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探路先锋

时间:2023/11/9 作者: 神剑 热度: 18104
占康

  赵阳:为航天员铺就出舱之路

  2021年7月4日,神舟十二号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务,标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。

  在这期间,在中国航天员中心航天员支持室内,结合显示屏上实时显示的出舱画面,航天员教员赵阳正在给地面航天员同步解读出舱程序。

  听到任务成功的消息,赵阳长舒了一口气。

  为了准备神舟十二号的出舱活动,去年,他与乘组航天员一起开展水下训练已经4个月了,忙起来一天只睡4个小时,只吃一顿饭。

  北京航天城骄阳似火,望着“探索浩瀚宇宙、发展航天事业、建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦”的巨幅标语,他的脑海中始终萦绕着一句誓言——

  我是航天员教员,为铺就航天员出舱之路,我愿意付出一切!

  倾力太空出舱

  2008年9月27日16点59分,神舟七号航天员翟志刚完成出舱太空行走,成功返回轨道舱,标志着中国历史上第一次太空行走成功完成,更标志着中国成为继美苏之后,第三个独立掌握空间出舱技术的国家。

  2021年开始,将有更多中国航天员漫步太空。

  航天员出舱活动是我国空间站任务的重中之重。空间站舱外建造、舱外设备安装、维护、维修、更换和试验样品回收等等,都需要出舱活动。

  与神舟七号突破出舱技术相比,此次空间站任务,航天员出舱时间将由半小时提升到6小时以上,舱外作业任务量加大、难度提升,困难和挑战前所未有。

  天上做的每一个动作,地上的模拟训练就必须反复练,直到形成身体的肌肉记忆。

  2006年,赵阳就被任命为航天员出舱活动主教员,参与完成了神舟七号任务出舱活动训练。

  从2017年开始,赵阳承担起航天员空间站出舱活动模拟训练的任务。

  现在,随着任务临近,赵阳天天泡在水槽里,每天要按照出舱活动6小时的标准,与航天员一起开展作业技能训练。

  航天员在出舱活动期间,如果需要应急返回怎么办?

  必须争分夺秒抢时间!

  训练,就要将各种可能的情况都训练到。

  为了确保训练设计能够满足要求,立足最极端的情况——航天员在空间站最远端的工作点,而机械臂万一出现故障,不能转运航天员返回,航天员只能自主应急返回。

  回舱的路拐来拐去,并不顺畅。

  直线路径约十多米的距离,航天员必须依靠安全系绳,借助舱壁上的固定扶手,绕开太阳翼支座等多个大障碍物,在多次调整身体姿态后才能安全、快速地返回。

  在水深10米、直径23米的巨大水槽中,空间站水下训练模型如同一个庞然大物,静静卧在水底。这是模拟出舱训练的主要现场。

  要突破地面的条件限制,尽可能模拟外太空环境。赵阳严格设计训练场景,且分解到每个动作,细化到每个姿态,帮助航天员迅速、安全地找到返回的路。

  每次训练,他与航天员一起,将应急返回的时间一分一秒地缩短。

  为了全面模拟太空的种种特殊环境因素,光模拟训练就分解为出舱活动模拟器、水槽、低压舱等多个训练现场。

  这些现场中,航天员将处于悬吊、低压和水下等特殊环境,不确定因素多,危险系数大。既要在训练设计中充分考虑,制定科学可行的安全保证措施和预案,又要在训练安排上贴近空间站任务需求,从难从严,科学性和可操作性兼顾,提高训练效果。

  航天员顾虑的,教员必须先想到;航天员做到的,教员必须先做到。

  要為中国航天探寻舱外活动训练的道路,并形成模拟失重环境舱外活动及作业训练标准,难度之大,可想而知。

  因为,无论有多努力,地上都无法完全模拟天上的实际情况。这一点,赵阳十分清楚。

  为获取一手资料,他不放过一切学习的机会。所有和出舱相关的试验和预训练他都报名参加,获得亲身经验,再总结归纳传授给航天员。甚至外单位研制的出舱活动产品——机械臂试验,他都主动报名,并给出意见。渐渐地,他已成为相关产品研制单位的权威验收“专家”。舱外服研制,他每次都参与试验,航天模拟设备与仿真室设计的虚拟出舱模拟程序也从他那获得诸多建议。

  前期,赵阳穿着水下服一口气在水下练了5小时58分。虽是模拟太空出舱,但由于并非处于失重环境,水的阻力很大,举手投足十分费劲,还不如在太空行动轻快。几个小时下来,浑身酸痛。

  事非亲历,不知其因。经过多次反复训练,他总结出了训练的重点难点,找到了最佳操作角度。以机械臂状态设置为例,他花了两个半小时找到了最佳坐标值,正式训练时,按照坐标值,两分钟就可以设置好。

  航天员选拔与训练研究室副主任范继荣说:“别看他训练时主要在水下,其实他才是整场水下训练的幕后导演。”

  可不是嘛,作为出舱活动训练组组长,赵阳参与编写的《航天员出舱活动训练实施方案》,包括水下训练方案细则、指挥程序等文件共80多页。训练涉及的数百类上千个产品,大到舱外服的训练次数,小到一个电极的型号数量,他都了然于胸。

  如今,在水槽现场,持续4个月的水下训练正在如火如荼进行。航天员遇到不会操作的,他随时在一旁给予示范。

  航天员说:“有他在,我们安心。”

  找寻回家之路

  出舱,不止是在太空。

  自中国载人航天工程启动以来,11次返回舱均按计划降落在预定区域。

  不过,意外总是有的,世界航天史上就多次出现返回舱“不听话”的事儿。

  1965年3月18日,苏联上升2号载人飞船返回降落时,因故障应急降落到了乌拉尔山的桦树林里。两名航天员只能一边在雪地里写上求救信号,一边用随身携带的应急手枪抵御野狼和熊,并生火御寒。最终,训练有素的航天员靠生存技能摆脱了困境。

  2018年10月11日,两名航天员乘坐“联盟MS—10”号飞船发射升空后的2分钟,因火箭故障,两名航天员应急返回,一度与地面失去联系,半小时后,搜救人员找到了航天员乘坐的密封舱。

  万一,中国的飞船降落在应急着陆区,救援人员不能按时到达怎么办?

  这是中国载人航天必须要应对的意外情况。

  无论中国航天员降落在哪里,都必须能够应对不同环境的挑战,安全返回。

  要做到这一点,恶劣条件下的野外生存和应急救生训练必不可少。赵阳负责的还有返回舱应急返回后,航天员完成自主出舱和野外生存的任务。

  “甘为人梯,敢为人先。”航天员选拔训练室的室训,赵阳铭记在心。

  有些事你必须得去做,哪怕艰险无比。赵阳暗下决心:必须要在高山大河、荒漠险滩、丛林深涧之中,找出航天员安全回家的路!

  初秋,中老(老挝)边境的热带雨林。为寻找热带丛林野外生存训练场地,赵阳和他的队友们挥汗如雨,冒险而行。这里,常发生野象踩踏人的事故,还有防不胜防的毒虫毒草。两天的行程,遭遇了竹叶青蛇,有同伴还被蚂蟥咬伤……最终,历经8天,他们从3处备选地中确定了训练点。

  初冬,巴丹吉林沙漠。为寻找沙漠野外生存训练场地,赵阳和他的队友们在茫茫沙漠开展48小时教员预训练。昼夜温差高达39摄氏度,夜里,他和同事们挤在沙漠掩体里,虽然用火烤着前胸,但后背还是冰凉一片。就这样,他们验证了航天员沙漠生存训练科目设计的合理性和可行性。

  深冬,吉林白城科尔沁草原。积雪没过大腿,为寻找寒区野外生存训练点,赵阳和他的队友们冒着零下30摄氏度的严寒,手脚并用,趔趄前行,呼出的气冻成了冰碴子,实地探查训练设施。

  仲夏,山东烟台附近海域。赵阳和队友正在进行教员预训练。赵阳仰躺在返回舱内,4米多高的海浪推着返回舱翻滚摇摆,密闭的环境中,天旋地转,他吐得一塌糊涂,还得强忍着不适,坚持完成一系列训练科目。

  为了在恶劣环境里生存下来,他吃过野果子、野菜,还有让人不敢直视的蜥蜴、蚂蚱、甲虫……

  在赵阳看来,这些常人无法想象的种种挑战,与组织航天员实训相比都不算啥。毕竟,再多的苦,再多的难,自己都能扛得住。

  熟悉赵阳的人都知道,他参与组织航天员实训,揪着的心就从未放下。

  航天员,那可是国家的宝贝疙瘩,不能出一点意外!

  仲夏时分,辽宁某地森林之中,赵阳参与组织航天员进行野外生存训练。晚上,按照训练科目要求,航天员发送信号弹后就地休息。正在值夜班的赵阳突然听到远处航天员营地方向传来不知名的野兽嚎叫,此起彼伏。

  虽然,当时有保障单位在航天员营地附近设置警戒。但是,赵阳的心还是一下子提到了嗓子眼。万一野兽攻击航天员怎么办?

  赵阳顾不上危险,拿起一根铁棍,与队友们兵分两路,围在航天员营地四周。在坑坑洼洼的山路上深一脚浅一脚地跑着,追了差不多一个小时,才把那群动物撵远了。

  那一晚,赵阳一宿没敢睡。

  自2005年以来,赵阳先后多次参与完成发射场待发段紧急撤离训练、沙漠野外生存训练、海上救生训练等数十个科目,帮助航天员掌握了不同环境下的野外生存技能。

  假如有一天,中国航天员真的降落在遍布全球的某应急着陆区域,我们准备好了吗?

  “请大家放心,中国航天员一定能够从容应对!”赵阳说。

  挚爱藏在心底

  航天的高风险无处不在,来自未知的挑战总是突如其来,考验赵阳的不只是经验、胆量,还有智慧。

  “无论你做了多少预案,你想得再多,总会冒出意外,算无遗策只能是我们的努力目标,很多时候,需要随机应变。”赵阳说。

  渤海海域,风平浪静,首次中欧海上救生训练正在进行。

  还有十分钟,航天员就要进入返回舱训练。突然,舱内风机出现故障,停止转动。内外通风受到影响,舱内氧气密度直线下降,如不及时处置,训练必须中止!

  紧急关口,赵阳挺身而出:“我来!”

  返回舱对于赵阳而言,就像战士手中的枪,是朋友,也是保护航天员的武器,每个器件、每个工作原理,他轻车熟路、了然于胸。

  是啊,练好手中的武器,才有走上战场的底气。

  经过紧张的抢修,赶在航天员进舱前,他及时排除了故障,旁观的同事惊出一身冷汗,紛纷为他点赞。

  “我们无法预料意外何时出现,但必须具备处理突发事件的能力”,这是赵阳对自己的严格要求。

  在他和队友的共同努力下,中方的精彩表现赢得了国际同行的高度认可。

  巴丹吉林沙漠,航天员训练进行中。

  突然,黄沙蔽日,指挥部附近遭遇沙尘暴,参训人员眼睛鼻孔里嘴里全灌进了沙子。

  此时,航天员正在进行48小时生存训练。

  为了安全起见,是否要中止训练?不中止,意味着航天员可能会遭遇风险。

  “不需要中止!”紧急分析会上,曾经开展过实地训练的赵阳第一个发言。

  “如果按指挥部附近沙尘暴的强度,确实应该中断训练。但是,据我判断,距指挥部数公里外的航天员驻扎营地是个凹地,受四周高地的阻挡,还达不到沙尘暴的程度,航天员驻扎区域的环境情况尚未达到预案上限。航天员的训练过程全程可控,参训航天员也没有发出相应信号,且天气预报后续情况会转好,训练应继续进行。”赵阳的分析赢得了训练队决策组的支持。事后,参训航天员反馈,他们遭遇的沙尘情况与指挥部相比强度要弱很多,与赵阳的判断一致。

  关键时刻的挺身而出,源于平时的日积月累。

  可谁能想象得出来,他本科学的是汽车专业,与航天员出舱和救生训练的资深教员之间,隔着十万八千里,说是八竿子打不着,并不为过。

  巨大的转变意味着非凡的努力。加入中国航天近30年来,他不断挑战极限,试验中学,训练中学,就连业余时间,他也不断学习国际前沿的相关资讯,先后参与《中国航天员救生训练手册》等书籍编著,参与编辑拍摄的《中国航天员救生训练电教片》获得多项省部级奖励。

  让航天员安心的赵阳,也努力让家人放心。

  大女儿上高三,只要在家,他都会亲自开车送孩子上学;小儿子刚上一年级,放学后经常被直接带到办公楼值班室。小小的人儿就在那等爸爸,饿了就被同事们带到食堂吃晚饭。有时,等着等着就趴桌上睡着了,小家伙也从不抱怨,只会一遍遍问:“爸爸,你什么时候回家?”

  是啊,回家多好!

  小家伙对家的期待闪烁在天真活泼又有点委屈的眼神里。他终究会知道,为了让航天员能够安全顺利地回家,爸爸赵阳一次次选择了向着远方出发!

  孩子啊,你的爸爸是千千万万航天人中普通一个,平凡却又了不起,只要在岗一天,他就不只属于你和妈妈,还属于这个国家——我们的中国。

  张华:他的心里燃烧着一团火

  都说搞科研的人“板凳要坐十年冷”,但对于中国航天员中心航天环境医学研究室研究员张华而言,16年焚膏继晷地坚守在科研一线,非但没让他觉得冷,反而每天都热情洋溢、热血沸腾。

  张华常说,我的心里始终燃烧着一团火。这团火,如同愚公向王屋、太行两座大山发起的“吾与汝毕力平险,指通豫南,达于汉阴”的宣战,不仅点燃了张华自心底生发的乐观与豪迈,也照亮了他面前那条上下求索的漫漫科研路。

  “航天的需要是个人选择的‘命门”

  15年前,张华从北京大学分子生物学专业博士毕业,拒绝了许多研发公司的高薪聘请,毅然回到中心,选择空间辐射领域,并一头扎了进去。

  这几年,航天是个热门话题,但作为航天领域的一个分支,张华研究的空间辐射领域却一直都是冷门。

  到底有多冷?纵观世界航天发展史,公开发表的相关领域论文寥寥无几,几个世界载人航天大国也鲜有成果发表,想借鉴一下同行的研究成果都无从查起。

  与空间辐射领域不同,张华博士期间攻读的分子生物学是个热门专业。现代医学,从传染病的早期發现、诊断,到药物研发、治疗方案确定等都需要分子生物学。当前的新冠肺炎疫情防控工作同样也离不开它。

  读博期间,张华在原发性乳腺癌机制方面的研究成果,入选了全国百篇优秀博士学位论文,他则荣获北京大学博士论文一等奖、北京大学创新人才奖。

  在肿瘤分子生物学领域,不到40岁的张华已小有所成。师出名门、学科热门、前景大好,本应在这个热门专业一展宏图的他,为什么会认准空间辐射这个冷专业呢?

  “空间辐射会产生慢效应和旁效应等常见的损伤效应,这些效应发生较晚并能导致糖尿病、神经系统退变、视觉障碍、血液系统疾病、癌症等。”张华说,“美国宇航局从事相关研究的有上千人,但在当时,中国的相关研究还是空白。”

  在张华看来,空间辐射是空间探索中直接威胁航天员生命安全的重要环境因素,也是中心科研任务和学科发展的重要部分,对保护航天员后续健康及未来载人登月和中远期的深空探索,意义十分重大。

  “我是航天人,不管冷门还是热门,中国航天的需要才是个人选择的‘命门。”他常常这样说。

  “知道的越多,就会发现自己知道的越少”

  在网上阅读大量专业文献并进行思考,是张华日常工作的重要内容。他认为,只有及时更新“大脑”,才能不断擦亮科学创新的火花。

  海量阅读带来的是与日俱增的知识恐慌。因为,张华所研究的,是比原子弹的核辐射还要复杂的太空辐射。

  与核爆炸产生的辐射相比,宇宙中的射线、离子、粒子更加复杂多样。复杂的空间辐射源还可能会对人体的DNA和大脑造成不可逆的损害,甚至影响细胞的正常生物学功能。

  一边是进展缓慢的相关研究,一边是人类坚定向前探索太空的脚步。“人类要走出地球,在月球或火星上建立长期居住地,太空辐射防护是必须要跨过的门槛。”张华暗暗下定了决心。

  大家都知道,患上肿瘤后,目前医学上经常采取两种治疗方法:放疗或化疗。化疗以药物治疗为主,而放疗就是放射性治疗。实践发现,许多肿瘤细胞对辐射有极强的抵御能力,经过多次放疗,依然难以消灭。

  同样是人体组织,为什么有的肿瘤细胞能被放射线杀死,而有的却能存活下来?

  作为一个分子生物学家,张华敏锐地发现,肿瘤的放疗逃避机制与空间辐射损伤修复有异曲同工之妙。只要找到肿瘤细胞抗辐射分子靶点,就可以提高航天员空间辐射损伤的自我修复能力,起到对抗空间辐射的作用。根据这个原理,科技人员可以为航天员提供精确的生物防护措施,同时通过干预抗辐射靶点,还能为肿瘤治疗提供有效策略。

  谁能想到,让人谈之色变的肿瘤,却为张华开展太空辐射防护研究提供了有效思路。

  然而,细胞的损伤修复是极其复杂的分子生物学过程,包含多种信号通路和调控蛋白,这种大海捞针的探索必须有专业内功作支撑。

  2009年,张华带领不到10人的团队,开始了漫长而又艰难的探索。

  “你知道得越多,就会发现自己知道得越少”,这句看似矛盾的话,成了张华的口头禅。

  随着研究的深入,张华和团队深感面前的困难如同愚公所面对的“方七百里,高万仞”的王屋、太行二山,令人生畏。

  第一座“大山”是缺乏仿真环境。

  由于空间辐射的复杂性及对细胞的独特损伤,地面实验现有条件难以模拟,地面人群被辐射的数据更是难以获取。人的损伤风险有多大?会有什么特定影响?怎样做好生物防护?眼前的一切都充满了未知。

  第二座“大山”是孤军奋战。

  在世界航天领域,具备载人航天能力的美国、俄罗斯都在开展相关研究,却没有任何成果对外公开发表。再加上分子作用机制过于复杂,所有人不得不小心翼翼、一步一个脚印地在黑暗中摸索。

  如果心中没有熊熊烈焰,又如何撕破无边的黑暗!张华下定决心,一定要冲出一条中国航天人对抗空间辐射的独特道路。

  自领衔太空辐射项目研究以来,张华便一头扎进办公室和实验室,过着几乎与世隔绝的日子,以至于很多人都忘记了他的存在。

  实验设备没到位,他就在大脑中周密计算、精心设计,抢先搭建出一个“实验室”。那段时间,他经常阅读霍金的书籍。张华认为,这位伟大的物理学家唯一的研究工作是大脑,唯一的科研活动是思考和想象。这给了他深入探索的强大动力。

  在科研的道路上,人们预想得越多,实践的弯路就越少。

  凭借大量的前沿文献阅读和知识积累,张华在大脑中构建出细胞体系,经过反复推演后,终于锁定了关键调控因子。

  现在看来,这一切既有些不可思议,又在情理之中。

  2016年,在航天員中心的支持下,张华的团队购入了实验设备、广招各路人才,实验室初具规模。

  接下来的实验验证阶段,对张华的团队而言,才是坎坷与艰辛的开始。

  实验室每天深夜一两点仍然灯火通明,全员常年无休;经过两年的时间,某信号通路参与DNA损伤修复机制的研究验证已接近尾声,团队却发现相同研究成果已有国际同行提前发表,只得重新调整课题方向继续研究……

  “科学创新就是这样,只有第一没有第二。”张华说,“科学研究的失败是经常的,与设想偏离也是常有的,我们需要做的是通过失败,不断修正自己的想法,改变试验方向,调整试验方案,查找更多证据,反复推演,步步为营。”

  做的越多,障碍就越少。时至今日,团队的验证过程已经过半。虽然过程艰辛,但一路走来,亦是收获满满。

  “有人觉得苦,我却只有乐”

  张华是一个工作狂,读博时就是如此。

  读博期间,他坚持阅读文献与实验研究交叉进行,每天都要忙到凌晨才能睡觉;一天一顿饭,3年时间几乎都在实验室度过;上衣口袋上挂着3个计时器,多数时间七八个实验并行展开,每次计时器铃声一响,他都能精准地知道哪个实验需要照看。张华就读院系的人都知道,他的导师有个极其勤奋的学生。

  2004年大年初一,张华留在学校实验室做实验,由于没按时吃饭,半夜肚子饿得咕咕叫。这时,导师突然来到了实验室,张华转身拿起文献就和导师谈起了研究课题,竟也不觉得饿了。张华笑道:“导师也是一心扑在科研上,可能这就是‘有其师必有其徒吧!”

  在航天员中心,张华依然保持着“工作狂”的状态。他深知任务艰巨,每天“摄入”大量最新专业文献,带着团队不分昼夜地验证假设和创新思想,经常错过吃饭时间。学生们早就习惯帮他把饭捎回来。

  经过20多年学习、工作的积累,张华的文献阅读量已近7万篇。这些文献被张华纳入自己的“数据库”,成为他练就扎实科研内功的基础。这个持续更新的“数据库”,支撑着张华完成所有的科研活动,也成为他判断研究方向是否具有创新性、可行性及科学性的重要依据。

  “做科研,会让人着迷。有人觉得苦,我却只有乐。”张华说,兴趣是科研的原动力之一,它是一种特质,一种信念,具有无穷的创造力,能激励你兴致高昂地把事情做得尽善尽美。

  一次,全国多家单位参与中心航天医学辐射领域的一个项目竞争,中心相关部门也为这个项目论证了很长时间。但张华另有任务,没有参加项目竞争。正式答辩当天上午,领导突然通知他下午去参加答辩。

  临危受命的张华用一上午时间做了8个课件,鞋带都没来得及系好,便气喘吁吁地跑到答辩现场,最终获得辐射组答辩第一名。

  这些成绩的背后,是日复一日、一点一滴的积累。张华始终认为,做科研,只有长期静心积淀,才能保证在关键时候拿得出来。因为乐在其中,所以修炼日深;因为乐在其中,所以张华能感受到科研中隐藏的幸福。

  “做科研时会有一种幸福感,这种幸福感是一种高调的奢华。当我郁闷或烦乱的时候,看几篇好文献就会感到安宁,感觉自己在与世界最顶尖的科学家交流,所有的不悦都会荡然无存。”说到这些,张华的脸上露出轻松的神态。

  “‘静下心来,就能做出很多事,是张老师对我们说得最多的话。”张华的学生冯伟伟说。

  这些年来,张华先后获得中国科协“求是”杰出青年奖、国务院国家自然科学奖二等奖,入选国务院“百千万人才工程计划”。

  漫漫科研路上,张华正带领他的团队,以愚公移山的精神,以将革命进行到底的姿态,向着中国航天更深远的未来冲锋。

  “神舟十二号,我是曙光!”

  “神舟十二号,我是曙光!”

  对于在轨航天员来说,“曙光”意味着在距离地球400公里高度的太空中获得航天员系统岗位人员的全力支持。

  不仅如此,在空间站阶段首次出舱活动中,“曙光”指引着他们行走太空的每一步。

  在出舱活动直播镜头里,“曙光”指挥全程给在轨航天员发布口令,在他身边,有一排穿着蓝色试验服的岗位人员,不断地相互交流,他们均属于出舱活动支持小组。为了这次出舱活动的顺利实施,他们付出了诸多心血。

  “新型组织指挥模式非常高效!”

  针对空间站阶段出舱活动任务复杂难度大的特性,2021年3月4日成立汇集航天员系统、空间站系统和测控系统的相关责任总师和岗位支持人员组成的出舱活动联合专班。专班由航天员系统牵头,航天员系统总设计师黄伟芬任专班组长。 由20余人组成的专班在黄伟芬的带领下,完成了神舟十二号任务航天员出舱活动实施总体方案、出舱活动故障预案、正常情况下协同程序、应急处置协同程序和最低出舱条件放行等相关顶层设计方案,作为实施出舱活动依据。

  专班成员进行了40余次的充分讨论、推演和集成办公,在此过程中,配合愈加默契。他们和乘组航天员在虚拟现实模拟器、出舱活动程序训练模拟器、模拟失重训练水槽进行了10余次的演练,乘组航天员在轨期间也演练了数次。

  专班确定了出舱任务实施的新工作模式,成立出舱活动支持小组,成员由专班成员抽调组成,在出舱活动实施中给航天员提供支持,并提出决策意见。黄伟芬任小组组长,航天员系统一名教员担任出舱活动专项指挥,代号“曙光”,沿用的是航天员系统调度的代号。此外,空间站系统调度代号“天和”,测控系统调度代号“北京”。

  当航天员准备执行出舱任务时,从核心舱进入节点舱并关上两舱之间的双向承压舱门开始直到出舱活动任务完成返回核心舱并关上两舱之间的双向承压舱门结束,这段过程由“曙光”指挥全程实施。

  在新型组织指挥模式下,此次出舱任务呈现出跨系统、跨部门、舱内外配合,天地协同,在轨航天员“01”聂海胜、“02”刘伯明、“03”汤洪波和地面“曙光”“天和”“北京”六方联动的特点。

  “如果后续时间不够,做不完的话能不能取消部分工作?”任务进行过程中,有领导关切地问。

  “您放心,我们一定能完成所有既定任务!航天员不说放弃,我们就绝不放弃!”出舱活动支持小组组长黄伟芬言语间充满自信。“正是由于前期我们出舱活动专班一起开展了大量的工作,彼此之间才能配合默契,沟通有效,节约了时间。”

  任务结束后,乘组航天员也对此次新型指挥模式给了大大的赞,刘伯明说:“出舱过程中遇到问题,没想到你们几个人两分钟内就给出意见。这个模式非常高效!”

  “出舱活动一开始,时间就比预计的晚”

  “曙光”指挥王焰磊清晰果断的口令响彻整个太空,在轨航天员与他配合默契,出舱任务圆满完成。他也随之成为“网红”。他说任务结束后,一开手机,发现有200多个来自同学朋友亲人的微信祝贺,他们都以他为荣。

  王焰磊是中国航天员中心航天员选拔训练室主任,也是该中心最年轻的“80后”室主任。有人称赞他说:“这么年轻就当主任,载人航天事业发展有活力!”他从事教员工作16年,并担任过“神舟七号”任务出舱活动训练主教员,有着丰富的经验和临危不乱的处置能力。

  在出舱前几天,王焰磊和航天员系统总体岗一起,与空间站系统和测控系统的岗位人员根据任务当天的测控弧段,对整个任务流程进行反复复核,明确每条指令发送的时间点、重要事件的时间点以及逻辑顺序。

  可没想到,出舱活动一开始,他就遇到当头一棒。由于太空复杂因素,航天员出舱前准备的时间比预计的延长了半小时左右,出舱活动时间因此也要往后顺延,意味着之前拟定好的时间节点和事件全被打乱了,所有测控弧段要做的事都得重新评估和调整,这对指挥的节奏把握能力提出了严峻考验。

  现场有人着急地说:“不然催航天员动作加快点?”“不行,没有充分的准备,必然会给后续工作带来安全隐患,也会给航天员造成心理压力。”王焰磊坚决否定了这一要求。“我太熟悉航天员对哪些操作程序需要花费多长时间,能做到什么程度,我们会据此进行相应调整。”

  果不其然,在后续进程中,航天员在出舱过闸段,把耽误的时间又抢回20分钟左右,一系列动作十分流畅,这归功于在地面上进行的多次出舱活动程序训练。为了模拟太空失重环境,该训练模拟器使用一套可以往三个维度移动以及自转的悬吊设备,将身穿舱外服的航天员悬吊起来进行空间站出舱活动舱外服和节点舱的单机操作训练、出舱流程及故障模式出舱流程训练等。

  王焰磊的眼神紧随在轨航天员的一举一动,在关键时刻给予温馨提示。“03”航天员汤洪波在进行应急返回演练过程中,需防止磕碰风险,王焰磊从各路视频图像中综合观察,及时告知。“‘03注意身体姿态向下控制,避免头部磕碰。”“‘03注意保护面窗,泛光灯距头部太近。”……伴随着他的一路叮嘱,汤洪波以最快速度攀爬回舱口,并进入节点舱。

  当“02”航天员刘伯明将舱外操作台从机械臂拆除时,遭遇了“拦路虎”。

  由于在太空,物体的质心偏高,一米多长的操作台摇摆不定,加上航天员没有着力点,操作起来非常费力。王焰磊先后试着让汤洪波固定刘伯明或让汤洪波替代刘伯明操作都没成功。

  这时,刘伯明灵机一动,跟指挥王焰磊说:“曙光,按出舱流程操作试试?”旁人可能听不懂该术语,王焰磊心领神会。原来刘伯明指的是按之前操作台出舱时的安装流程将其逐段分解拆除再进行组装,而非原计划整段拆除和安装,这样就降低了质心,稳定性会好些。

  王焰磊迅速跟出舱支持小组的空间站岗位人员确认技术状态,同步分析此时舱外的安全绳够不够用,随即請示组长黄伟芬,在组长决策可以按此实施后及时发出指令:“神舟十二号,将操作台进行拆解,使用两条安全带分别固定,在确保安全的情况下进行操作。”口令下达完毕后,空间站正好飞出测控区。11分钟后再次进入测控区时,刘伯明已经将操作台拆除并安装到节点舱门口的舱外工具箱上。

  在他们的完美配合下,出舱活动的既定工作悉数完成,直到航天员安全进入核心舱,王焰磊一直悬着的心才算真正放下来。一天下来,王焰磊顾不上吃饭,连水都不敢喝一口,其间,只在某次出测控区时间较长时,出去透了口气。“我们需要关注的点太多,航天员的每项操作、任务进程、可能出现的异常以及影响,还要根据测控弧段及时调整流程。压力还是挺大的。”王焰磊介绍说。

  任务结束后,刘伯明说:“指挥很到位,口令清晰、明确,关注点很细致,对我们的支持、提示和决策都很及时正确!”

  “舱外服能支撑7个小时的舱外活动吗?”

  神舟十二号乘组还对航天服工程室主任、航天员系统副总设计师张万欣表示了感谢:“两套舱外服特别棒,性能特别出色。感谢你们!”

  执行出舱活动前,舱外服支持岗对在轨舱外服和其舱载设备均进行了24小时测试,确保供氧、供电、供水、通信等功能正常。尤其服装气密性检查是重点项目,直接影响到任务的成败甚至航天员的生命安全。

  为了确保航天员操作快捷无误,舱外服支持岗提前一天把所有物资和设备所处的位置、象限、产品编号等写成任务清单,上传给航天员。

  原计划6小时的出舱活动延迟了一个小时,当出舱活动进行到5小时后,大家开始担心,服装还能不能保证7小时?

  同为支持小组成员的张万欣淡然一笑:“没问题。”

  因为他们有备而来。为了实时监测舱外服消耗品余量,岗位人员开发了一个消耗品预测分析软件,通过监测现有数据来预测后续工作时长。防止万一软件出现故障,他们还同步进行手动测算。经预测后发现,此时在执行出舱任务的两套服装均能保证8小时以上时长,而事实也验证了这一结论。

  出舱活动当天,在地面航天员支持厅,一套崭新的乳白色舱外服成为全场的焦点之一。他们同步准备了电子产品桌面联试现场、舱外服和舱载设备整体伴飞现场,防止任务中服装出现问题,及时进行天地同步排故。

  舱外服岗位人员田长盛说:“新一代‘飞天舱外服从立项到现在,走过了8年时间。经过了无数次测试和优化改进,这次任务中完美亮相并圆满完成任务,让我们研制团队深感兴奋和欣慰。在出舱活动整个过程中,我们也一点都不紧张,因为我们对自己的服装非常有信心。”

  出舱活动手册是航天员操作宝典

  如果把出舱活动比作一部微电影的话,航天员系统总体岗相当于此次出舱活动的总编剧,担任整个出舱活动任务的总体设计和出舱活动手册的编制。

  出舱活动操作手册是航天员在整个出舱过程中需要严格遵守的行动指南。一共有8册800来页,总体室主任设计师王在编写了其中的5册,700页左右。王在笑称“编写这些手册快要了半条命”。由于时间紧,任务重,产品状态定得晚,他要跟各系统协调,核实狀态,反复修改,牵一发则动全身,改到他都快崩溃了。这一年,他没日没夜地泡在办公室里,实在太困了就坐椅子上睡几个小时,两三天不回家是常态,最长一次连续五天没离开过办公室,头发都熬白了好多根。

  王在和出舱有着深厚的渊源。他曾参与编写神舟七号任务的出舱活动手册,作为志愿者以身试险参加了第一代“飞天”舱外服低压试验,作为试验指挥参加了新一代“飞天”舱外服低压试验。他对出舱流程再熟悉不过了。

  出舱当天,总体岗人员也在一直全程关注,记录航天员在轨工作完成情况和反馈信息,便于后续优化调整协同工作模式。王在说:“任务成功,欢欣鼓舞,倍感自豪!”

  环控生保助力出舱安全

  舱外服是航天员太空漫步的护身铠甲,但航天员从舱内的正常大气压环境走向舱外真空环境,需穿过节点舱进行过渡,将节点舱分三步逐步泄压到真空状态,才能打开舱门出舱。同理,返回节点舱后分三步逐步复压到常压状态,航天员才可以脱掉舱外服。

  节点舱内泄复压、出舱前后在舱内为航天服提供氧气供应、服装制冷等多项支持工作主要由环控生保出舱保障子系统完成。最难的工作是压力和氧浓度调控,由于在节点舱泄压阶段,舱外服要用氧气进行大流量冲洗,舱内氧浓度就会增加。

  但是既要防止氧浓度过高带来火灾风险,又要防止氧浓度过低影响航天员呼吸,氧浓度必须控制在规定数值内进行精密调控。但是舱容较小,压力变化大,要控制在一个这么小的范围内,难度很大。

  为此,岗位人员反复做实验,计算各种工况下的压力、氧浓度数值,制定曲线表研究规律并精确进行预调控。为完成好空间站首次出舱保障任务,环控生保技术组全员一轮轮推演程序、一遍遍故障模拟及对策验证,不放过任何疑点,利用地面组合体试验平台就进行了4次全流程验证。“通过预控,出舱当天氧分压完全按照设计预期,沿着规划路线直奔靶心,正中十环。”该中心航天环控生保室主任卞强说。

  当3名航天员在核心舱胜利会师,标志空间站首次出舱任务圆满成功后,还来不及沉浸在胜利的喜悦里,中国航天员中心相关岗位人员便召开出舱活动问题复盘分析会,在成绩面前找不足,盯住问题隐患,丝毫不遮不掩,分析出数十个需要改进的地方,分工负责、拉条挂账,定好时间期限,确定标准进度,一切又恢复到了紧张的参试状态。
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