钢铁是怎样炼成的升级版——宇航员是怎样炼成的

作者: bizhihai 网易BBS 2015-08-06

导读:截至2012年,在人类短暂的太空探索史中,已有21名宇航员为宇航事业献身(含阿波罗1号地面事故死者),总体死亡率接近4%,远远高于和平年代任何职业。但是,对未知领域的好奇心,仍不断驱使人们加入这个荣耀的职业。

宇航员是怎样炼成的?让我们以美国为例,来了解一名普通人怎样才能成为宇航员。

图中是被称为“水星七杰”的美国载人航天计划的最初七位航天员,他们全是来自空军、海军和海军陆战队的资深飞行员。最初的宇航员都是从军人中遴选,随着载人航天规模的扩大,拥有各领域专业知识的平民越来越多地出现在航天员群体里。再往后,NASA开始以公开招募的方式在全社会范围内海选宇航员人选。

假如你是一名美国公民,碰巧在正当壮年时赶上了NASA的宇航员招募,那么你大可以尝试一下。参考2011年NASA的招聘标准,拥有至少一个工程学、数学、物理学和生物科学本科以上学位的毕业生是最吃香的,教师资质也是热门专业,其他文科生就基本没有希望;年龄倒是没有限制——如果你有自信熬过严酷的体能和生存测试的话,毕竟约翰·格伦在他77岁时还上过太空。在网上提交简历后,随后一周,你将接受各种基本考察和军方审查。如果通过,你会收到这样一封邮件,通知你前往得克萨斯的约翰逊航天中心报到。恭喜你,你已经迈出了通往宇航员之路的第一步。

现在你已经是人见人夸的NASA宇航员候选人,享受公务员待遇——在挑战者号事故后,美国政府要求宇航员必须是专职身份,可以跟你过去的乏味人生说拜拜。但别高兴得太早,在接下来两年的训练中,你随时可能被刷掉。这是2009年NASA宇航员招募计划的候补生们正在上室内课,接下来的20个月,候补生们要完成数十门理论课课程,课时数接近普通大学学生四年总课时。而且每一门都要合格。现在,由于航天飞机的退役,短期内美国载人航天器出现空白,宇航员们还得再学一门俄语。

想当一名宇航员,你必须先成为一名飞行员。NASA的招募须知里也写着拥有1000小时以上喷气机驾驶经验人士优先。NASA的T-6A对于初学飞行者是个好选择,它小巧,易于掌握。飞行课程在整个宇航员训练生涯中贯穿始终,即使你已经上过太空,每个月也必须积攒飞行时数:指令长和驾驶员每月15小时,任务专家每月4小时。

虽然现在的航天器不再使用弹射座椅,但学会如何使用降落伞至少在学习开飞机期间可能会救你一命。虽然扳下扳手弹射座椅就能发挥作用,但若使用姿势不正确可能一弹出舱盖就要了你的命。空军资深飞行员的专业指导是必要的。

和军队的飞行员一样,逐步掌握了螺旋桨飞机的驾驶技巧后,就要开始学习如何开喷气机。T-38教练机源自冷战时代的F-5战斗机,同时也是美国空军的现役教练机,可靠性很高且飞行性能好。在T-38上,宇航员候补生们要在20个月里达到接近战斗机驾驶员的飞行技能,包括特技飞行,紧急情况处理等项目。这些巡连都是为了在未来某一天,一旦发生紧急事件,所有宇航员都能以这些专业技能拯救自己的生命。

在欧美和俄罗斯,由于载人航天经验较丰富,应征宇航员并不苛求空军飞行员那样完美的身体条件,但健壮的体魄仍是必须。跑步机训练对大多数人都不难,但对于宇航员候补生,必须能一边跑步,一边回答工作人员提出的问题。可以想象一下:在你参加学校的长跑测试时,有人在你耳边要求你背诵圆周率到小数点后100位时你会有何感觉。

坐在快速回转的旋转木马上,你能挺多久?抗晕眩能力的好坏取决于前庭的敏感度,前庭是身体为自己设置的一个保护措施,当人体承受的过载过大时,它就会让身体做出晕眩反应来制约身体的进一步行动。前庭过于敏感的人是无法成为宇航员的,因为宇航员在航天器升空和着陆过程中,宇航员要保证能在10G左右的过载条件下正常工作。画面中这台巨大的机器是一台测试宇航员的离心机,它摆臂长达13米,可以模拟高达13G过载,几乎是人体承受极限。

离心机人员舱内的受试者。多数人可能都有过旋转木马的眩晕体验,但比起呆在全速运转的离心机里的感受就是小巫见大巫了。在高G力压迫下,人体会出现黑视、脑缺血、心率上升等一系列不适反应,宇航员训练要求受试者们在这种情况下也能回答问题,并按照指示做出正确动作。

这个能进行三轴运动的座椅能够锻炼宇航员们的三维空间认知能力。空间方位感的准确对宇航员异常重要。太空失重环境缺乏参照物,人类很容易患上三维空间迷失,分不清上下左右。

很多人都有在游乐场乘坐跳楼机经历,座椅快速下滑的短暂时间里乘客能得到几秒钟的短暂失重体验。宇航员候补生们在登上太空以前也需要体验失重,跳楼机的规格明显满足不了宇航员训练的需求,所以他们动用的装备要高端得多:NASA使用一架改装过的KC-135来模拟失重环境。

首先这架飞机会以45度仰角高速爬升,到达30000英尺高度后进入抛物线飞行轨迹,直到再次降到30000英尺高度。这一过程中,舱内的宇航员训练生们能够体验到近半分钟的失重状态。这样如过山车般的飞行一般会往复持续几十次。很多初次尝试的人并不习惯这种感觉,久而久之这架银色的飞机获得了“呕吐彗星”的昵称。

这些NASA的训练生们正在准备进行低气压缺氧环境训练。太空飞行中,座舱失压漏气是所有人害怕的噩梦。1971年导致3名宇航员遇难的联盟11号事故就是由飞船返回途中失压造成的。虽然对训练无法抵消物理法则的影响,但训练能让这些未来的宇航员们在事故中保持判断力,帮助他们拯救自己的生命。

两名由美国一架民营太空培训机构NASTAR培训的训练生正在密封舱内接受低压缺氧测试,忍耐不适的同时需要完成控制室下达的指令。低压缺氧环境下,人的腹腔会发胀,出现幻听、幻听、脑供氧不足、判断力下降、动作迟缓等不良反应。宇航员培训课的目的是使学员们在这种情况下保持足够的判断和行动能力 。

两名由美国一架民营太空培训机构NASTAR培训的训练生正在密封舱内接受低压缺氧测试,忍耐不适的同时需要完成控制室下达的指令。低压缺氧环境下,人的腹腔会发胀,出现幻听、幻听、脑供氧不足、判断力下降、动作迟缓等不良反应。宇航员培训课的目的是使学员们在这种情况下保持足够的判断和行动能力 。

也可能是返回舱掉到了海里,你得穿着沉重的太空服爬出“随时会沉没的返回舱”,再打开充气阀,以防自己也像块石头一样被坠入海里。余下的时间,你还需要和可能存在的鲨鱼以及体温过低进行斗争。

恶劣环境下的生存训练,返回舱携带的紧急物资极其有限,训练生们手头的每一样东西都可能救自己一命。比如着陆时使用的减速伞,结实的尼龙纤维布是野外露宿搭帐篷的理想材料,保温用的锡箔则能从返回舱的隔热层中找到。

返回的过程中可能会有同伴“受伤”,那么受训宇航员们必须利用课堂里所学的各种知识,对伤者进行紧急救护,还得利用手头简易材料为其制作担架带伤员离开危险地域。宇航员们都是长久一同训练的搭档,危难时刻要能放心地将性命托付给对方,培训生们的团队精神在此也得到考验和锻炼。

上述种种折磨为其通常为20个月,属于基础训练,通过考验的训练生们终于能够获得宇航员资格,正式加入NASA的宇航员队伍,有资格佩戴象征宇航员的翼章。不过别急,这时你能一枚银色翼章,相比前排老鸟们胸前的金色徽章逊色了不少——因为目前你只是取得了资质,距能够升空执行任务尚且遥远,接下来专业性更强的进阶培训等着你。

进阶培训包括提高新人专业知识的训练和针对具体飞行任务的训练两大类,新入选宇航员们开始大量接触各种航天器和仿真训练设施,其间还会不定期插入前文所提到的基础训练帮助宇航员保持身体状态。

美国宇航员的学习方向主要分为两大方向:任务专家和驾驶员,不过两者所学内容互有交叉。在航天飞机退役以前,驾驶员们的主要学习内容自然就是如何学会飞这玩意——让这架没有自主动力、着陆重量高达104吨的世界最大“滑翔机”落在跑道上最有挑战性,没有复飞的机会,完全是一锤子买卖。

每次太空发射,宇航员们都有一大摊子事儿要干——从修理卫星到物理实验,处理这些工作就是任务专家们的主要职责。太空作业中最常用到的工具就是机械臂,太空中使用的机械臂伸展后长度可达十几米,任务专家们必须像习惯自己的双手一样熟练掌握操纵技巧,因此地面上的大量练习是免不了的。

对于机械臂无法完成的任务,任务专家们经常要进行出舱活动。银闪闪的舱外太空服让所有人向往,但是穿上这身行头非常难,在各种意义上都是。它重达100多公斤,在地面上,宇航员们穿上它后基本无法自行活动。

在地面上穿宇航服是一件技术活,更是体力活,通过严格考验的宇航员们自己是没办法穿脱的,需要几名壮汉配合你工作。这已经是较为轻松的了,宇航员们在阿波罗计划时代的前辈们穿一件宇航服需要一个钟头,今天则只需要15分钟左右。

当今,航天飞机退役后暂时依赖联盟飞船的宇航员们还需要掌握俄式太空服的使用方法。判断一件宇航服姓美姓俄的最简单方法就是看它的穿戴方式,前面图中上下两件分体式的是美式宇航服,这种像蝴蝶羽化一样从后背钻进去的是俄式宇航服。

位于佛罗里达基拉戈近海水下62英尺处的水瓶座号内部像一个太空船,拥有狭窄的工作空间和6张拥挤的三层铺位。它是NASA所属的极端环境任务研究设施,为未来的小行星开发项目进行各种预研。每期宇航员4名宇航员和2名支援人员要在此入住一周多,其间需要完成科研项目,还要忍耐呆在狭窄封闭空间里的压抑感。

地球上无法长时间人为制造失重环境,在菜鸟宇航员初次上太空以前,水下成了帮助他们熟悉工作的最佳场所。美俄的宇航机构都建有巨大的训练水池,尺寸足以容纳整个仿真太空舱。

为了预防意外事故,每一名接受水下训练的宇航员身边都有多位经验丰富的潜水员协助行动,他们负责在宇航员训练时防止供气管缠绕造成溺水等细节。

在水下,沉重的宇航服受浮力抵消会显得轻了不少,但受训者们还是要习惯隔着厚重的宇航服进行各种精细作业的技巧,而且要在上太空前变得熟练麻利——真正的太空中宇航服供氧时间有限,而且遇到麻烦也不会有潜水员前来搭救,一切都要靠自己。

摄影,学习正确使用相机也是一门宇航员专业课。NASA所配备的相机都是市售的“大路货”,当然,制造商针对太空任务进行了小幅改进。教会宇航员克服太空中的黑暗背景和带电粒子等不良影响,拍出好照片,对科研人员的意义重大。

再经历两年左右的进阶训练后,新人宇航员们才算做好上太空的准备。很少有人能马上开始执行太空任务,多数人仍需要等待数年才能轮到一次任务机会。当一名宇航员被确定参加下次任务时,新的一轮紧张训练又要开始了,这次是针对具体任务展开的强化培训。图中就是1993年,NASA著名的维修哈勃望远镜任务前,宇航员们在水池中演习如何为哈勃更换部件,那次任务的训练进行了相当长的时间,NASA为任务特别研制了近百种专门工具。

航天器驾驶员们现在正忙于锤炼自己的飞行技术,他们要反复地进行飞行模拟器训练。图为阿特兰蒂斯号最终飞行任务前,宇航员们在航天飞机模拟器里练习驾驶阿特兰蒂斯对接国际空间站的程序。

任务专家们也在训练。图中宇航员似乎正在进行某种行为艺术表演,实际上他正戴着具有动作传感功能的手套和头戴显示器模拟自己将要执行的太空行走任务。类似的训练可能持续上百次,他必须对任务烂熟于心,确保一次成功。

对于执行国际空间站人员轮换任务的宇航员们,训练同样不轻松。他们得在地面上掌握各种设备的使用,紧急情况的应对等内容。还有一点非常重要:在国际空间站执行勤务的一百多天里,你每天面对的都是同样的几张脸,乘员之间的人际关系必须牢靠,如果你与某位宇航员出现矛盾,连躲的地方都找不到。

最终,经历了长久的训练,你终于从一名普通人成长为能独当一面的宇航员。发射日益临近,宇航员们将从休斯顿训练中心亲自驾驶T-38教练机抵达卡纳维拉尔角,接受媒体和观众们的欢迎。不过相比这些年里你所付出的努力,这些都是你应得的。

每个宇航员都在的时刻将要到来——发射进入倒计时阶段,你要准备登机了,胸前的银翼终于能换成金翼。通往太空的路途充满危险,你的性命寄托在火箭和飞船上数百万零件能够正常工作上。但是,如果害怕这些,当年就不会寄出那份志愿申请成为宇航员的简历了。

旅途开始了,宇航员的成长故事也要告一段落。在人类短暂的太空探索史中,已有21名宇航员为宇航事业献身(含阿波罗1号地面事故死者),总体死亡率接近4%,远远高于和平年代任何职业。但是,对未知领域的好奇心,仍不断驱使人们加入这个荣耀的职业。2012年1月NASA最新一轮宇航员征募中,面对15个候补生职位,多达6372人提交了申请 。

本文转自网易论坛

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