2023学年完整公开课版文本：Astronomythescienceofthestar

Unit4Astronomy：thescienceofthestar航天员航天术语

航天员－－乘坐航天器进入太空飞行的人员为航天员。航天员有职业和非职业两类，一般分驾驶员、任务专家和载荷专家，或指令长、驾驶员、随船工程师，飞行工程师。最近出现了以旅游为目的的游客航天员。航天员是开拓太空之路的先锋，作为一名航天员需要具有崇高的献身精神、高深的学识水平、非凡的工作能力、优秀的环境耐力、良好的心理素质和健康的身体条件。

什么人可以成为航天员

既然人类一定要进入太空，那么，一个人具备什么条件才能成为船天员呢？要成为航天员，首先要有良好的身体素质，因为航天员在进入太空或返回地面的过程中，要克服航天器飞行时的力学环境、太空的物理环境和航天器的狭小空间环境等特殊环境下的重重困难，适应这种环境的考验，航天员的身体和综合素质十分重要。因此，有幸成为航天员的人可谓凤毛麟角。

百里挑一

载人航天活动对于航天员的生理和心理均有严格的要求。航天医学专家根据航天任务及其对各类航天员不同的要求，制定相应的选拔项目、内容和标准化。一般包括基本资格审查、临床医学检查、生理机能选拔、心理选拔、特殊环境因素耐力和适应性选拔等。航天员的选择标准和条件在各个国家基本相同，特别是身体素质的要求是一样的。

美、苏早期航天员的选拔标准和方法有许多共同点；航天员均选自歼击机飞行员；航天员的选拔均以飞行员选拔为基础；所规定的选拔项目几乎相同。选拔淘汰的比例大约是1：100。美国“水星”任务第一批航天员7名，是从500名军用飞机飞行员中选出的。苏联的第一批航天员20名，是从3000多名飞行员中选出的，后来又有8名淘汰，实际上参加飞行的只有12名。

在性别方面，航天员主要是以男性为主。在第一个女航天员瓦伦蒂娜·捷列什科娃飞行后，经过将近20年，于1982年8月19日，联盟T-7号飞船才进行了第二次有女航天员斯维特兰娜·萨维茨卡娅(34岁)参加的飞行。目前，女航天员的人数逐渐增加。在年龄方面，对于驾驶员和任务专家一般是22-40岁，载荷专家可以是40岁以上。由于前苏联是用飞船作为天地往返运输系统，对航天员的年龄要求较严，超过50岁以上继续飞行的航天员较少，而美国航天飞机的航天员有不少是50岁以上的。在身高方面，由于前苏联“联盟”号飞船返回舱的空间很小，航天员的身高一般都在170厘米以下，美国航天飞机座舱的空间较大，航天驾驶员的身高范围较宽，为厘米。

为确保航天员具有优良的身体素质，生理机能选拔是极为关键的。生理机能选拔主要是挑选人体各脏器和系统基本生理功能优良者。生理机能选拔内容包括心血管和肺功能检查、中枢神经系统功能检查、听觉功能检查、视觉功能检查以及内分泌和免疫功能检查等。

航天员的心理和精神状态对于航天任务的完成有着极大的影响，特别是对于长期飞行以及多人的乘员组，其心理素质的选拔是非常重要的。航天员们身处的环境是恶劣、封闭和隔绝的，而且还要面对太空中那些难以预测的风险，没有超乎寻常的“坚强神经”是不可能在这种环境中完成规定任务的。

心理选拔方法包括心理调查和心理会谈，个性心理、智力和认知以及心理运动能力的测试等。对于多人的乘员组，更应该特别重视航天员彼此之间的适应性及协调工作的能力。

在航天过程中要遇到各种特殊环境因素，如超重、失重、低压、缺氧、高低温、振动、噪声、辐射、隔绝等。在航天员的选拔过程中，要淘汰那些对这些特殊环境因素敏感和耐受能力差的人，挑选耐力和适应性优良者。严格的前庭功能选拔是也是航天员选拔的一个重要环节，这可以有效减少在失重状态下航天运动病的发病率。

航天运动病也称太空病，是由于在失重状态，人体不适应产生的，和一般人平时的晕车和晕船非常相似。最初是上腹部不适，继而面色苍白、虚汗、头晕、眼花、恶心，严重的还会呕吐，但吐过以后症状会明显减轻。航天运动病一般在载人飞船一进入轨道后就会发生，持续2至4天后症状自动消失。但是，可别认为航天运动病算不得什么大不了的事儿，实际上，对于载人航天事业的发展和空间生命科学来说，它恰恰是一个难以攻克的大问题。

由于航天运动病发病率很高，据资料表明，有将近半数以上的航天员入轨后都会患上这种病。载人飞行的工作日程安排得非常严格，航天员入轨后有许多重要的操作需要在这段时间内完成。如果这时候出现运动病症状，就会或多或少影响其空间任务的完成，严重时还会影响到载人航天飞行的安全。其次，运动病的发作并没有一定的规律性，虽然初次参加航天飞行的人患此病较多，但在有些多次上天的航天员中也还会出现该种病，这就不能不对原有的飞行计划产生影响。

因此，前庭功能的好坏关系到航天员的工作效率、身体健康和飞行安全。美俄的经验证明，进行严格的前庭功能的选拔是减少航天运动病的发病率的有效措施之一。一般采用转椅、秋千或对耳部器官的温度刺激等手段来检查前庭器官的敏感性和稳定性。是否凡是乘坐载人航天器进入太空的人都可以称为航天员呢？不然！载人航天器（如飞船）只乘1人时，他肯定是航天员，如果多人乘载的航天器（如航天飞机），其中的乘员就不同了。他们有的是航天器驾驶员，有的是机长（或指令长），有的是随机工程师，有的是载人航天器的任务专家。这些乘员都应该属于航天员称呼的范畴，或者说他们是职业航天员。除上述这些职业航天员外，还有一部分是专门进入太空做科学实验的乘员，如科学家、工程师、医生等，这些人称之为载荷专家和科学家航天员，属于非职业航天员，但都有特定的航天任务。此外，有些记者、教师、政治家或“游客”等也曾进入太空，但他们不能说是航天员，只能说他们是航天乘客。我们所以把进入太空的人加以分类，主要是因为对不同的人有不同的选拔和训练的要求。

特殊环境

为了提高航天员对特殊环境因素的适应性和耐受力，需要对航天员进行航天特殊环境因素的暴露和刺激，如超重、失重、前庭器官的刺激、噪声、高低温等。

超重适应性训练的目的是让航天员适应航天器发射和返回再入时的超重环境，增强航天员抗超重的能力。训练方法主要采用离心机模拟航天器起飞和返回过程中的超重曲线，进行胸-背向对抗动作训练和头-盆向耐力维持训练。

失重训练则是利用失重飞机完成的。它可以完成抛物线飞行，形成15-40秒的微重力时间。使航天员感受、体验和熟悉失重环境，在失重的时间里可以做各种试验，如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动，甚至可把一个舱体搬进机舱中，还可以进行人在失重的时间里从舱体爬出来的试验，训练太空的出舱活动。

美国的小型失重飞机有T-33和F-104飞机改装的失重飞机。大型失重飞机有KC-135和PC-9，苏联/俄罗斯用伊尔-76改装的大型失重飞机，其微重力时间大约有30s秒。法国有“快帆”和A300失重飞机，A300是目前世界上最大的失重飞机。日本也有大型或中型失重飞机。中国曾利用歼教-5改装成小型失重飞机。在地面还可以用中性浮力水槽产生的漂浮感觉，模拟训练航天员在失重时进行工作和维修。中性浮力水槽模拟失重的原理是，当人体浸入水中时，通过增减配重和漂浮器使人体的重力和浮力相等，即中性浮力，获得模拟失重的感觉和效应；但它并没有消除重力对于人体及其组织的作用，因此，它不同于真实的失重环境。目前，这种方法主要用于对出舱活动的航天员进行训练。一般是将1：1的航天器放入水槽中，航天员穿上改制的舱外航天服，进行出舱活动程序的模拟和技能的训练。为了减少航天运动病的发病率，还要进行前庭功能训练。采用转椅、秋千等旋转和摆动设备产生线性加速度和科氏加速度，或在失重飞机上让航天员头部运动，对受试者的前庭器官进行刺激，以提高前庭器官的耐受能力。也可以利用气功和生物反馈的方法对航天员进行抗运动病的训练。其它的特殊环境因素适应性训练还有飞机飞行训练，跳伞训练，振动、噪声体验，乘员舱大气环境体验以及隔离环境体验等。

1967年1月27日，阿波罗1号在作登月舱充纯氧试验时，因电线碰擦引起大火，当营救人员打开舱门，三个最优秀的航天员都已被燃烧所产生的剧毒气体熏死了。随后“阿波罗”飞船作了改进，发射时采用1/3大气压的60%氧和40%氮的混合气，入轨后仍用100%氧气。但这大大增加了设计难度，因为要采用同时控制两种气体的压强和比率的设备，仅此登月舱就增加了一吨的重量。在密闭座舱中，为了不断补充人体消耗和座舱泄露的气体，维持舱内压力平衡，舱内备有氧、氮气体储存系统。氧、氮气体储存方式一般有三种。一种是将其作为高压气态保存，短期载人航天器一般用这种方法。第二种是采用液化的方法，将氧和氮置于低温之下，使其成为液态进行储存，这种方式结构紧凑，重量轻。第三种实际上是利用碱金属超氧化物经过一系列反应产生氧气，这种方式常称为化学贮存方式。氧气产量的多少常通过舱内的水气含量和二氧化碳含量来控制。

载人航天时舱内温度如不加控制，会逐渐升高。使座舱温度升高的原因有很多，航天员的人体代谢过程会产生热，舱内的仪表设备运行的时候会产生热，飞船上升、返回时传入舱内的气动力产生的热以及飞船运行时太阳辐射传入舱内的热，这些原因都会使舱温升高。载人航天器都配备有完善的温度控制系统，使舱内温度始终控制在人感到舒服的范围内。温度控制的方法基于防止、减少外界热传入和积极地将舱内产生的废热排出舱外的思想。

常用的一种散热方法是水蒸发法。在真空的环境下，水在～摄氏度的低温可以沸腾形成蒸气，水蒸发时会吸收大量的热量。因此可将水输入到热交换器，通过低温蒸发，便将热排出舱外。短时间飞行常用这种方法。而长时间飞行可用升华器、辐射器方法散热。

航天员呼出的气体和排除的汗液都含有一定量的水蒸气，如果不采取措施将这些水蒸气清除的话，航天员会因为环境湿度太大而感觉不舒服，而且过高的湿度对舱内的仪表设备运行也是不利的。飞船中常用的去湿方法是采用分子筛材料吸附舱内空气中的水蒸气，然后在真空条件下解析去湿。

除了水蒸气载人航天器内还有人体代谢产生的有害物质，特别是蛋白质代谢分解的有害产物，再加上舱内设备中非金属材料的挥发物。这些物质对航天员的影响不只是舒服与否，更重要的是它们作为一种污染源，有可能影响航天员的身体健康。尤其是人体代谢产生的有害物质危害更大，如呼吸时排出的二氧化碳、一氧化碳、甲醇、挥发性脂肪酸等；胃肠道排出的有害物质甲烷、硫化氢、甲硫醇、吲哚等；出汗时汗液中的有害挥发物胺、氨、苯酸等。

中国航天员介绍杨利伟：男，1965年生，辽宁绥中县人，身高米。1996年参加航天员选拔，1998年1月正式成为我国首批航天员，2022年10月15日搭乘神舟五号飞船升空，成为我国首位太空人。现为中国人民解放军航天员大队三级航天员。聂海胜：男，1964年生，湖北枣阳人，身高米。原为空军一级飞行员