1961年4月12日，27歲的蘇聯(lián)人尤里·加加林乘坐“東方”1號(hào)飛船在空間遨游了108分鐘，成為了人類歷史上第一位進(jìn)入宇宙空間的人，并由此揭開了載人航天發(fā)展史的序幕，從此，人類便增添了一種勇敢的職業(yè)——航天員。 40多年來，航天員在載人航天史上創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)新的記錄，為空間科學(xué)和空間探索做出了巨大的貢獻(xiàn)。 在最初的航天飛行中，航天員們的活動(dòng)只能局限在載人的密閉艙內(nèi)，隨著航天科技的發(fā)展，艙外太空中的行走逐漸成為現(xiàn)實(shí)，而且目前人們正致力于在太空中長(zhǎng)期居住的研究和探索。航天員的工作也從最初作為載人飛船的駕駛員和乘員，發(fā)展到在飛行期間完成多種學(xué)科綜合的科學(xué)研究和工程維修。 什么人可以成為航天員 既然人類一定要進(jìn)入太空，那么，一個(gè)人具備什么條件才能成為船天員呢？要成為航天員，首先要有良好的身體素質(zhì)，因?yàn)楹教靻T在進(jìn)入太空或返回地面的過程中，要克服航天器飛行時(shí)的力學(xué)環(huán)境、太空的物理環(huán)境和航天器的狹小空間環(huán)境等特殊環(huán)境下的重重困難，適應(yīng)這種環(huán)境的考驗(yàn)，航天員的身體和綜合素質(zhì)十分重要。因此，有幸成為航天員的人可謂鳳毛麟角。 百里挑一 載人航天活動(dòng)對(duì)于航天員的生理和心理均有嚴(yán)格的要求。航天醫(yī)學(xué)專家根據(jù)航天任務(wù)及其對(duì)各類航天員不同的要求，制定相應(yīng)的選拔項(xiàng)目、內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)化。一般包括基本資格審查、臨床醫(yī)學(xué)檢查、生理機(jī)能選拔、心理選拔、特殊環(huán)境因素耐力和適應(yīng)性選拔等。航天員的選擇標(biāo)準(zhǔn)和條件在各個(gè)國家基本相同，特別是身體素質(zhì)的要求是一樣的。 美、蘇早期航天員的選拔標(biāo)準(zhǔn)和方法有許多共同點(diǎn)；航天員均選自殲擊機(jī)飛行員；航天員的選拔均以飛行員選拔為基礎(chǔ)；所規(guī)定的選拔項(xiàng)目幾乎相同。選拔淘汰的比例大約是1：100。美國“水星”任務(wù)第一批航天員7名，是從500名軍用飛機(jī)飛行員中選出的。蘇聯(lián)的第一批航天員20名，是從3000多名飛行員中選出的，后來又有8名淘汰，實(shí)際上參加飛行的只有12名. 在性別方面，航天員主要是以男性為主。在第一個(gè)女航天員瓦倫蒂娜·捷列什科娃飛行后，經(jīng)過將近20年，于1982年8月19日，聯(lián)盟T-7號(hào)飛船才進(jìn)行了第二次有女航天員斯維特蘭娜·薩維茨卡婭(34歲)參加的飛行。目前，女航天員的人數(shù)逐漸增加。在年齡方面，對(duì)于駕駛員和任務(wù)專家一般是22-40歲，載荷專家可以是40歲以上。由于前蘇聯(lián)是用飛船作為天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)，對(duì)航天員的年齡要求較嚴(yán)，超過50歲以上繼續(xù)飛行的航天員較少，而美國航天飛機(jī)的航天員有不少是50歲以上的。在身高方面，由于前蘇聯(lián)“聯(lián)盟”號(hào)飛船返回艙的空間很小，航天員的身高一般都在170厘米以下，美國航天飛機(jī)座艙的空間較大，航天駕駛員的身高范圍較寬，為厘米。 為確保航天員具有優(yōu)良的身體素質(zhì)，生理機(jī)能選拔是極為關(guān)鍵的。生理機(jī)能選拔主要是挑選人體各臟器和系統(tǒng)基本生理功能優(yōu)良者。生理機(jī)能選拔內(nèi)容包括心血管和肺功能檢查、中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能檢查、聽覺功能檢查、視覺功能檢查以及內(nèi)分泌和免疫功能檢查等。 航天員的心理和精神狀態(tài)對(duì)于航天任務(wù)的完成有著極大的影響，特別是對(duì)于長(zhǎng)期飛行以及多人的乘員組，其心理素質(zhì)的選拔是非常重要的。航天員們身處的環(huán)境是惡劣、封閉和隔絕的，而且還要面對(duì)太空中那些難以預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，沒有超乎尋常的“堅(jiān)強(qiáng)神經(jīng)”是不可能在這種環(huán)境中完成規(guī)定任務(wù)的。 心理選拔方法包括心理調(diào)查和心理會(huì)談，個(gè)性心理、智力和認(rèn)知以及心理運(yùn)動(dòng)能力的測(cè)試等。對(duì)于多人的乘員組，更應(yīng)該特別重視航天員彼此之間的適應(yīng)性及協(xié)調(diào)工作的能力。 在航天過程中要遇到各種特殊環(huán)境因素，如超重、失重、低壓、缺氧、高低溫、振動(dòng)、噪聲、輻射、隔絕等。在航天員的選拔過程中，要淘汰那些對(duì)這些特殊環(huán)境因素敏感和耐受能力差的人，挑選耐力和適應(yīng)性優(yōu)良者。 嚴(yán)格的前庭功能選拔是也是航天員選拔的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這可以有效減少在失重狀態(tài)下航天運(yùn)動(dòng)病的發(fā)病率。 航天運(yùn)動(dòng)病也稱太空病，是由于在失重狀態(tài)，人體不適應(yīng)產(chǎn)生的，和一般人平時(shí)的暈車和暈船非常相似。最初是上腹部不適，繼而面色蒼白、虛汗、頭暈、眼花、惡心，嚴(yán)重的還會(huì)嘔吐，但吐過以后癥狀會(huì)明顯減輕。航天運(yùn)動(dòng)病一般在載人飛船一進(jìn)入軌道后就會(huì)發(fā)生，持續(xù)2至4天后癥狀自動(dòng)消失。但是，可別認(rèn)為航天運(yùn)動(dòng)病算不得什么大不了的事兒，實(shí)際上，對(duì)于載人航天事業(yè)的發(fā)展和空間生命科學(xué)來說，它恰恰是一個(gè)難以攻克的大問題。 由于航天運(yùn)動(dòng)病發(fā)病率很高，據(jù)資料表明，有將近半數(shù)以上的航天員入軌后都會(huì)患上這種病。載人飛行的工作日程安排得非常嚴(yán)格，航天員入軌后有許多重要的操作需要在這段時(shí)間內(nèi)完成。如果這時(shí)候出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)病癥狀，就會(huì)或多或少影響其空間任務(wù)的完成，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到載人航天飛行的安全。其次，運(yùn)動(dòng)病的發(fā)作并沒有一定的規(guī)律性，雖然初次參加航天飛行的人患此病較多，但在有些多次上天的航天員中也還會(huì)出現(xiàn)該種病，這就不能不對(duì)原有的飛行計(jì)劃產(chǎn)生影響。 因此，前庭功能的好壞關(guān)系到航天員的工作效率、身體健康和飛行安全。美俄的經(jīng)驗(yàn)證明，進(jìn)行嚴(yán)格的前庭功能的選拔是減少航天運(yùn)動(dòng)病的發(fā)病率的有效措施之一。一般采用轉(zhuǎn)椅、秋千或?qū)Χ科鞴俚臏囟却碳さ仁侄蝸頇z查前庭器官的敏感性和穩(wěn)定性。 前庭的作用 前庭是人體平衡系統(tǒng)的主要末梢感受器官，長(zhǎng)在頭顱的顳骨巖部?jī)?nèi)。人的耳朵分為外耳、中耳和內(nèi)耳(內(nèi)耳又稱迷路)，前庭就在人的內(nèi)耳中，是內(nèi)耳器官之一。前庭負(fù)責(zé)感知人體空間位置，例如坐在行進(jìn)的車中即使閉上眼睛，不看窗外，也可感知到車的加速、減速或轉(zhuǎn)彎，就是前庭所感知到的。前庭作為人的一個(gè)感知器官，如果其發(fā)生“故障”，則會(huì)影響人的感知能力，從而產(chǎn)生眩暈。目前眩暈的70%病例都是由于前庭系統(tǒng)不協(xié)調(diào)所致。作為航天員因?yàn)榄h(huán)境的劇烈變化，前庭要受到直接的沖擊，所以前庭器官的檢查成為航天員選拔中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 在航天員的選拔時(shí)，還必須對(duì)航天員承受過載的能力進(jìn)行測(cè)試。過載作用一般是由于航天器發(fā)射和返回過程中的加速或減速產(chǎn)生的。測(cè)試時(shí)采用離心機(jī)測(cè)定候選者的橫向(胸-背向)和縱向(頭-盆向)的超重耐力。不同的載人航天器飛行過程中的超重值是不同的，飛船的超重值較高，而航天飛機(jī)的超重值較小。通常要求航天員的縱向超重耐力不應(yīng)低于3g，橫向超重耐力應(yīng)為縱向超重耐力的3倍。 載人航天器乘員艙的大氣壓力由于壓力制度設(shè)計(jì)考慮(選擇低壓)，出艙活動(dòng)過程中艙室的減壓、壓力應(yīng)急、滅火及其它需要減壓的情況?？赡軙?huì)出現(xiàn)低壓和低氧分壓狀態(tài)，要求航天員對(duì)于低壓和缺氧應(yīng)具有一定的耐受能力，在選拔中要進(jìn)行低壓缺氧檢查，其目的是排除低壓易感和缺氧敏感者。一般用低壓艙上升至5000米高度檢查對(duì)缺氧的敏感性，用低壓和壓力改變檢查對(duì)低壓和壓力變化的易感性， 此外，在航天器發(fā)射和返回過程中傳到艙內(nèi)的噪聲值會(huì)很高，在軌道飛行段也會(huì)遇到艙內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，必需對(duì)航天員進(jìn)行噪聲敏感性檢查，檢查是用航天飛行中遇到的噪聲頻率，對(duì)候選者進(jìn)行試驗(yàn)，淘汰有不良反應(yīng)者。 在載人航天飛行中，不同的航天員分管不同的工作。載人飛行的初期一般只進(jìn)行單人飛行，一般稱為駕駛員。后來發(fā)展成一次多人飛行，編為一個(gè)乘員組。乘員組主要是由職業(yè)航天員組成，有時(shí)也有非職業(yè)航天員。每個(gè)航天員在航天中各自起著不同的作用，并逐漸向?qū)I(yè)化方向發(fā)展。兩人的乘員組一般為指令長(zhǎng)和駕駛員(美國)或指令長(zhǎng)和隨船工程師或研究航天員(蘇聯(lián)/俄羅斯)。三人以上的乘員組一般分為指令長(zhǎng)、駕駛員、任務(wù)專家和載荷專家(美國)或指令長(zhǎng)、隨船工程師和研究航天員(蘇聯(lián)/俄羅斯)。 以美國的乘員組為例，指令長(zhǎng)(Commander)又稱機(jī)長(zhǎng)，是一次特定飛行乘員組的領(lǐng)導(dǎo)和負(fù)責(zé)人。在飛行中負(fù)責(zé)飛行任務(wù)的安排、實(shí)施、飛行指揮、通信聯(lián)絡(luò)和飛行安全等，有時(shí)兼任駕駛員的工作。駕駛員(Pilot)則主要負(fù)責(zé)監(jiān)視、操縱和控制航天器的飛行，負(fù)責(zé)航天器的檢測(cè)和維修。協(xié)助指令長(zhǎng)工作。如果指令長(zhǎng)無法履行職責(zé)，駕駛員有權(quán)接替指令長(zhǎng)的工作。任務(wù)專家(MissionSpecialist)則要求受過航天器各系統(tǒng)和載荷操作的全面訓(xùn)練，精通所有飛行任務(wù)實(shí)施要求及載荷任務(wù)的目的、要求及其運(yùn)行管理。參與飛行任務(wù)的計(jì)劃并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有載荷實(shí)驗(yàn)與航天器之間的相互關(guān)系。任務(wù)專家的主要任務(wù)是根據(jù)批準(zhǔn)的飛行計(jì)劃負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)軌道飛行階段載荷實(shí)驗(yàn)的總體目標(biāo)。前三類航天員均為職業(yè)航天員。而載荷專家(PayloadSpecialist)為非職業(yè)航天員，是特定載荷主顧在航天器上的代表。有使用、維護(hù)特定載荷的專門知識(shí)。在特定飛行任務(wù)中負(fù)責(zé)特定的載荷操作，負(fù)責(zé)收集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，維護(hù)和修理載荷設(shè)備，并負(fù)責(zé)與地面載荷控制中心聯(lián)絡(luò)。 隨著載人航天的發(fā)展，航天員正在擴(kuò)大到許多不同的行業(yè)，如科學(xué)家、工程師、醫(yī)生、教師、記者、政治家、管理人員以及太空觀光旅游者。 航天員是一種在空間從事航天活動(dòng)的特殊職業(yè)的人，他們要在特殊的環(huán)境條件下，在航天器的艙內(nèi)外完成飛行監(jiān)視、操作、控制、通信、維修以及科學(xué)研究等特殊的工作任務(wù)，并能正常的生活。這就要求必需對(duì)他們進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練，使他們具備優(yōu)良的生理和心理素質(zhì)，對(duì)航天特殊環(huán)境因素有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，并熟練掌握航天器和完成飛行任務(wù)所應(yīng)具備的各種知識(shí)和技能。 航天員的培訓(xùn)內(nèi)容包括：體質(zhì)鍛煉、理論知識(shí)教育、心理訓(xùn)練、特殊環(huán)境因素耐力和適應(yīng)性訓(xùn)練、生存訓(xùn)練和航天器技術(shù)訓(xùn)練、航天醫(yī)學(xué)工程技術(shù)訓(xùn)練、空間科學(xué)及應(yīng)用知識(shí)和技術(shù)訓(xùn)練、生存訓(xùn)練以及綜合訓(xùn)練等。針對(duì)航天員的類別和職業(yè)不同，其培訓(xùn)的具體要求和內(nèi)容也不同。職業(yè)航天員，如駕駛員和任務(wù)專家，其訓(xùn)練內(nèi)容較多，要求也嚴(yán)，訓(xùn)練時(shí)間也較長(zhǎng)，一般需要3年左右的時(shí)間。非職業(yè)性航天員，如載荷專家或科學(xué)家航天員，其訓(xùn)練內(nèi)容較少，時(shí)間也較短。 體質(zhì)和理論 身體素質(zhì)作為一個(gè)人生存的基本條件，在航天員的訓(xùn)練過程中是必不可少的。蘇聯(lián)就曾為了準(zhǔn)備阿波羅-聯(lián)盟計(jì)劃，要求其航天員在一年半的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi)，騎自行車1000千米，滑雪3000千米，越野跑步200多千米。美國休斯敦航天中心，為提高航天員耐力，曾讓航天員穿上80千克重的航天服，在炎熱的佛羅里達(dá)沙漠中，每天步行30千米。 除了體質(zhì)的訓(xùn)練，航天員為了準(zhǔn)備一次飛行還需要掌握大量的理論知識(shí)，這些理論知識(shí)包括基本的航天知識(shí)，飛行任務(wù)和航天器結(jié)構(gòu)、航天醫(yī)學(xué)工程知識(shí)以及空間知識(shí)和應(yīng)用的有關(guān)知識(shí)等。 心理準(zhǔn)備 心理訓(xùn)練是航天員訓(xùn)練中必不可少的內(nèi)容。因?yàn)閳?zhí)行太空任務(wù)需要離開我們所熟悉的環(huán)境，而這種環(huán)境變化對(duì)心理的影響是很大的，尤其在早期航天活動(dòng)中，載人航天其提供給航天員的生活環(huán)境無論是空間，還是飲食都不是很好，長(zhǎng)時(shí)間呆在這么狹小的環(huán)境，會(huì)是什么一個(gè)感受？而如果這種感受影響到航天員的心理，那極容易就產(chǎn)生不可想象的后果。 而心理訓(xùn)練也就是使航天員在沒上天之前，先對(duì)太空中的情況從心理上進(jìn)行一下適應(yīng)。增強(qiáng)心理的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在由于執(zhí)行任務(wù)復(fù)雜性增加，因此每次飛行都有幾名成員來完成。而盡快的使成員之間達(dá)到“心有靈犀”也成為心理訓(xùn)練的一個(gè)重要內(nèi)容。實(shí)踐證明，整個(gè)成員組在一起進(jìn)行訓(xùn)練對(duì)于提高他們?cè)谔罩泄ぷ鞯男示哂惺种匾淖饔谩?航天員共同訓(xùn)練的時(shí)間短期飛行不少于半年中期飛行需要1年長(zhǎng)期飛行～年 特殊環(huán)境 為了提高航天員對(duì)特殊環(huán)境因素的適應(yīng)性和耐受力，需要對(duì)航天員進(jìn)行航天特殊環(huán)境因素的暴露和刺激，如超重、失重、前庭器官的刺激、噪聲、高低溫等。 超重適應(yīng)性訓(xùn)練的目的是讓航天員適應(yīng)航天器發(fā)射和返回再入時(shí)的超重環(huán)境，增強(qiáng)航天員抗超重的能力。訓(xùn)練方法主要采用離心機(jī)模擬航天器起飛和返回過程中的超重曲線，進(jìn)行胸-背向?qū)箘?dòng)作訓(xùn)練和頭-盆向耐力維持訓(xùn)練。 失重訓(xùn)練則是利用失重飛機(jī)完成的。它可以完成拋物線飛行，形成15-40秒的微重力時(shí)間。使航天員感受、體驗(yàn)和熟悉失重環(huán)境，在失重的時(shí)間里可以做各種試驗(yàn)，如吃東西、喝水、穿脫衣服、閉眼與睜眼的定向運(yùn)動(dòng)，甚至可把一個(gè)艙體搬進(jìn)機(jī)艙中，還可以進(jìn)行人在失重的時(shí)間里從艙體爬出來的試驗(yàn)，訓(xùn)練太空的出艙活動(dòng)。 美國的小型失重飛機(jī)有T-33和F-104飛機(jī)改裝的失重飛機(jī)。大型失重飛機(jī)有KC-135和PC-9，蘇聯(lián)/俄羅斯用伊爾-76改裝的大型失重飛機(jī)，其微重力時(shí)間大約有30s秒。法國有“快帆”和A300失重飛機(jī)，A300是目前世界上最大的失重飛機(jī)。日本也有大型或中型失重飛機(jī)。中國曾利用殲教-5改裝成小型失重飛機(jī)。 在地面還可以用中性浮力水槽產(chǎn)生的漂浮感覺，模擬訓(xùn)練航天員在失重時(shí)進(jìn)行工作和維修。中性浮力水槽模擬失重的原理是，當(dāng)人體浸入水中時(shí)，通過增減配重和漂浮器使人體的重力和浮力相等，即中性浮力，獲得模擬失重的感覺和效應(yīng)；但它并沒有消除重力對(duì)于人體及其組織的作用，因此，它不同于真實(shí)的失重環(huán)境。目前，這種方法主要用于對(duì)出艙活動(dòng)的航天員進(jìn)行訓(xùn)練。一般是將1：1的航天器放入水槽中，航天員穿上改制的艙外航天服，進(jìn)行出艙活動(dòng)程序的模擬和技能的訓(xùn)練。 為了減少航天運(yùn)動(dòng)病的發(fā)病率，還要進(jìn)行前庭功能訓(xùn)練。采用轉(zhuǎn)椅、秋千等旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生線性加速度和科氏加速度，或在失重飛機(jī)上讓航天員頭部運(yùn)動(dòng)，對(duì)受試者的前庭器官進(jìn)行刺激，以提高前庭器官的耐受能力。也可以利用氣功和生物反饋的方法對(duì)航天員進(jìn)行抗運(yùn)動(dòng)病的訓(xùn)練。其它的特殊環(huán)境因素適應(yīng)性訓(xùn)練還有飛機(jī)飛行訓(xùn)練，跳傘訓(xùn)練，振動(dòng)、噪聲體驗(yàn)，乘員艙大氣環(huán)境體驗(yàn)以及隔離環(huán)境體驗(yàn)等。 飛行模擬 航天員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)往往需要操縱各種儀器設(shè)備，但航天器中的各種設(shè)備是數(shù)不勝數(shù)的，如果航天員在操作過程中出現(xiàn)了一點(diǎn)錯(cuò)誤，尤其是駕駛員，很有可能就會(huì)機(jī)毀人亡。為此，在地面上建立各種模擬設(shè)備，這樣航天員在這使設(shè)備中就可以熟悉操作的程序，適應(yīng)不同的環(huán)境。 飛行模擬 器是針對(duì)載人航天任務(wù)而設(shè)計(jì)的執(zhí)行飛行任務(wù)的模擬器。其主要功能是在地面模擬太空中的飛行條件和實(shí)際載人航天器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為航天員提供運(yùn)動(dòng)感覺、視覺、聽覺和操縱負(fù)荷等各種感覺，使航天員感到好像真的在太空駕駛航天器一樣。 模擬座艙一般采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)和界面與實(shí)際航天器完全一致的模擬艙。俄羅斯和美國所發(fā)射的各種載人航天器都有各自的飛行模擬器，其中美國“阿波羅”號(hào)登月飛船的飛行模擬器，可以模擬從起飛到登月和返回地面等全程序飛行，也有只模擬載人航天某項(xiàng)飛行技術(shù)的模擬器，如有模擬飛船的起飛、入軌和姿態(tài)如何控制等飛行技術(shù)的模擬器。還有模擬在太空作業(yè)的專項(xiàng)模擬裝置，如太空對(duì)接、太空維修和出艙模擬器等。 模擬航天員在太空生活與工作的微小空間環(huán)境，也都是以各種艙室的形式來完成的。這種微小生活空間艙室與航天員在太空生活的空間類似，除不能模擬失重環(huán)境外，其它都能逼真模擬。這種微小生活空間模擬對(duì)于考察和訓(xùn)練人對(duì)長(zhǎng)期在太空生活的適應(yīng)性是很重要的。 航天員選訓(xùn)中心 發(fā)展載人航天的各國，都有航天員選訓(xùn)中心，比較著名的有美國國家航空航天局的約翰遜航天中心(JohnsonSpaceCenter)和俄羅斯的加加林航天員培訓(xùn)中心(Gagarin Cosmonauts TrainingCentre又名星城StarCity)。它們主要的任務(wù)有：為載人飛行進(jìn)行預(yù)備航天員和正式航天員的選拔；對(duì)航天員實(shí)施身體素質(zhì)、心理、特殊環(huán)境因素適應(yīng)性及飛行專業(yè)技能的訓(xùn)練，對(duì)航天員實(shí)施飛行前、飛行中和返回后的醫(yī)學(xué)監(jiān)督與醫(yī)學(xué)保障，輔助飛行控制中心進(jìn)行醫(yī)學(xué)監(jiān)督和及時(shí)地分析，并開展航天醫(yī)學(xué)工程研究。 生存之道 載人航天器在應(yīng)急返回過程中可能降落到各種復(fù)雜的地形、氣候等惡劣的生存環(huán)境條件下，例如寒區(qū)、沙漠、山地、森林、海上等，因此必須對(duì)航天員進(jìn)行這些地區(qū)的生存知識(shí)和技能的訓(xùn)練，使他們熟悉和掌握這些地區(qū)氣候變化，地形、海況、動(dòng)植物的情況，掌握生存的基本要領(lǐng)。比如在寒區(qū)生存要保持機(jī)體的熱平衡，在原始森林生存要防御猛獸和昆蟲的侵襲，在沙漠中生存是保持水鹽平衡。 個(gè)人救生 由于載人飛船著陸地點(diǎn)較難控制，特別是應(yīng)急返回時(shí)落點(diǎn)的散布較大，這就給航天員的營(yíng)救造成困難。在載人飛船上一般裝有個(gè)人救生物品，供航天員著陸等持營(yíng)救期間的求救和生存使用。 個(gè)人救生 物品中應(yīng)有求救聯(lián)絡(luò)物品，以便于航天員使用它們盡快與營(yíng)救人員取得聯(lián)系，這些物品包括無線電通信和定位裝置、信號(hào)槍、焰火管、海水染色劑、閃光燈、反光鏡、引火物品、哨笛等。 個(gè)人救生 物品中還必須有陸上和海上的防寒和遮陽物品，如防寒服、抗浸服、斗篷等。飛船返回著陸在寒區(qū)或?yàn)R入水中時(shí)，航天員穿著防寒服或抗浸服等待營(yíng)救，防止體熱在短時(shí)間內(nèi)大量喪失，延長(zhǎng)人的存活時(shí)間。當(dāng)航天員返回濺入水中時(shí)，應(yīng)有漂浮裝置，如救生筏或便攜式漂浮裝置等，以支撐人體浮于水面，等持打撈和營(yíng)救。常用的便攜式漂浮裝置包括二氧化碳?xì)馄?、浮囊、吹氣管及其它附件。?dāng)航天員濺入水中時(shí)，牽拉充氣拉繩，撞針刺穿氣瓶封口薄膜，二氧化碳?xì)怏w充向浮囊內(nèi)部，浮囊充氣膨脹。也可用嘴通過充氣管向浮囊內(nèi)充氣。 救生食品和飲水及急救藥包也是十分重要的個(gè)人救生物品，對(duì)于著陸到高溫地區(qū)，保證航天員有一定量的飲用水是十分重要的。其它個(gè)人生存物品還有手槍、驅(qū)鯊劑、漁具、濾光鏡、指北針、自衛(wèi)刀、鋼絲鋸、干燃料、取暖器、防風(fēng)火柴等。 參與試驗(yàn) 除了上面說的，在發(fā)射前航天員還要參與真實(shí)航天器的大型試驗(yàn)和全程序模擬飛行，以及航天技術(shù)各大系統(tǒng)的綜合試驗(yàn)和演練等，以使他們進(jìn)一步從總體的高度加深對(duì)于飛行任務(wù)、計(jì)劃、程序的理解和掌握。這不僅是航天員訓(xùn)練的重要內(nèi)容，同時(shí)，航天員的參與以及他們對(duì)航天系統(tǒng)的意見對(duì)載人航天系統(tǒng)的研制也是非常有益的。 太空環(huán)境十分嚴(yán)峻，人進(jìn)入其中航行怎樣才能避免外界環(huán)境的傷害？就是說，如何才能保證航天員的生命安全？航天工程師研究和制造了一個(gè)基本與外界隔絕的密閉環(huán)境，即密閉座艙，密閉座艙內(nèi)的環(huán)境可以保證航天員在太空生存所必需的條件。 生活空間 供人居住、生活和工作的密閉座艙是載人航天器的主要部分，艙內(nèi)有裝有緩沖超重力的座椅，有各種電子設(shè)備、儀表設(shè)備及航天員的救生設(shè)備。艙體的外殼包有絕熱材料，可防止氣動(dòng)力產(chǎn)生的熱傳入艙內(nèi)。艙體是由金屬材料制成的，有防輻射的功能。密閉艙是增壓式的，所以艙內(nèi)外壓力差很大，艙壁具有很強(qiáng)的承受壓力的能力。艙體做得很堅(jiān)固，安全可靠。艙壁四周有供航天員觀察地球的舷窗，一般由三層玻璃制成，具有防強(qiáng)光、防紫外線及防輻射的性能。 人在太空中生活和工作首先要具有一定的活動(dòng)空間。一般生活中我們經(jīng)常會(huì)關(guān)心住房大小條件，只要經(jīng)濟(jì)條件允許，每個(gè)人都會(huì)盡可能的創(chuàng)造好的生活條件。其實(shí)我們各自的生活空間對(duì)我們自身的生理和心理會(huì)有很大的影響，在載人航天中這同樣是基本問題。目前為止所有載人航天器，包括空間站，提供給航天員的活動(dòng)空間都不能說是非常寬裕。而面臨著太空飛行任務(wù)時(shí)間的加長(zhǎng)，航天器所提供的活動(dòng)空間更成為一個(gè)問題。試想長(zhǎng)時(shí)間的呆在一個(gè)四面都是儀器設(shè)備的小房間里會(huì)是什么感覺。正因?yàn)槿绱撕教旃こ處焸儗?duì)航天器需要提供給航天員的活動(dòng)空間作了一個(gè)限定，這些限定是根據(jù)人類心理對(duì)太空任務(wù)的可承受程度來制定的。一般太空任務(wù)時(shí)間越長(zhǎng)，需要的可活動(dòng)空間越大。但在實(shí)際的飛行中，由于其它一些條件的限制，實(shí)際的空間可能要比理論上的稍小一些，如美國水星號(hào)、雙子星座和阿波羅飛船艙內(nèi)空間分別為米3、米3和米3。 載人艙中航天員理論上需要的最小空間飛行時(shí)間理論值(米3/人)1~2天個(gè)月兩個(gè)月以上17生命保障 密閉艙內(nèi)最重要的設(shè)施，是保證航天員身體健康的生命保障系統(tǒng)。正常情況下人體都有一定的新陳代謝，在這個(gè)過程中人體會(huì)與周圍的環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，而這種交換只有在地球環(huán)境下或類似地球的環(huán)境下才能正常進(jìn)行。在進(jìn)行載人航天活動(dòng)時(shí)生命保障系統(tǒng)實(shí)際上也就是要提供這樣一個(gè)環(huán)境，使人體能正常地進(jìn)行生理活動(dòng)。 座艙的壓力控制系統(tǒng)是生命保障系統(tǒng)最重要的組成部分，維持艙內(nèi)壓力和供人呼吸用氧，對(duì)保證航天員健康至關(guān)重要。載人航天器艙內(nèi)的壓力并非都是保持和地面的壓力一致的，國外用于載人航天器艙內(nèi)的氣體壓力有兩種。一種是座艙壓力及艙內(nèi)氣體組分與地面上一樣，即一個(gè)大氣壓力制度。這種壓力符合人體的生理要求，人們已經(jīng)習(xí)慣生活在這種氣體環(huán)境里。 蘇聯(lián)/俄羅斯的載人航天器，從加加林駕駛的東方號(hào)，直到聯(lián)盟號(hào)飛船，和平號(hào)空間站，密閉艙內(nèi)的壓力，都是用一個(gè)大氣壓力制度。美國現(xiàn)在的航天飛機(jī)密閉艙也是用這種壓力制度。但這種壓力制度的艙內(nèi)壓力高，為保持壓力需要的控制調(diào)節(jié)比較復(fù)雜。由于艙體內(nèi)外所受到的壓力差別較大，所以要求艙體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。航天員穿著航天服出艙活動(dòng)時(shí)，由于航天服所提供的壓力較低，為避免減壓病的發(fā)生，要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的吸氧排氮。 由于氣體在液體中有一定的溶解性，所以人體組織和體液中都融有一定氣體。人在進(jìn)入低壓環(huán)境時(shí)，人體組織和體液中溶解的氣體就會(huì)分離出來，在血管內(nèi)形成氣泡，如果氣泡過大過多會(huì)壓迫人體內(nèi)部的組織，使某些組織受損，或在血管內(nèi)形成氣栓堵塞血管，這樣就引發(fā)各種病癥，航天醫(yī)學(xué)中稱之為減壓病。 體內(nèi)產(chǎn)生的氣泡的氣體，主要是溶解在體液組織里的氮?dú)?。人從呼吸中吸入的氣體是外界空氣，它的主要成分是氮?dú)?，其次是氧和二氧化碳。氧和二氧化碳在血液中絕大部分(99%以上)與血紅蛋白的緩沖物質(zhì)分別作化學(xué)結(jié)合，只有很少一部分(不足1%)呈物理性溶解。而氮?dú)獠粌H不能被身體分解，而且在血液和組織液中溶解度較高，所以它就成為產(chǎn)生氣泡的主要?dú)怏w。而這些氮?dú)庠谌梭w中不會(huì)迅速的通過血液帶到肺部排出體外，因而容易形成氣泡，出現(xiàn)減壓病。 這種情況之下，航天員在減壓前，預(yù)先都要吸進(jìn)純氧，即在純氧環(huán)境中停留一定時(shí)間(2～4小時(shí))，使體內(nèi)氮?dú)忉尫懦鰜恚@個(gè)過程稱為吸氧排氮。一般在純氧環(huán)境中吸氧排氮4小時(shí)后，大體上可以使人體內(nèi)的95%以上溶解的氮清除掉，這樣就大大減少發(fā)生減壓病的機(jī)會(huì)。 另一種壓力制度是艙內(nèi)保持1/3的大氣壓力，艙內(nèi)氣體是純氧。美國的水星號(hào)、雙子星座、阿波羅飛船，都是使用這種壓力制度。這種壓力制度使得艙壓的調(diào)節(jié)相對(duì)簡(jiǎn)單，而且由于艙體內(nèi)外壓差較小，使得艙內(nèi)氣體的泄露量小，同時(shí)在穿著低壓航天服前不需要吸氧排氮(僅在發(fā)射前吸氧排氮3小時(shí))。但是人體長(zhǎng)時(shí)間呼吸純氧會(huì)抑制紅細(xì)胞的生長(zhǎng)，對(duì)眼鼻有刺激作用。更為嚴(yán)重的是艙內(nèi)純氧容易引起火災(zāi)，因?yàn)樵S多在氧氮混合條件下不易燃的材料在純氧條件下會(huì)變得易燃。 1967年1月27日，阿波羅1號(hào)在作登月艙充純氧試驗(yàn)時(shí)，因電線碰擦引起大火，當(dāng)營(yíng)救人員打開艙門，三個(gè)最優(yōu)秀的航天員都已被燃燒所產(chǎn)生的劇毒氣體熏死了。隨后“阿波羅”飛船作了改進(jìn)，發(fā)射時(shí)采用1/3大氣壓的60%氧和40%氮的混合氣，入軌后仍用100%氧氣。但這大大增加了設(shè)計(jì)難度，因?yàn)橐捎猛瑫r(shí)控制兩種氣體的壓強(qiáng)和比率的設(shè)備，僅此登月艙就增加了一噸的重量。 在密閉座艙中，為了不斷補(bǔ)充人體消耗和座艙泄露的氣體，維持艙內(nèi)壓力平衡，艙內(nèi)備有氧、氮?dú)怏w儲(chǔ)存系統(tǒng)。氧、氮?dú)怏w儲(chǔ)存方式一般有三種。一種是將其作為高壓氣態(tài)保存，短期載人航天器一般用這種方法。第二種是采用液化的方法，將氧和氮置于低溫之下，使其成為液態(tài)進(jìn)行儲(chǔ)存，這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。第三種實(shí)際上是利用堿金屬超氧化物經(jīng)過一系列反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，這種方式常稱為化學(xué)貯存方式。氧氣產(chǎn)量的多少常通過艙內(nèi)的水氣含量和二氧化碳含量來控制。 載人航天時(shí)艙內(nèi)溫度如不加控制，會(huì)逐漸升高。使座艙溫度升高的原因有很多，航天員的人體代謝過程會(huì)產(chǎn)生熱，艙內(nèi)的儀表設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱，飛船上升、返回時(shí)傳入艙內(nèi)的氣動(dòng)力產(chǎn)生的熱以及飛船運(yùn)行時(shí)太陽輻射傳入艙內(nèi)的熱，這些原因都會(huì)使艙溫升高。載人航天器都配備有完善的溫度控制系統(tǒng)，使艙內(nèi)溫度始終控制在人感到舒服的范圍內(nèi)。溫度控制的方法基于防止、減少外界熱傳入和積極地將艙內(nèi)產(chǎn)生的廢熱排出艙外的思想。 常用的一種散熱方法是水蒸發(fā)法。在真空的環(huán)境下，水在～攝氏度的低溫可以沸騰形成蒸氣，水蒸發(fā)時(shí)會(huì)吸收大量的熱量。因此可將水輸入到熱交換器，通過低溫蒸發(fā)，便將熱排出艙外。短時(shí)間飛行常用這種方法。而長(zhǎng)時(shí)間飛行可用升華器、輻射器方法散熱。 航天員呼出的氣體和排除的汗液都含有一定量的水蒸氣，如果不采取措施將這些水蒸氣清除的話，航天員會(huì)因?yàn)榄h(huán)境濕度太大而感覺不舒服，而且過高的濕度對(duì)艙內(nèi)的儀表設(shè)備運(yùn)行也是不利的。飛船中常用的去濕方法是采用分子篩材料吸附艙內(nèi)空氣中的水蒸氣，然后在真空條件下解析去濕。 除了水蒸氣載人航天器內(nèi)還有人體代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)，特別是蛋白質(zhì)代謝分解的有害產(chǎn)物，再加上艙內(nèi)設(shè)備中非金屬材料的揮發(fā)物。這些物質(zhì)對(duì)航天員的影響不只是舒服與否，更重要的是它們作為一種污染源，有可能影響航天員的身體健康。尤其是人體代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)危害更大，如呼吸時(shí)排出的二氧化碳、一氧化碳、甲醇、揮發(fā)性脂肪酸等；胃腸道排出的有害物質(zhì)甲烷、硫化氫、甲硫醇、吲哚等；出汗時(shí)汗液中的有害揮發(fā)物胺、氨、苯酸等。