中國空間站示意圖。
航天員進(jìn)行模擬失重水槽出艙活動訓(xùn)練。
以上圖片均為中國航天員科研訓(xùn)練中心提供
5月28日，神舟十八號乘組圓滿完成第一次出艙活動，完成了空間站空間碎片防護(hù)裝置安裝、艙外設(shè)備設(shè)施巡檢等任務(wù)。除了出艙，還有許多任務(wù)正在進(jìn)行，考驗(yàn)著航天員的各方面素質(zhì)。
不少讀者好奇，要想成為一名遨游太空、逐夢星辰的航天員，需要哪些能力？我們約請中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計師黃偉芬進(jìn)行解讀。
——編者
人類自古就有飛天的夢想，中國的“嫦娥奔月”、古希臘的“代達(dá)羅斯飛日”等各種膾炙人口的神話傳說，無一不寄托著人類認(rèn)識和征服太空的美好憧憬。進(jìn)入現(xiàn)代以來，航天員成為人類開拓太空之路的先鋒和世人敬仰的英雄。經(jīng)常有人會問，航天員的“超能力”從何而來？他們是怎樣練成的？
航天員是一個充滿挑戰(zhàn)的職業(yè)，工作環(huán)境特殊、職業(yè)技能復(fù)雜、飛行任務(wù)艱巨，需要在嚴(yán)格科學(xué)選拔基礎(chǔ)上，通過全面系統(tǒng)訓(xùn)練進(jìn)行長期培養(yǎng)。30多年來，從首飛航天員完成單人單天飛行任務(wù)，到航天員乘組完成180多天空間站長期駐留任務(wù)，中國載人航天不斷挑戰(zhàn)新高度；從突破出艙活動技術(shù)、完成首次太空漫步，到出艙完成空間站組裝建造與維修等復(fù)雜作業(yè)任務(wù)、常態(tài)化開展空間站出艙活動，中國航天員每一次出征都不辱使命。我們創(chuàng)建了具有中國特色的完備的航天員選拔與訓(xùn)練技術(shù)體系，具備選拔訓(xùn)練航天駕駛員、航天飛行工程師和載荷專家三種不同類別航天員的能力，能夠選拔訓(xùn)練滿足不同飛行任務(wù)需要的飛行乘組。
八大類百余項(xiàng)訓(xùn)練，從難從嚴(yán)系統(tǒng)練就“超能力”
空間站任務(wù)艱巨復(fù)雜，航天員飛行時間長達(dá)3到6個月，對其身體素質(zhì)、知識技能、應(yīng)急決策與處置能力、心理調(diào)適能力等都提出了極高要求。因此，航天員必須接受全面系統(tǒng)的訓(xùn)練，在思想、身體、心理、知識儲備和操作技能等方面具備執(zhí)行飛行任務(wù)的能力，做好執(zhí)行任務(wù)的準(zhǔn)備。
航天員系統(tǒng)本著“從難從嚴(yán)、從實(shí)戰(zhàn)出發(fā)、試訓(xùn)一體”的原則，設(shè)計實(shí)施了八大類百余項(xiàng)訓(xùn)練科目。這些科目包括基礎(chǔ)理論訓(xùn)練、體質(zhì)訓(xùn)練、心理訓(xùn)練、航天環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練、救生與生存訓(xùn)練、航天專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練（包括出艙活動技術(shù)訓(xùn)練、交會對接技術(shù)訓(xùn)練、空間站技術(shù)訓(xùn)練、貨運(yùn)飛船技術(shù)訓(xùn)練、載人飛船技術(shù)訓(xùn)練、空間實(shí)（試）驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練等）、飛行程序與任務(wù)模擬訓(xùn)練、大型聯(lián)合演練等。除了訓(xùn)練科目，航天員還會參加人船聯(lián)試、人船站地聯(lián)試、長期載人綜合模擬驗(yàn)證試驗(yàn)、出艙活動水下驗(yàn)證試驗(yàn)、工效學(xué)評價試驗(yàn)等各類工程研制試驗(yàn)活動，并深度參與飛行手冊和預(yù)案編寫，不斷強(qiáng)化提升綜合實(shí)戰(zhàn)能力。
虛實(shí)結(jié)合貼近實(shí)戰(zhàn)，多維度練就過硬出艙本領(lǐng)
出艙活動訓(xùn)練，是空間站任務(wù)航天員最重要、難度最大、最復(fù)雜的訓(xùn)練科目，包括出艙活動理論、操作技能和出艙程序訓(xùn)練。出艙活動理論訓(xùn)練涉及出艙活動技術(shù)基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)、艙外服等內(nèi)容，通過授課方式進(jìn)行。操作技能和出艙程序訓(xùn)練利用各類模擬器進(jìn)行，既有正常工況下的操作，也有應(yīng)急故障處置操作；既有常壓環(huán)境下的訓(xùn)練，也有模擬失重環(huán)境和低壓環(huán)境下的訓(xùn)練。
模擬失重水槽出艙活動訓(xùn)練最廣為人知。在訓(xùn)練時，通過浮力配平，航天員身著水下訓(xùn)練服，在模擬太空失重狀態(tài)下，用雙手控制身體姿態(tài)，完成艙外轉(zhuǎn)移、上下機(jī)械臂、設(shè)備組裝等操作。水下訓(xùn)練不僅需要體能和力量，也需要技巧。比如，登上機(jī)械臂腳限位器是一個技巧性非常強(qiáng)的操作，航天員無法通過眼睛直接看到腳限位器的位置，只能借助手腕上的反光鏡進(jìn)行觀察。這就需要航天員手握環(huán)形扶手控制身體姿態(tài)，反復(fù)練習(xí)登上腳限位器的動作。
10帕低壓環(huán)境出艙活動訓(xùn)練，是每一名執(zhí)行出艙活動任務(wù)的航天員必須接受的一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的高風(fēng)險訓(xùn)練。訓(xùn)練時，如果低壓訓(xùn)練服或其他設(shè)備出現(xiàn)問題，有可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。因此，這不僅是出艙程序和操作技能訓(xùn)練，更是對航天員心理的考驗(yàn)。
除水槽訓(xùn)練外，航天員還須在配有氣浮懸吊裝置的訓(xùn)練模擬器上進(jìn)行出艙過閘和返回過閘程序及操作訓(xùn)練。訓(xùn)練中，氣浮懸吊裝置可使航天員在身著笨重的常壓訓(xùn)練服的情況下移動身體完成相關(guān)操作，幫助航天員掌握相關(guān)程序和操作技能。
虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練器，是航天員進(jìn)行出艙活動協(xié)同訓(xùn)練的重要設(shè)施。訓(xùn)練時，兩名出艙航天員佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，艙內(nèi)航天員使用機(jī)械臂操作臺控制機(jī)械臂，三人協(xié)同完成出艙活動模擬訓(xùn)練。航天員可沉浸式體驗(yàn)在艙壁上行走、乘坐機(jī)械臂轉(zhuǎn)移，可俯瞰地球，也可仰望星空。逼真的“艙外環(huán)境”給航天員一種身臨其境的視覺沖擊和心理體驗(yàn)。
極端環(huán)境真實(shí)磨煉，全方位練就超強(qiáng)團(tuán)隊(duì)救生能力
出艙，不僅僅是在太空。航天員返回地面后，尤其是應(yīng)急返回后，如果救援人員不能按時到達(dá)，就需要自主出艙。因此航天員必須接受救生與生存訓(xùn)練，具備在惡劣環(huán)境下生存的能力。
在救生與生存訓(xùn)練中，沙漠生存訓(xùn)練和海上救生訓(xùn)練難度很高。在沙漠訓(xùn)練中，航天員要在地表溫度高達(dá)近75攝氏度的沙漠中獨(dú)立生存兩天，經(jīng)受大風(fēng)揚(yáng)沙、烈日高溫、降雨降溫等惡劣氣象條件考驗(yàn)，自主搭建帳篷、分配寶貴的應(yīng)急水資源與食品資源，并完成救生設(shè)備使用考核。
海上救生訓(xùn)練包括海上自主出艙、海上生存、海上救援船救援、直升機(jī)懸吊營救訓(xùn)練等科目。航天員先要在狹小悶熱的返回艙內(nèi)完成出艙前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，之后攜帶救生物品出艙、爬上救生船、發(fā)出求救信號、開展各種生存活動。在一望無際、波濤洶涌的海面上漂流5小時，陽光暴曬加之海水冰涼，會引發(fā)眩暈、嘔吐等生理反應(yīng)。航天員需要克服各種困難完成訓(xùn)練任務(wù)，掌握救生技能，更要磨煉堅忍不拔的意志品質(zhì)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的凝聚力與協(xié)同配合能力。
情緒相容選訓(xùn)結(jié)合，科學(xué)練就心理調(diào)適能力
航天飛行是一項(xiàng)高風(fēng)險的活動，航天員承受著巨大的心理負(fù)荷，尤其是長期載人飛行需要航天員具有良好的心理調(diào)適能力，航天員心理選拔與訓(xùn)練尤為重要。
與救生生存訓(xùn)練相比，心理訓(xùn)練中的狹小密閉環(huán)境睡眠剝奪訓(xùn)練同樣極具挑戰(zhàn)。在這項(xiàng)訓(xùn)練中，航天員要在不足6平方米的小房間內(nèi)、連續(xù)72小時睡眠剝奪的情況下，完成多項(xiàng)生理、認(rèn)知、情緒等測試以及相關(guān)任務(wù)。睡眠剝奪對人的認(rèn)知、情緒、操作等身心狀態(tài)影響非常大，讓航天員體驗(yàn)到極端情況下的身心狀態(tài)，磨礪堅決完成任務(wù)的戰(zhàn)斗精神，被公認(rèn)為航天員訓(xùn)練中最具挑戰(zhàn)性的科目之一。此外，心理訓(xùn)練還包括心理放松、心理表象、心理調(diào)適、心理相容性訓(xùn)練及結(jié)合性心理訓(xùn)練等多個科目，幫助航天員掌握心理放松與調(diào)適技能，提升航天員心理穩(wěn)定性與心理相容性，更好執(zhí)行長期在軌飛行任務(wù)。
超重、失重、振動、旋轉(zhuǎn)等訓(xùn)練，練就超強(qiáng)航天環(huán)境耐力適應(yīng)性
載人航天飛行中航天員要承受超重、失重、噪聲、振動、旋轉(zhuǎn)、著陸沖擊等各種環(huán)境因素的影響，而人對航天環(huán)境的耐力和適應(yīng)性個體差異很大，因此必須進(jìn)行航天環(huán)境適應(yīng)性選拔和訓(xùn)練，這是航天員選拔訓(xùn)練中最具特色的項(xiàng)目之一。通過選拔，挑選出對航天環(huán)境耐力較好的候選者進(jìn)入航天員隊(duì)伍，之后必須每年定期進(jìn)行訓(xùn)練以保持較高的耐力水平，提高適應(yīng)能力。
超重訓(xùn)練中，巨大的離心機(jī)模擬飛船上升及返回期間的超重曲線，使航天員最高要承受8倍于自身體重的壓力，帶來肌肉變形、黑視乃至意識模糊等生理挑戰(zhàn)。航天員手握中止訓(xùn)練按鈕，但多年來沒有一名航天員按下這個按鈕。
空間運(yùn)動病是航天員入軌后3天內(nèi)的高發(fā)問題。說是病，其實(shí)是進(jìn)入失重狀態(tài)下的一種生理反應(yīng)，人會感到眩暈、面色蒼白、出汗，嚴(yán)重時會嘔吐，與我們平時暈車、暈船相似。航天員發(fā)生空間運(yùn)動病概率的高低與其前庭器官對運(yùn)動刺激的耐受能力密切相關(guān)。因此，候選者要接受嚴(yán)格的前庭功能檢查，排除運(yùn)動病史、前庭功能不正?；蚯巴ツ土Σ畹葐栴}后，進(jìn)行專門訓(xùn)練。訓(xùn)練中，航天員要在旋轉(zhuǎn)的座椅上接受頭部前后左右擺動等強(qiáng)烈前庭刺激，以提升前庭功能，預(yù)防空間運(yùn)動病。
航天專業(yè)任務(wù)模擬，練就過硬處置能力
執(zhí)行空間站任務(wù)時，航天員要對空間站組合體運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控管理、維護(hù)維修，完成大量站務(wù)管理、物資管理、空間實(shí)（試）驗(yàn)等工作，需要掌握學(xué)科門類眾多的知識和技能。比如，航天員在軌使用的各類飛行手冊有70多冊，共計約390萬字。航天員要熟知這些內(nèi)容，當(dāng)需要時能快速查找，對關(guān)鍵內(nèi)容更是爛熟于心。因此，航天員需要進(jìn)行大量空間站技術(shù)、空間實(shí)（試）驗(yàn)技術(shù)等航天專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練。
在執(zhí)行任務(wù)前，還要利用空間站組合體模擬器開展組合體全程序模擬訓(xùn)練。航天員要在組合體模擬器內(nèi)完成為期兩周的全任務(wù)模擬訓(xùn)練，從加熱食品到使用大小便收集裝置，從維護(hù)環(huán)控生保系統(tǒng)到開展試驗(yàn)研究，從鍛煉身體到與地面通信交互，覆蓋在軌執(zhí)行任務(wù)時的所有通用操作。這既是訓(xùn)練也是一次綜合大考，有助于航天員將學(xué)到的各種知識融會貫通，協(xié)同配合更為默契，為執(zhí)行飛行任務(wù)做好萬全準(zhǔn)備。
寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。航天員訓(xùn)練是一個漫長的征程，是航天員提高身心素質(zhì)、磨煉意志、獲得豐富學(xué)識與職業(yè)技能的過程，也是一個連續(xù)不斷全面提高職業(yè)素養(yǎng)的過程。航天員不僅在飛行前要進(jìn)行訓(xùn)練，在飛行中也要進(jìn)行復(fù)習(xí)性、維持性、新增的、地面無法真實(shí)操作的任務(wù)等相關(guān)訓(xùn)練，例如出艙活動前，航天員須身穿艙外服進(jìn)行在軌訓(xùn)練。在完成航天飛行之后，還要繼續(xù)訓(xùn)練，為參加下次飛行做好準(zhǔn)備。對于航天員來說，千錘百煉，學(xué)無止境，只要不退役，訓(xùn)練就不會中止！
（作者為中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計師）
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《航天員出艙活動醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)》：黃偉芬主編；中國宇航出版社出版。
《航天員選拔訓(xùn)練與飛行任務(wù)準(zhǔn)備》：埃里克·希德豪斯著，黃偉芬譯；國防工業(yè)出版社出版。
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