太空33天干啥：培養植物 首次失重心血管功能研究

新聞提示

又是一個(gè)夢(mèng)想放飛的金秋，又是一個(gè)歷史性的時(shí)刻。

此刻，神舟十一號載人飛船搭載著(zhù)2名航天員，奔向茫茫太空中的中國新“家”天宮二號。

這是神舟載人飛船第6次出征，每一次出征都是一次跨越：“神五”1人1天，“神六”2人5天，“神七”3人3天，“神九”3人13天，“神十”3人15天。此次，“神十一”將在太空飛行33天。

全新征程，挑戰前所未有——“時(shí)間之長(cháng)、任務(wù)之多，對航天員及其生活保障等，都提出了更高要求。”載人航天工程航天員系統副總設計師黃偉芬說(shuō)。

此行前路漫漫，此行任重道遠。讓我們跟隨專(zhuān)家的解讀，感受這趟充滿(mǎn)挑戰的旅程。

失重挑戰——

長(cháng)期“倒立”的感覺(jué)不好受

當你看到航天員飄浮的畫(huà)面，一定會(huì )認為失重是很美妙的事。其實(shí)，當航天員進(jìn)入失重狀態(tài)，看似輕松的飄浮狀態(tài)，不是人們想象中那般愜意。

太空失重，是航天員在天上工作生活的最大挑戰。在地球，完全的失重狀態(tài)是無(wú)法模擬的。即使是世界最先進(jìn)的失重飛機大動(dòng)作飛出一個(gè)拋物線(xiàn)，最多也只有30秒的失重體驗。在模擬失重訓練水槽中，航天員水下訓練數小時(shí)，依然會(huì )感受到重力。“再真實(shí)的模擬訓練也不能反映天上的失重狀態(tài)，人們常說(shuō)的天地之別就是這個(gè)意思。”之前有過(guò)兩次飛天經(jīng)歷的航天員景海鵬說(shuō)，一旦真正進(jìn)入太空，航天員的感覺(jué)是全新的。

幾乎每名新航天員都要經(jīng)歷這樣一個(gè)場(chǎng)景：飛船進(jìn)入軌道后，人的體液和血液從下肢向頭部涌，會(huì )感到頭部發(fā)脹、眼壓增大。景海鵬描述這種感覺(jué)類(lèi)似地面倒立。“對于航天員來(lái)說(shuō)，必須盡快適應這種狀態(tài)。”

“應對失重首先要培養良好的太空習慣，否則你會(huì )像瓷器店里的牛一樣冒失。”這是景海鵬給新航天員陳冬的一條建議。在艙內活動(dòng)，任何接觸造成的反推力都能輕松把人彈開(kāi)，航天員不僅要學(xué)會(huì )手腳并用地固定身體，還要養成物品使用后歸位的太空習慣。

心理挑戰——

對航天員心理素質(zhì)要求更高

“神十一”只有2名航天員，任務(wù)期卻達到前所未有的33天。“人少了，時(shí)間長(cháng)了，對航天員心理素質(zhì)提出更高要求。”航天員中心航天訓練模擬器研究室主任晁建剛說(shuō)，長(cháng)期處在密閉、狹小、隔絕的環(huán)境中，人的心理將產(chǎn)生負面影響，會(huì )導致工作效能下降。為此，航天員首次采用周工作制，6天工作1天休息，通過(guò)勞逸結合的方式確保任務(wù)順利完成。

長(cháng)期太空駐留，航天員會(huì )產(chǎn)生強烈的孤獨感。一名曾駐留“和平”號空間站的美國航天員回憶說(shuō)：“一段時(shí)間后，我們的談話(huà)內容變得陳舊，我們發(fā)現對早已說(shuō)過(guò)的話(huà)題，沒(méi)有什么可以補充。”俄羅斯宇航員波利亞科夫曾創(chuàng )造了人類(lèi)在空間站駐留時(shí)間最長(cháng)的記錄，雖然有地面專(zhuān)家的心理支持，但他依然“感覺(jué)自己快要抑郁”。

為營(yíng)造更人性化的居住條件，天宮二號艙內色彩、光線(xiàn)、降噪等都做了人性化的環(huán)境布置，對地板和天花板的顏色進(jìn)行了區別，墻壁采用了柔和的米白色，非常賞心悅目。

新“家”不僅環(huán)境好，娛樂(lè )更為豐富。航天員每天可以收看新聞聯(lián)播，還可以欣賞電影和音樂(lè )來(lái)放松心情。首次飛天的航天員陳冬對這次太空之行早有準備，他打算在太空和景海鵬比試一下，他們將進(jìn)行什么比賽，讓我們拭目以待吧。

角色挑戰——

航天員上演“百變大咖”

與以往不同的是，這次飛行任務(wù)，我國航天員將扮演多種角色，既要擔任“駕駛員”“科學(xué)家”，又要充當“醫生”“工程師”，是名副其實(shí)的“百變大咖”。

角色一：駕駛員。駕駛太空飛船與開(kāi)飛機大不一樣。從神九開(kāi)始，航天員必須學(xué)會(huì )手動(dòng)完成飛船與天宮的交會(huì )對接。他們緊盯屏幕，精準駕駛飛船一點(diǎn)點(diǎn)逼近，直到兩個(gè)航天器對接成功。

角色二：科學(xué)家。天宮二號是最忙碌的空間實(shí)驗室，航天員在天上將開(kāi)展空間材料制備和空間植物培養實(shí)驗，航天員變身科學(xué)家，角色的轉變希望給我們帶來(lái)更多驚喜。

角色三：醫生。航天員將首次在太空對自己進(jìn)行B超檢測。要知道，專(zhuān)業(yè)醫生需訓練一年才能臨床操作，而航天員只用幾個(gè)月就已熟練掌握。

角色四:工程師。這次任務(wù)要驗證在軌維修的可行性，接下來(lái)，我們會(huì )看到，航天員操縱天宮二號上的機械臂，進(jìn)行擰螺絲、拆卸設備等維修操作。

“一名航天員擔負多重角色的狀況是暫時(shí)的。”黃偉芬說(shuō)，空間站建成后，載人飛行將實(shí)現常態(tài)化，不同類(lèi)型的航天員會(huì )補充進(jìn)來(lái)，專(zhuān)業(yè)分工會(huì )越來(lái)越細。

協(xié)同挑戰——

緊密配合才能完成任務(wù)

仰望星空，組合體只是浩瀚宇宙中的渺小載體。很難想象，如此遙遠的距離，航天員之間、天地之間是如何實(shí)現緊密協(xié)同的?

漫長(cháng)的太空旅行，航天員要保證協(xié)同配合，才能圓滿(mǎn)完成任務(wù)。航天員景海鵬透露，任務(wù)期間，他們之間分工明確，而且有一整套的協(xié)調程序，保證他們能夠相互補位、配合緊密。“在天上，我們要百分之百信任對方，但不能百分之百依賴(lài)對方，只有發(fā)揮雙方優(yōu)勢，才能確保我們每一個(gè)動(dòng)作，發(fā)送的每一條指令都是準確無(wú)誤的。”陳冬如是說(shuō)。

天地協(xié)同也將迎來(lái)挑戰。“在太空，航天器的內部運轉、航天員工作生活、載荷實(shí)驗展開(kāi)推進(jìn)，這些都需要飛控中心協(xié)調。因為樣樣都想占用好資源，所以天地協(xié)同的統籌是很難的。”北京航天飛行控制中心副主任李劍說(shuō)，“我們做了一個(gè)復雜的協(xié)同程序，一旦任務(wù)有沖突，會(huì )用最優(yōu)策略安排，按優(yōu)先級先后去化解，確保各項任務(wù)有序推進(jìn)。”

生活挑戰——

衣食住行樣樣是技術(shù)活

老百姓常說(shuō)，生活里衣食住行一個(gè)都不能少。這次任務(wù)，航天員將在太空生活一個(gè)月。在失重狀態(tài)下，航天員的衣食住行將面臨哪些挑戰?

衣：在太空，穿衣可比在地面費時(shí)費力得多，航天員首先要固定好身體，以免“飄”走。新“家”并不具備洗衣條件，所以每名航天員攜帶了7套航天服，每4天更換一次，這并不好受。為此，在航天服內襯方面，科研專(zhuān)家下足了功夫，既能保暖也增加了舒適性;新研制的企鵝服，通過(guò)對航天員的肌肉產(chǎn)生力的刺激，從而避免航天員肌肉萎縮。

食：長(cháng)時(shí)間飛行任務(wù)，航天員可能面臨胃口不佳。為保證飯菜營(yíng)養又可口，航天食品營(yíng)養專(zhuān)家準備了100多種食物，魚(yú)香肉絲、宮保雞丁等各種菜式應有盡有，航天員可以盡情享用美味佳肴。吃什么解決了，怎么吃同樣重要。航天食品營(yíng)養研究專(zhuān)家曹平透露，新“家”首次配備了多功能平臺，這樣航天員如同在地面一樣可以端盤(pán)上桌。

?。涸谔站幼〗^對是技術(shù)活。睡前，航天員需固定好睡袋，以免睡著(zhù)后在艙內飄蕩。太空晝夜交替比地面快，這可能會(huì )導致睡眠紊亂。新“家”專(zhuān)門(mén)設置了睡眠區，躺在睡袋里，航天員可以享受私密空間。清潔衛生方面同樣有所改善，航天員可以使用含水量更多的濕巾進(jìn)行自我清潔，集便袋內氣壓低于艙內，可以防止氣味擴散。

行：長(cháng)期駐留國際空間站的航天員，他們的腳底光滑，腳背卻磨出繭子，這是因為他們要經(jīng)常勾著(zhù)腳限制器進(jìn)行艙內活動(dòng)。相比天宮一號，新“家”增加了軟扶手，地面也換成了硬質(zhì)地板，這樣既方便航天員艙內活動(dòng)，又有了一種腳踏實(shí)地的感覺(jué)。

健康挑戰——

面臨多種太空病考驗

太空病是航天員的健康大敵。一名美國航天員從太空返回地面后，在慶功會(huì )上曾兩次暈厥摔倒。在特殊的太空環(huán)境下，人的心血管、肌肉、骨骼會(huì )發(fā)生變化，甚至病變。

“失重心血管問(wèn)題是我這次最關(guān)心的。”航天醫學(xué)基礎與應用國家重點(diǎn)實(shí)驗室副主任曲麗娜說(shuō)，在太空，血液首先往頭部、上肢轉移，航天員會(huì )不同程度出現心血管調節紊亂、功能失調的癥狀，而在第30天前后，心血管系統將經(jīng)歷最大反應期，這是航天員要面臨的一道“坎”。

隨著(zhù)駐留時(shí)間的延長(cháng)，航天員肌肉萎縮程度將更為明顯。期間，航天員可以通過(guò)自行車(chē)功量計、拉力器等器材加強鍛煉，最新研制的太空跑臺等待航天員的檢測，這些都可以有效對抗肌肉萎縮。

持續性骨丟失也是長(cháng)期太空飛行的重要問(wèn)題。景海鵬說(shuō)：“在太空，航天員的骨頭會(huì )變得越來(lái)越脆，發(fā)生骨折的風(fēng)險更大，僅靠運動(dòng)鍛煉不足以起到防護作用。”為此，航天醫學(xué)專(zhuān)家研制了骨丟失對抗儀，每天穿戴20分鐘，幫助航天員有效抑制骨丟失。

測通挑戰——

天地實(shí)時(shí)通信一“線(xiàn)”牽

如果把飛船比作風(fēng)箏，飛控中心的專(zhuān)家就是手握風(fēng)箏線(xiàn)的人，而測控通信鏈路就是這根至關(guān)重要的“線(xiàn)”。

天地通信是一大考驗。各種數據、調度指令、語(yǔ)音和視頻通話(huà)等信息，在萬(wàn)里之遙的天地間順利傳輸，這是非常復雜的系統工程，任何節點(diǎn)發(fā)生錯漏，都會(huì )導致無(wú)法挽回的后果。

“天地通信的傳輸速度已能滿(mǎn)足各種發(fā)送需求，航天員與地面無(wú)障礙通信即將成為現實(shí)。”李劍說(shuō)，航天員進(jìn)入天宮二號后，可以與地面實(shí)時(shí)通話(huà)，還能與家人開(kāi)展視頻通話(huà)。天宮二號還增加了郵件下行功能，方便航天員自由收發(fā)郵件。

另一個(gè)考驗是測控。天宮二號軌道高度將達到393公里，與空間站的軌道高度相當。因此，在天宮一號驗證過(guò)的定軌數據、軌控策略都需要做大規模調整。此外，在組合體期間將釋放伴星，屆時(shí)將對三個(gè)飛行器同時(shí)實(shí)施測控，這樣高強度的測控還是第一次。

實(shí)驗挑戰——

太空之旅變得異常繁忙

從來(lái)沒(méi)有哪一次載人飛行像這一次，航天員直接參與的實(shí)驗如此之多：首次由航天員直接操作的空間材料制備實(shí)驗、首次“從種子到種子”的空間植物培養實(shí)驗、首次在軌維修實(shí)驗、首次失重心血管功能研究、首次太空腦機交互實(shí)驗……

大量在軌實(shí)驗操作，將使33天的太空之旅變得異常繁忙。“航天員要把各學(xué)科專(zhuān)家的想法、目標、理念在太空實(shí)踐，再把樣本帶回來(lái)，任務(wù)非常艱巨。”談及此次任務(wù)，景海鵬有壓力但更有信心。

從來(lái)沒(méi)有哪一次載人飛行像這一次，對航天員知識儲備的要求如此之高。在軌實(shí)驗涉及空間技術(shù)、空間應用、航天醫學(xué)等眾多學(xué)科，學(xué)科跨度之大前所未有。黃偉芬說(shuō)，為了掌握各學(xué)科實(shí)驗的相關(guān)理論和操作技巧，每名航天員累計進(jìn)行了超過(guò)3000小時(shí)的學(xué)習和訓練。

“天宮二號是我國首個(gè)空間實(shí)驗室，眾多在軌實(shí)驗意義非凡。”黃偉芬說(shuō)，這次任務(wù)就是要充分發(fā)揮空間實(shí)驗室的作用，探索前沿理論和技術(shù)，考驗航天員在軌實(shí)驗能力。