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揭秘航天员太空行走的模拟训练
    日期:2010年11月16日    字体:【】【】【
  在太空迈开步子并非易事。微重力的环境让身体变得难以控制,空间知觉也会发生紊乱。如果未做好准备就贸然登空,宇航员会出现严重的空间运动病。所以在太空行走之前要进行大量模拟真实场景的训练。 
  太空行走的基础训练主要包括以下内容: 
  (1)在失重环境中如何稳定自己的身体,避免随意转运,并学习如何将身体保持在一个特定的位置和角度;  
  (2)在失重环境中如何利用系留绳索来给身体定向;  
  (3)在失重环境中如何将身体移向特定的目标与方向;  
  (4)在失重环境中运动时,如何利用周围的物体和掌握用力技巧来节省体力消耗;  
  (5)防止身体失控的各种技巧和方法。  
  体验失重的最好办法就是制造一个太空环境,但在地面上这很难做到。人们发明了下面几种模拟太空环境的办法:  
  1.落塔。当电梯缆绳突然断裂时,轿厢内的人会有失重的感觉。这是当年爱因斯坦曾思考过的加速度与重力等效的问题。NASA的Lewis研究中心就有这样的失重电梯。一部是位于地下132米深的电梯井,一部是高24米的电梯塔。分别可以产生5.18秒和2.2秒的微重力状态。2003年2月,中国第一座百米落塔在中国科学院力学所建成。但这类装置对人体冲击很大且形成失重的时间太短,已很少作为宇航员训练设施。  
  2.失重飞机。用飞机作抛物线飞行可产生30秒左右的失重。做抛物线飞行的飞机先以45度角急速爬升,经过一段平飞后,再以45度角下降。机舱内的人员可以在平飞阶段体验到30秒钟的失重。失重飞机通常是由喷气式运输机改装而成,舱内宽敞,能容纳多人和设备进行训练。在失重飞机内的训练分为两类:一类是感受和体验失重环境;另一类是太空行走训练,宇航员演练太空行走时的各种操作和技能。  
  3.中性浮力水槽。由于失重飞机产生的失重时间太短,不能满足长时间训练需要。在大型水池中进行的水下模拟训练是最重要的方法。中性浮力水槽其实是一个容积很大的水池,因为浮力与重力抵消,身着舱外宇航服的受训者能产生类似失重的感觉。水中训练不受天气和时间的影响,可以长时间进行复杂的舱外操作演练。国际空间站的宇航员可以动辄进行长达7小时的太空行走,与大量利用水槽训练是分不开的。  
  4. 1g重力模拟。在外星球表面的太空行走训练往往在在正常重力下的地面上进行。在“阿波罗”登月计划中,为了让宇航员掌握月面地质考察技巧,专门在地球上的荒凉地区进行地质考察训练。为了让宇航员体会1/6重力下行走的感觉,把他们吊在绳索上前进,绳索的拉力抵消了5/6的体重。  
  5.虚拟现实。用计算机生成模拟环境,实现受训者与该环境进行直接交互的效果。这种技术能产生较强的临场感,花费不大,几乎没有安全隐患,但无法产生生理上的失重感。 
  以上技术都曾被用于太空行走的训练中。近年来失重飞机和中性浮力水槽的使用率独占鳌头,虚拟现实与它们的结合将是未来的发展方向。但是所有这些模拟都比不上真实环境的考验。宇航员只有在踏上月球后,经过多番尝试才发现1/6重力下的最佳步态是像兔子一样双足齐蹦。为了有备无患,宇航员在进入太空前必须进行大量的模拟训练。
  来源:新华网
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