氮等，具體到小的操作，有上千項(xiàng)之多。

如何杜絕人為操作事故的發(fā)生呢？神七任務(wù)采用了由兩名出艙航天員互相配合的方式來(lái)執(zhí)行。

出艙行走的航天員1號(hào)以操作為主，另一名航天員2號(hào)從旁協(xié)助。人們常說(shuō)協(xié)助需要默契，但在神七任務(wù)中，默契卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。

翟志剛（航天員）:靠心領(lǐng)神會(huì)的這種東西不需要，也不允許，防止產(chǎn)生誤理解、誤操作。都是明喻，我需要你怎么樣，我就直接告訴你；你需要我怎么樣你直接告訴我。都是明喻，明令，明操作。

2號(hào)航天員劉伯明還有一項(xiàng)任務(wù)，就是在1號(hào)航天員翟志剛進(jìn)行操作的同時(shí)，宣讀《飛行手冊(cè)》。手冊(cè)中（圖1），詳細(xì)記載了每一項(xiàng)操作的具體步驟。

（1）劉明伯負(fù)責(zé)讀《飛行手冊(cè)》

吳斌（航天員選拔訓(xùn)練研究室 主任）:為了做到穩(wěn)妥萬(wàn)無(wú)一失，拿著手冊(cè)去讀，保證他不會(huì)有問(wèn)題，保證不會(huì)漏，不會(huì)發(fā)生錯(cuò)忘動(dòng)作。

這個(gè)階段的出艙準(zhǔn)備，大概需要２小時(shí)。

就在航天員忙著準(zhǔn)備出艙時(shí)，一個(gè)隱患在悄悄靠近。那就是“空間運(yùn)動(dòng)病”。

在地球上，人對(duì)運(yùn)動(dòng)的感知通常依賴耳朵內(nèi)的前庭器官。那里有一種叫作耳石的物質(zhì)，在重力作用下耳石壓迫毛細(xì)胞，毛細(xì)胞就能感受到運(yùn)動(dòng)的快慢和方向。但在太空失重環(huán)境下，耳石失去了重量，形成不了對(duì)毛細(xì)管的刺激，人也就失去了對(duì)運(yùn)動(dòng)的感知，于是出現(xiàn)定向紊亂。

此時(shí)，人會(huì)出汗、頭暈、甚至惡心嘔吐。這些癥狀平時(shí)看起來(lái)并無(wú)大礙，但在太空中，卻有可能致命。

根據(jù)國(guó)際上的統(tǒng)計(jì)，大約有50%的航天員會(huì)出現(xiàn)空間運(yùn)動(dòng)病。國(guó)際上因?yàn)楹教靻T出現(xiàn)此病而取消出艙活動(dòng)的事件時(shí)有發(fā)生。

如何保證神七航天員免受空間運(yùn)動(dòng)病的干擾呢？除了在地面上針對(duì)前庭功能進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練外，科研人員還研制了專(zhuān)門(mén)的藥物。

李勇枝 （航天員監(jiān)醫(yī)保研究室主任）:研制了一個(gè)口腔速崩片，這個(gè)口腔速崩片主要是可以免給水，不用喝水放在嘴里頭就能夠吸收。

在發(fā)射前8個(gè)小時(shí)，航天員就開(kāi)始服藥，并隨同三餐一直吃到出艙前。進(jìn)入軌道艙之前，航天員還注射了抗運(yùn)動(dòng)病的針劑。

空間運(yùn)動(dòng)病的隱患雖然解除了，但在地球上生長(zhǎng)的身體，來(lái)到陌生的太空，還會(huì)感覺(jué)一系列的不適。

出艙服內(nèi)雖然是純氧環(huán)境，但氣體的壓力低得和海拔7000米的地方差不多。為了保持氣壓平衡，人體腹腔內(nèi)的常壓空氣就會(huì)慢慢膨脹。

翟志剛:在這種低壓下，肚子就會(huì)感覺(jué)老是脹脹的。老是打嗝，老是排氣。太嚴(yán)重也會(huì)影響工作。

當(dāng)航天員克制種種不適，完成繁復(fù)的操作，在拉開(kāi)氣閘艙大門(mén)的時(shí)刻，真正的考驗(yàn)才剛剛開(kāi)始。

?這是神七任務(wù)最核心的時(shí)刻。北京的飛行控制指控中心、在海洋上的5艘測(cè)量船、7個(gè)國(guó)內(nèi)外測(cè)量站，數(shù)以千計(jì)的工作人員，此刻都屏住了呼吸。

飛船仿佛是地球放出去的一只風(fēng)箏，這風(fēng)箏一飛就是300多公里，還要在外層空間完成各種高難度的動(dòng)作。連接風(fēng)箏的這根無(wú)形的絲線就是測(cè)控通信系統(tǒng)（圖2）。

（2）雷達(dá)測(cè)控通信系統(tǒng)就像連接飛船這個(gè)大風(fēng)箏的無(wú)形絲線

這根線必須是百分之百保持不斷，這是由我們的雷達(dá)來(lái)完成的;對(duì)于航天器的控制是由指控中心來(lái)控制的，比如讓它飛到哪兒，什么時(shí)候變軌，什么時(shí)候返回。

地面的測(cè)量點(diǎn)負(fù)責(zé)監(jiān)控飛船的狀態(tài)，把獲取的飛船上的諸多信息發(fā)送給指控中心，再將指控中心的命令傳達(dá)到飛船上。

在以往的航天任務(wù)中，測(cè)控通信并不需要保持時(shí)刻不間斷的傳輸，只需要在重要的節(jié)點(diǎn)保持聯(lián)絡(luò)就可以了。而這一次，神七任務(wù)提出了全新的挑戰(zhàn)。

太空行走，對(duì)中國(guó)航天事業(yè)來(lái)說(shuō)，是一次全新的探索。一旦航天員身體不適，或者出現(xiàn)了突發(fā)事件，都需要地面的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)及時(shí)發(fā)出指令來(lái)解決。因此，太空行走這段時(shí)間的聯(lián)絡(luò)，必須時(shí)刻暢通。

地球是圓形的，一個(gè)地面站從露出地面開(kāi)始可見(jiàn)，走過(guò)一個(gè)弧段，進(jìn)入地球另一面，整個(gè)弧段大概是6分鐘左右（圖3）。

（3）地面監(jiān)控站圖示

按照每個(gè)地面站監(jiān)控5分鐘的弧段來(lái)計(jì)算，至少需要9個(gè)站首尾相連，接力傳遞，才能實(shí)現(xiàn)這段時(shí)間的連續(xù)通信。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，測(cè)控通信系統(tǒng)派出了5艘測(cè)量船，這個(gè)規(guī)模在我國(guó)航天史上是空前的（圖4）。

（4）“遠(yuǎn)望號(hào)”測(cè)量船在地球的不同方位上密切注視著神舟七號(hào)

飛船最開(kāi)始經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)望3號(hào)測(cè)量船上空，然后經(jīng)過(guò)返回段的地面測(cè)量站，最后經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)望5號(hào)，遠(yuǎn)望6號(hào)兩艘船上空。這樣就實(shí)現(xiàn)了從出艙到航天員返回艙內(nèi)后這段時(shí)間的無(wú)縫接力。

選擇飛船即將進(jìn)入非洲到我國(guó)上空的這個(gè)弧段作為出艙時(shí)間，是為了保證航天員執(zhí)行任務(wù)時(shí)有適宜的光線。在這個(gè)弧段，航天員出艙后正好位于飛船和地球之間，地球反射太陽(yáng)光既帶來(lái)足夠的光線，同時(shí)，飛船擋住陽(yáng)光又不至于太過(guò)耀眼。

我們通常說(shuō)的“太空行走”，實(shí)際上并不確切。因?yàn)楹教靻T更需要手的幫助，才能在太空中移動(dòng)。

翟志剛:手不能撥，你一撥。人可能就飄遠(yuǎn)了，人出了艙之后是不能脫離艙體的。一但要是脫了艙體，那真正就變成飛人了……我要想在艙的表面從一個(gè)位置移到另外一個(gè)位置，就是通過(guò)兩只手的移動(dòng)。

中國(guó)航天員首次出艙，還擔(dān)負(fù)著一個(gè)重要任務(wù)，那就是回收一件實(shí)驗(yàn)樣品。是什么樣的實(shí)驗(yàn)要在太空中做？什么樣的試驗(yàn)樣品，才有資格搭乘神舟七號(hào)呢？

若干年前，有國(guó)家發(fā)射了一顆衛(wèi)星。沒(méi)想到剛剛進(jìn)入太空，衛(wèi)星一側(cè)的太陽(yáng)能電池的帆板就打不開(kāi)了。于是這個(gè)衛(wèi)星還沒(méi)完成一件任務(wù)，就變成了垃圾。最后發(fā)現(xiàn)，是帆板的潤(rùn)滑材料出了問(wèn)題。國(guó)際上像這樣因?yàn)闈?rùn)滑材料導(dǎo)致衛(wèi)星失效的事情屢有發(fā)生。研制出耐受太空環(huán)境的潤(rùn)滑材料，是提高飛行器壽命的關(guān)鍵。

研究后人們發(fā)現(xiàn)，是太空的真空、輻照、原子氧和紫外光等環(huán)境因素的影響，造成了潤(rùn)滑失效。

劉維民:原子態(tài)的氧和紫外光對(duì)任何材料都有侵蝕性。要想知道原子氧和紫外光對(duì)固體潤(rùn)滑材料會(huì)發(fā)生什么樣的影響。把潤(rùn)滑材料放到太空中去做實(shí)驗(yàn)，無(wú)疑是最好的辦法。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)需要在太空中對(duì)樣品進(jìn)行回收。以前，在我國(guó)還沒(méi)有掌握出艙技術(shù)時(shí)，這幾乎是不可想象的。神七航天員出艙活動(dòng)，為太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了良機(jī)。

在以往的航天任務(wù)中，我們看到的只是飛船內(nèi)部的畫(huà)面，這一次，我們看到了神七飛船在軌道中飛行的姿態(tài)。航天員結(jié)束太空行走返回到氣閘艙后，釋放了一顆伴隨衛(wèi)星。２分鐘后，伴隨衛(wèi)星從各個(gè)角度給飛船拍了照（圖5）。

（5）神七伴星可以給飛船拍照

釋放伴星之后，神七的太空任務(wù)就告一段落了。航天員乘坐返回艙返回地球，氣閘艙則留在軌道上，和環(huán)繞它飛行的伴隨衛(wèi)星一起，繼續(xù)環(huán)繞地球飛行（圖6）。

（6）返回艙與氣閘艙分離后返回地球

神七任務(wù)，成功實(shí)現(xiàn)了載人航天出艙活動(dòng)技術(shù)的突破。隨后發(fā)射的神舟系列飛船將攻克飛行器交會(huì)對(duì)接技術(shù)，為早日建立中國(guó)的空間站鋪平道路。