贵重的航天服
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　航天员系统比较复杂，其中个人装备就是一个典型。所谓航天员个人装备是指航天服和个人救生物品。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　航天服用于在航天飞行中为航天员抵御外界恶劣环境的危害，在人体周围创造必要的气体成分、气压、温度和湿度等生活环境和条件，并保证航天员具有一定的活动性和操作性的个人防护装备。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　它一般由服装、头盔、手套和靴子等组成。按其用途，航天服可分为弹射救生服、舱内航天服和舱外航天服。按服装内的压力，则有低压航天服和高压航天服之分。从其结构上看，又可分为软式、硬式和软硬结合航天服。它们都由多层组成的，而且要求各层的质量高、轻而薄，。其价格高达上百万美元，若算上载人机动装置则价值达上千万美元，是当今最昂贵的服装。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　个人救生物品一般用于载人飞船，主要是飞船返回时便于寻找、营救。其中包括无线电通信和定位装置、信号枪、海水染色剂和引火物品等求救联络物，以及防寒服、抗浸服、取暖器和帐篷等防寒遮阳物品，救生食品、饮水、指北针和急救包等等。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　航天员在舱内活动时需穿舱内航天服。它一般是软式航天服，用于载人航天器的发射、对接和返回过程中发生座舱气密性破坏时保证航天员的生命安全。其最贴身的一层是用纯棉布或棉麻布做的内衣裤。然后是用羊毛制品或合成纤维片（有人称它为太空棉）制成的保暖层，它起保温和隔热的作用。接着是由很长的微细管道连接在衣服上而制成的通风散热层。在人体与外界隔绝的情况下，它可以把人体产生的热、水和气味带出去。第4层是气密加压限制层，它用于充气加压，使身体周围有足够的压力。第5层是可有可无的隔热层，由5～7层涂铝的聚脂薄膜构成，各层之间用网络物隔开，贴在一起形成屏蔽，有良好的隔热和防辐射作用。舱内航天服可以不加这一层，但舱外航天服必须有这层。最外边一层是外罩层，它要求防磨损力强、耐高温，一般用白色或金黄色为好。这种压力服具有良好的密封调压、通风散热、排湿等功能和足够的强度，并装备简易的尿液搜集装置。它在轨道飞行中很重要，因为当座舱大气压力、气体成分控制失效时，舱内航天服可作为应急救生手段。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　1971年4月19日，苏联发射了人类第一个空间站礼炮1号。6月6日，3名航天员乘坐联盟11号飞船升空，与礼炮1号空间站对接后进入了空间站。他们在空间站进行了一系列科学实验。6月29日下午9时，3名航天员离开礼炮1号返回。但3人都未穿航天服。飞船离开空间站后飞行了4个多小时，并保持着同地面上的联系。次日1时35分，飞船按程序启动制动火箭。在再入大气层前，返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后，返回舱的压力阀门被震开而发生泄露，致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。尽管返回程序都是正常的，返回舱也在降落伞减速作用下安然着陆。但当人们打开舱门时，看到的却是已经遇难的3名航天员的遗体。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　这次事故的原因是飞船设计不合理，座舱窄小，只有脱掉臃肿的航天服才能坐下。于是联盟号返回程序要求航天员在返回前必须脱掉航天服。对此设计和程序，不少科学家当时就反对，但航天部门的领导人一意孤行。事发后苏联航天负责人卡马宁将军被撤职，并又一次推迟了苏联空间站的使用计划，礼炮1号此后再无人进入，在升空175天后，飞控中心将其退回到太平洋上空烧毁。此后联盟号飞行中断飞行2年3个月以改进安全性能，并将乘员从3人减为2人，并增加了1套生命保障设备，规定在上升、返回段必须穿上航天服。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　可见航天服对于载人航天的重要性。舱外航天服用于保证航天员出舱时的生命安全，要求就更高一些。它除有舱内航天服的所有各层外，还有3层。真空隔热层，用于保护航天员在舱外作业或在月球与其它星体表面活动时，不受舱外环境过热、过冷的侵袭，又可防止服装内部的热量散失。液冷层，是将舱内航天服的通风散热层管内的气体改为液体而成。航天员在舱外作业有时长达几个小时，身体产生的热量多，靠液态冷却介质来散热。最外层，除了有防高热、防磨损和保护内部各层的功能外，还要有防太阳辐射的功能和连接其他装具的接口。例如与航天员舱外活动时的脐带连接，与身背携带式生保环境装备、太空机动飞行机构的连接等。现代的舱外航天服在背部直接装有便携式生保系统，形成一个独立装置。航天员到舱外活动时身穿的舱外航天服系统中的压力比舱内的压力要低。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　我国舱内航天服包括3层：一是限制层，由耐高温、抗磨损材料制成，用来保护服装内层，限制气密层的膨胀；二是气密层，用涂有丁基或氯丁橡胶的锦纶织物制成，有良好的气密性，以保持服装内的一定压力；三是散热层，这一层上有许多管道，用来输送气流，通过气流在服装内的流动，带走人体代谢产生的热量。其颜色为乳白色，配有蓝色装饰线。它的心脏部位有一个可以拧动的圆形装置，用来调节衣服内的压力、温度和湿度。航天服右腹部有一根细管，是航天员的通信工具。左腹部处有两条管路，是给航天员供氧和排放二氧化碳的设备。除了头盔和手套，整套航天服是用一种特殊的高强度涤纶做成的。航天服胸前有两条呈V字形的拉链。打开拉链，将腿伸进去，便可循序穿在身上。整套衣服重约10千克，航天员在正常情况下穿戴整齐需要3分钟时间。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　安全返回是关键
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　从航天员进入飞船的一刻起，经过在发射台上准备，运载火箭点火、起飞、上升，飞船入轨、在轨运行、任务结束后脱离轨道、再入大气层、打开降落伞、软着陆，直到航天员被地面人员发现接走为止，整个过程都要配备应急救生系统和应急救生预案，以保证航天员的安全。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　航天飞行中，最容易出现险情的阶段是运载火箭点火、起飞和上升。当飞船在发射台上与运载火箭对接后，在飞船的顶端就必须装上由若干支小型火箭构成的逃逸救生塔。从这时起，直到运载火箭载着飞船飞行到离地面110公里高度为止。在此期间一旦火箭出现重大险情，可能危及飞船和航天员的安全时，逃逸救生塔的火箭就立即点燃，拉着轨道舱和返回舱迅速脱离火箭，飞行至安全区域，然后抛掉逃逸塔和轨道舱，返回舱自行返回，安全着陆。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　如果在轨道运行期间，飞船出现重大故障，不能继续运行时，就需要提前执行返回程序。根据当时轨道相对于地面的位置，选择在主着陆场或是应急着陆场着陆。如果情况危急，必须当机立断、即刻返回时，航天员就立即进入返回舱脱离运行轨道返回地面。在这种情况下，返回舱紧急迫降多半会落在公海或境外。返回舱内备有应急的生活用品（如食物、饮水、GPS接收机和通信机等）。航天员将发挥在孤立无援的绝境下的自救生存能力，以等待救援人员前来。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　载人航天的最后一个环节是安全返回，这也是丝毫不能马虎的一个环节。2003年哥伦比亚号航天飞机就是在返回时失事的。对于飞船来讲，返回时要闯过四道“鬼门关”：
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　一是调姿关，使飞船从运行姿态调整到返回姿态，其中包括让轨道舱与返回舱——推进舱分离。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　二是过载关，飞船高速进入大气层时会产生巨大的冲击过载，就像飞机撞山一般，所以必须使过载限制在人的耐受范围内。其方法是通过开动推进舱的火箭发动机产生制动来降低飞船的速度。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　三是高温关，飞船返回时与大气层的剧烈摩擦会产生几千度的高温，因此必须有先进的防热措施，否则钢筋铁骨也要化成青烟。返回舱在再入大气层时，要使其用特制防热材料做的舱底保持向前，从而保证它在与空气剧烈摩擦所产生的高温高压下，舱内温度正常。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　四是着陆关，返回舱下降到稠密大气层后，回收控制系统开始工作，打开降落伞，进一步减速。着地前，着陆缓冲装置开始工作，使返回舱以很低的速度（2～3米/秒以下）实现软着陆，保证航天员安全无恙。这最后一关极为重要，否则功亏一篑，前功尽弃。苏联1艘联盟号飞船就曾因为在过最后一关时，降落伞的伞绳被缠绕住，伞打不开，返回舱以极高的速度冲向地面，致使船毁人亡。另外还要保证其落点精度，以便及时发现营救。苏联一艘飞船曾因落点距预定地点太远，营救人员一时找不到，被困在冰雪森林中的航天员差点冻坏。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　中国是世界上第3个拥有返回式卫星的国家，已成功发射17颗，返回16颗。我国已熟练地掌握了卫星返回技术，拥有研制高可靠回收系统的丰富经验，从而为“神舟号”载人飞船的安全返回着陆奠定了坚实的基础。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　七大系统一个都不能少
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　载人航天比无人航天复杂得多，它涉及载人飞船系统、运载火箭系统、航天员系统、应用系统、发射场系统、测控通信系统和着陆场系统7个系统组成。其中航天员系统、着陆场系统等是一般无人航天所不具有的。其他系统也比无人航天复杂得多。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　运载火箭的可靠性是最主要的因素。发射我国神舟号飞船的长征2号F火箭上增加了故障检测系统和逃逸救生系统（逃逸救生塔）。火箭飞行的可靠性达97%，航天员的安全性达99.7%.
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　航天员系统具有较大的特殊性，这是一个以航天员为中心的医学和工程相结合的复杂系统，涉及到航天生命科学和航天医学工程等许多重要领域。航天员系统一般包括航天员的选拔与训练、航天员的医学监督与保障、航天环境医学、航天工效学、航天员个人装备、航天员的营养与食品和航天员选训中心等。我国较早建立了航天医学工程试验基地，开展了相应的研究试验。目前已从歼击机飞行员中选拔出一批预备航天员进行集训。选出的航天员要经过包括基础理论和专业理论学习、体质训练和心理训练、专业技术操作训练、救生与生存训练等内容的严格基础训练和专业考核，才能承担载人航天飞行任务。根据中国载人航天工程《航天员训练大纲》的要求，中国航天员目前正有计划、分阶段地开展各项训练，各项训练进展顺利。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　应用系统的主要任务是利用载人飞船的空间实验支持能力，开展对地观测、环境监测，进行材料科学、生命科学、空间天文和流体科学等实验。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　载人飞船的发射场在选址时，除应具有发射其他航天器的条件之外，还必须更多考虑人的安全问题，如雷电天气较少，有较好的空中和地面电磁环境。火箭的发射方向上近百公里内最好没有高山密林和较集中的居民点等。发射神舟号飞船的酒泉发射场拥有先进、完善的发射设施，例如，采用了“三垂”模式，即在厂房内完成对飞船、火箭联合体进行垂直总装和测试，然后将其整体垂直运至发射场，最后进行垂直测试与发射。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　当航天员乘坐飞船在太空飞行时，还需要强大的地面支持，靠测控通信系统保持天地之间的经常性联系。我国的载人航天测控网包括北京航天指挥控制中心、西安卫星测控中心、陆地测控站、海上测控船以及连接它们的通信网，其技术达到了世界先进水平。西安测控中心、各地的测控台站和测控船在北京航天指挥控制中心的指挥调度下，可保证神舟号在上升段的测控通信覆盖率达到100%，并能完成在轨运行和返回阶段的重点弧段的测控通信。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　载人飞行必需建设可供返回用的着陆场。由于飞船使用降落伞回收，所以着陆场的要求不像机场那样高。其主要任务是完成飞船着陆前后的测量通信、飞船着陆后的搜索回收、营救航天员和对舱内的有效载荷进行处置。着陆场要有足够大的面积以适应较大落点偏差的情况。我国根据国情和飞船运行轨道特点，在内蒙古草原上建造了主着陆场，并拥有回收1号、回收2号搜索雷达，组建了直升机分队和地面搜索分队，配备了跟踪、通信、运输、救护等设施。我国还备有酒泉副着陆场，并设立了若干陆上应急救生区和海上应急救生区，以防备出现各种特殊情况，从而保证了每次“神舟号”飞船安全着陆和顺利回收。
　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　

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