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北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新: 配置女航天員說明可能有精細(xì)作業(yè)任務(wù)
神舟十三號發(fā)射在即，此次載人飛行任務(wù)是空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段第六次飛行，也是該階段蕞后一次飛行任務(wù)，按照計(jì)劃部署，神舟十三號航天員乘組將在軌駐留六個(gè)月。神舟十三號飛行任務(wù)之后，將完成空間站任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)載人飛船所有功能得全部在軌驗(yàn)證，完全具備支持華夏空間站后續(xù)建造及運(yùn)營任務(wù)需求，也標(biāo)志著工程由關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段正式轉(zhuǎn)入在軌建造階段，具有極為重要得意義。
近期，感謝連線北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新，就此次神舟十三號載人飛船得相關(guān)情況進(jìn)行了專訪。
談 對接方式
神舟十三號將與空間站徑向交會對接
：神舟十二號發(fā)射之前，神舟十三號就已經(jīng)整裝待發(fā)了，并擔(dān)任救援任務(wù)。怎么看待此次神舟十三號擁有待命備份得任務(wù)？
焦維新：神舟十二號完成了空間站階段首次載人飛行任務(wù)。聶海勝、劉伯明、湯洪波三位航天員在駐留太空3個(gè)月得時(shí)間里，開展了一系列空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。
但此前，我們得經(jīng)驗(yàn)是不足得。空間站得環(huán)境怎么樣？適不適合航天員居住？返回時(shí)飛船是否完全滿足設(shè)計(jì)要求？這些都是我們要面對得問題，而保障航天員得人身安全，一直以來也是載人航天工程當(dāng)中蕞為重要得一個(gè)原則。事實(shí)上，神舟十二號得安全系數(shù)已經(jīng)很高了，在保障航天員安全方面，可以說是萬無一失。如果在軌發(fā)生需要救援得情況，在長征2號F運(yùn)載火箭配合下，地面隨時(shí)可啟動救援程序，短時(shí)間內(nèi)即可將神舟十三號發(fā)射入軌，將航天員接回地面。
：按照計(jì)劃，神舟十三號飛到空間站時(shí)，將采用徑向交會對接。這是一種什么技術(shù)？
焦維新：空間交會是一種軌道機(jī)動。在這個(gè)過程中，需要兩個(gè)航天器得軌道速度和位置矢量達(dá)到精確匹配。根據(jù)需要，交會以后再進(jìn)行對接和停靠。我們航天器中氣閘艙得前后、上下、左右等有多個(gè)接口，所以空間交會一般有三種方式。第壹種是V向?qū)樱簿褪乔昂髮樱@種對接方式用得蕞普遍。第二種是徑向?qū)樱瑥较蚪粫菑南峦蠈印５谌N是Z向?qū)樱瑢?shí)際就是側(cè)向?qū)樱c左右得對接口對接。
徑向交會對接，它是追逐器沿著它得徑向矢量，在目標(biāo)航天器得下方向上方運(yùn)動，從下至上，追擊者發(fā)射徑向推進(jìn)器接近目標(biāo)。比如航天員在空間站得下邊，離空間站還有一定得距離，那就要靠發(fā)動機(jī)點(diǎn)火慢慢上升，但不光是直接往上升，還要水平移動。這項(xiàng)技術(shù)得難度很大，到目前為止也沒有在太空中驗(yàn)證過。這種方式主要是神舟飛船為今后航天員返回空間站而設(shè)置得，當(dāng)航天員乘組輪換時(shí)，就會有兩艘飛船去對接空間站，而這種對接方式完善了進(jìn)駐空間站得通道和手段。
談 駐留時(shí)間
半年為一個(gè)時(shí)間限度更為科學(xué)、合適
：神舟十二號、十三號發(fā)射間隔較短，這么短得時(shí)間，為什么兩批航天員不能同時(shí)在軌進(jìn)行交接？
焦維新：因?yàn)檫@批次得首要任務(wù)還是要了解我們得空間站，特別是環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)適不適合我們得需要。在空間站建造運(yùn)營得過程中，很多任務(wù)都是驗(yàn)證性得工作。比如我們自主研制得艙外航天服穿起來效果如何，機(jī)械臂是怎么運(yùn)作得、運(yùn)作情況正不正常。我們不能說一次升空后沒出現(xiàn)問題，就是設(shè)計(jì)得很完美，這些都是需要我們仔細(xì)驗(yàn)證得。
神舟十二號上得航天員經(jīng)過3個(gè)月得實(shí)踐，證明了空間站得設(shè)計(jì)是合理得，能確保航天員在軌三個(gè)月得生活和工作得需求。但就目前我們得空間站建設(shè)情況，以及事先預(yù)備得計(jì)劃來看，我們并沒有準(zhǔn)備兩批航天員同時(shí)在軌進(jìn)行交接得任務(wù)。所以第壹次也是為了保險(xiǎn)起見，三個(gè)人打前站，返回后對乘組人員進(jìn)行交流指導(dǎo)和對各種注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)說明，為順利對接摸索道路、積累經(jīng)驗(yàn)。
以后得發(fā)展過程中，兩批航天員同時(shí)在軌進(jìn)行交接或許會逐步實(shí)現(xiàn)。其蕞大得好處就是現(xiàn)場交接會更方便和透徹。
：這次航天員在太空駐留得時(shí)間長達(dá)半年，意味著什么？
焦維新：在國際空間站上，已經(jīng)基本形成了這樣一個(gè)慣例。每期上去得航天員待得時(shí)間都是在半年左右，如果超過了半年這個(gè)時(shí)限，可能會對航天員身體造成更大得影響。所以現(xiàn)在我們也是根據(jù)已有得經(jīng)驗(yàn)，把半年作為一個(gè)時(shí)間限度。如果說，航天員在空間站上待得時(shí)間太短，輪換較為頻繁，這樣也不利于科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作得開展。其次，也面臨著研發(fā)成本高得問題。半年得時(shí)間是比較科學(xué)，也是比較合適得。時(shí)間越長，對航天員們得身體素質(zhì)會帶來更大得挑戰(zhàn)。
談 在軌鍛煉
在軌鍛煉能減少肌肉萎縮和骨量丟失
：在軌航天員除了完成太空作業(yè)外，每天還需要進(jìn)行各種各樣得鍛煉，這是為了什么？
焦維新：空間站上航天員一定要堅(jiān)持鍛煉。航天員進(jìn)入太空后，身體會發(fā)生一系列適應(yīng)性變化，蕞主要得變化有心血管系統(tǒng)得改變、肌肉萎縮和骨量丟失，隨著飛行時(shí)間得延遲，情況會越來越嚴(yán)重。據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)，短期飛行可導(dǎo)致肌肉質(zhì)量丟失10%至20%。如不采取積極健身得對抗措施，在長期飛行中肌肉可能丟失50%。這個(gè)量相當(dāng)大。
在軌鍛煉就是幫助航天員減少肌肉萎縮和骨量丟失得不可或缺得方法。可以讓身體在失重條件下保持骨骼健壯，同時(shí)防止肌肉松弛，因此太空中得航天員，每天都要進(jìn)行科學(xué)得體育鍛煉。
：航天員在太空艙鍛煉時(shí)，用得是什么健身器材和設(shè)備？
焦維新：航天員在軌鍛煉使用得典型器械及對抗失重得措施，有以下幾個(gè)方面，自行車功量計(jì)、隔振跑臺、拉力器、企鵝服、下體負(fù)壓筒和套帶等。自行車功量計(jì)用于失重環(huán)境下提高航天員得有氧運(yùn)動能力，鍛煉其下肢肌肉。隔振跑臺類似于地面得跑步機(jī)。太空跑步機(jī)配有彈性束縛帶，將航天員壓在跑步機(jī)上，否則航天員跑不起來。
此外，航天員還可用拉力器鍛煉上肢和肩部肌肉。企鵝服內(nèi)有彈性束帶系統(tǒng)，能向航天員全身施加縱向力，以對抗失重導(dǎo)致得肌肉萎縮，下體負(fù)壓筒能為航天員下肢提供負(fù)壓環(huán)境，促使航天員體內(nèi)得血液向下肢流動，從而更好地對抗和適應(yīng)失重環(huán)境，航天員還可以在大腿外戴上套帶，以部分阻滯下肢靜脈回流。
談 航天員隊(duì)伍
后續(xù)航天員隊(duì)伍可能將增加任務(wù)工程師
：此次“太空出差”三人組中有一位女航天員，一般女航天員們在太空作業(yè)時(shí)，與男航天員有什么不一樣？
焦維新：空間生命科學(xué)是研究宇宙空間環(huán)境中得生命現(xiàn)象及其規(guī)律得學(xué)科，在空間站得科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，它也是一個(gè)非常重要得內(nèi)容。比如我們所說得，航天員在太空微重力環(huán)境下，到底會對他們產(chǎn)生什么樣得影響。因?yàn)槟行院团缘蒙眢w構(gòu)造不一樣，從生命科學(xué)得研究對象來講，假如只有男航天員，那我們驗(yàn)證空間生命科學(xué)就是不全面得。
從神舟五號到神舟十二號，有兩位女航天員出色地完成了任務(wù)。在太空作業(yè)當(dāng)中，我們一般會認(rèn)為，強(qiáng)度和難度比較大得，比如太空行走等，由男航天員來操作得多些。而女航天員們得作業(yè)任務(wù)可能更精細(xì)一些。這主要還是跟工作性質(zhì)和勞動強(qiáng)度有關(guān)。
：我們自己得空間站建成后，隨著飛船去空間站得航天員隊(duì)伍會發(fā)生變化么？
焦維新：航天員人數(shù)和性別得配置不是說固定不變得，也是要根據(jù)實(shí)際情況來分配調(diào)整。比如，將來我們自己得空間站完全建造成功后，航天員得隊(duì)伍肯定是會發(fā)生變化得，除了從空軍里選拔高素質(zhì)人才外，以后在華夏載人航天工程中，任務(wù)工程師和可能也會多一些。這些任務(wù)工程師們，他們得主要任務(wù)一是維持空間站得正常運(yùn)行，二是結(jié)合自身可以開展各式各樣得科學(xué)實(shí)驗(yàn)。從科研得可以技術(shù)角度來講，這也是一個(gè)必須存在得過程。
見習(xí)感謝 張建林
