航天假人的“功勛”

□可 牛

航天假人的“功勛”

□可 牛

巧遇

2005年4月12日上午，筆者榮幸地獲準(zhǔn)考察“神六”飛船裝配測試和航天員的訓(xùn)練。進(jìn)入裝配大廳，未等觀看，就被迎面的“突發(fā)”景象嚇了一跳：一位身穿航天服、“全副武裝”的航天員從行車上“飛”了過來……“奇怪！航天員怎么用吊車‘吊裝’！”

“這是航天形體假人?！惫ぷ魅藛T急忙向我們作了解釋。

這個被稱做“航天形體假人”的模擬航天員是按照航天員真人比例設(shè)計制造的，在外貌上和真人十分相似，五官俱全，有頭、軀干和四肢等14個部分，每個部分的質(zhì)量和形態(tài)與真人基本一致。它的體重75千克，身高在170～180厘米之間，所用的材質(zhì)是高分子塑膠。

航天假人身上裝置了一個類似“鼓風(fēng)機(jī)”的設(shè)備，使假人具有“呼吸”的功能，而假人服裝上還裝配有人造的“心臟”和“脈搏”。按真實飛行狀態(tài)穿好艙內(nèi)航天服，服裝上安裝了生理信號測試盒，模擬產(chǎn)生心電、呼吸、體溫、血壓等信號，經(jīng)采集傳輸后，通過“呼吸”，假人便可以儲存或者隨時向地面?zhèn)骰匾徽咨碇笜?biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

航天器是一個狹小、密閉的空間，但要創(chuàng)造一個與地表接近的大氣環(huán)境。在這個空間，航天員每人每天需要吸收0.8～0.9千克的氧氣，吐出1千克的二氧化碳，排泄近2升的廢棄物。有了航天假人“親歷”太空飛行試驗，就可以像航天員上天一樣，真實感觸氧氣供應(yīng)是否像地面環(huán)境那樣適中，廢氣處理是否達(dá)到無害的要求等。

航天員在太空，最適宜的溫度與在地面一樣，是在18℃到25℃之間。形體假人的胸部、四肢、頸部等部位分別裝有“傳感器”，通過“傳感器”監(jiān)測艙內(nèi)溫度和濕度的變化，以便監(jiān)測艙內(nèi)的溫度、濕度是否能一直保持在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

在真實飛行中，這四大生理指標(biāo)密切關(guān)系航天員飛行時的身體健康。通過對航天假人的實時監(jiān)測，地面醫(yī)生就可知道航天員在執(zhí)行航天任務(wù)中的健康狀況。

替身

在航天員工作生活的軌道艙或返回艙內(nèi)，氧氣是航天員生存所必不可少的，但是艙里的氧氣多了或少了都會影響航天員健康，甚至危及航天員的生命安全。如何供給航天員生命活動所必須的氧氣？再如，人的呼吸、排汗等正常代謝，每天可產(chǎn)生1千克的水汽，這些水汽會在飛船比較冷的艙壁、儀表表面等部位凝上一層霜霧，會使電氣設(shè)備受潮引起短路，影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。在微重力狀態(tài)下，這些水汽還會冷凝成水珠在密封狹小的艙內(nèi)飄動，不但會影響艙內(nèi)設(shè)備的運行，而且一旦被航天員吸入鼻腔里，還會危及航天員的生命安全。怎樣才能將冷凝水吸附住且不讓它飄動呢？

在密閉的太空艙里，一旦有害氣體達(dá)到一定的濃度，就會危及航天員的生命安全。怎么處理航天員排泄的二氧化碳、尿等廢棄物產(chǎn)生的有害氣體，這些都是神舟飛船環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)研制的關(guān)鍵。

我國載人飛船一次發(fā)射成功，首位航天員楊利偉能在從太空歸來步出返回艙時感嘆道：“艙內(nèi)的空氣比地面還好?！边@里有“航天假人”的一份功勞，早在我國“神舟二號”、“神舟三號”和“神舟四號”飛船的飛天任務(wù)中，就曾搭載過“航天假人”作替身進(jìn)行一系列實驗的緣故。用與真人重量相當(dāng)?shù)摹疤嫔怼闭归_奇妙太空之旅，不僅可用以測試飛船配重以及考核信號傳輸鏈路是否正常等，而且還可實時了解飛船的環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)對航天員的影響。

形體假人“替身”的作用非凡。在發(fā)射“天宮一號”時，計劃接著發(fā)射不載人的“神八”與“天宮一號”作自動交會對接，然后根據(jù)試驗情況，再發(fā)射“神九”無人或有人對接?？上驳氖?，“神八”有兩個形體假人隨之上天，進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)試驗。這兩個假人按真實飛行狀態(tài)穿著艙內(nèi)航天服，安裝有生理信號測試盒，躺臥在狹小椅盆中，身體被束縛帶緊緊固定。它們可以測控“神舟八號”飛船艙內(nèi)的空氣成分、溫度、濕度等的變化，發(fā)出了擬人的生理信號。

這次“神八”的“替身”與以前的任務(wù)不同。因“神八”飛船與“天宮一號”目標(biāo)飛行器會連接在一起，連接后，艙內(nèi)的空氣、濕度、溫度肯定會有短暫的極小波動，所以必須先有一個模擬人上去監(jiān)測這些變化，以保證之后“神九”、“神十”飛船搭載的航天員升空后的安全。

功勛

用航天形體假人作為航天員的“替身”是中國的首創(chuàng)。國外的載人航天之初，多是采用靈長類動物作太空模擬試驗的。如1957年俄羅斯狗“萊卡”搭乘前蘇聯(lián)的“史波尼克2號”衛(wèi)星進(jìn)入軌道，成為第一只進(jìn)入軌道的動物。

到了1959年，美國的獼猴“艾布爾”和松鼠猴“貝克爾”搭乘“朱庇特”導(dǎo)彈升到距離地面約480千米的高空。它們待在火箭最前端，最終安全返回地球，但醫(yī)生在給“艾布爾”摘除一個電極時，由于使用了麻醉而導(dǎo)致它幾天后去世。而松鼠猴“貝克爾”重返地球后，直到1984年才去世。

那么我們中國呢？在1966年，中科院生物物理研究所宇宙生物學(xué)研究室就已實現(xiàn)了“生物上天”，先后成功地將兩只“航天小狗”送到了距離地面70千米的高空，并安全回收。

然而，動物試驗有著局限性，因動物的體量小，代謝率低，與人的差別大。如果裝載猴子上天，除非捆綁得非常嚴(yán)實，否則好動的猴子會東摸摸西看看。再則，動物還可能因不適應(yīng)飛天任務(wù)而生病，甚至是因病致死。這樣就很難驗證，究竟是飛船的問題還是動物本身的問題。

因此，在1992年中國載人航天工程正式啟動后，“神二”飛船便開始使用航天形體假人飛向太空。緊接著，在隨后的“神舟三號”和“神舟四號”的飛天任務(wù)中，都搭載了這些模擬“航天員”。

我國首創(chuàng)搭載“模擬航天員”升空，目的是為載人航天進(jìn)行飛行試驗。由于3次無人飛船搭載了人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設(shè)備和形體假人，成功獲得了人體耗氧、脈搏等與真人一樣的生理信號。這使我國創(chuàng)造了4次無人飛船的試驗后，就一次性成功地發(fā)射載人飛船上天。這就是航天假人創(chuàng)造的“功勛卓績”。