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      2.  中國(guó)新聞社 2002年08月20日 星期二
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        專家披露“神舟三號(hào)”模擬假人研制之迷

        2002年08月20日 08:49

          中新網(wǎng)北京8月20日消息:據(jù)中國(guó)青年報(bào)報(bào)道,2002年4月1日,我國(guó)自行研制的“神舟三號(hào)”飛船在太空繞地球飛行108圈后,在我國(guó)內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸,為我國(guó)載人飛行奠定了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。此次“神舟三號(hào)”飛船是完全模擬載人狀態(tài)進(jìn)行飛行試驗(yàn)的,也是我國(guó)首次向外界發(fā)布飛船搭載“模擬假人”的消息,因此引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

          近日,中國(guó)載人航天工程有關(guān)方面的專家首次向筆者披露了“神舟三號(hào)”飛船“模擬假人”研制之謎。

          這位專家說,用“模擬假人”做試驗(yàn)來檢驗(yàn)?zāi)M飛船載人狀態(tài),這在中國(guó)是第一次,在世界上也是第一次。這項(xiàng)工作從20世紀(jì)90年代初開始做,至今已有十多年。

          這位專家介紹說,“模擬假人”是“神舟三號(hào)”無人飛船試驗(yàn)的一個(gè)重要部分。因?yàn)榈厍虻纳姝h(huán)境為人類提供了最基本的生存要素:食物、水分和氧氣。在這些要素中,氧最為重要。人不吃食物可以存活大約7天,不喝水可以存活3天左右,要是沒有氧幾分鐘就會(huì)失去知覺。但是宇宙飛行環(huán)境并不適合人的生存、生活和工作。載人航天器在200-500公里的高空飛行,大氣環(huán)境為真實(shí)狀態(tài),溫度可達(dá)1000℃以上。人類要做宇宙航行必須使載人航天器座艙保證足夠的氧氣、合適的壓力、適宜的溫濕度,以及對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)性進(jìn)行必要的防護(hù)。

          為確保航天員健康地生活、高效地工作與生命安全,載人航天器上設(shè)置了一套環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng),用于控制壓力,去除二氧化碳和有害氣體,控制溫濕度,以及供應(yīng)食品與飲水和收集廢物。

          那么,這樣一個(gè)系統(tǒng)在無人航天器上怎樣才能知道它工作不工作、合格不合格呢?這就需要一個(gè)考核系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)就是我們研制的人體模擬代謝裝置,也是擬人載荷裝置。如果得不到考核,我們的航天員就不能上天。

          在今年發(fā)射的“神舟三號(hào)”飛船上,科研人員為其裝載了幾乎可以亂真的擬人載荷設(shè)備———“模擬假人”。它包括人體代謝模擬裝置,擬人生理信號(hào)設(shè)備和與航天員形態(tài)、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、質(zhì)心基本一致的“形體假人”。人體代謝模擬裝置用來模擬耗氧速率、耗氧量和產(chǎn)熱率,模擬真人消耗艙內(nèi)氧氣,向艙內(nèi)輻射熱量,及時(shí)通過環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)把艙內(nèi)的氧分壓和溫度控制在醫(yī)學(xué)要求的范圍內(nèi)。擬人生理信號(hào)設(shè)備將所錄入的心電、呼吸生理信號(hào),從太空回傳到地面,以考核飛船醫(yī)監(jiān)設(shè)備的可靠性。

          據(jù)了解,國(guó)外在20世紀(jì)50年代,曾以動(dòng)物作為載人航天器的擬人載荷裝置來考核載人航天器的環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)。1957年,前蘇聯(lián)將載有小狗的衛(wèi)星送上太空,結(jié)果小狗在軌道艙飛行一周后,因缺氧而死。從1960年5月到1961年3月,在不到一年時(shí)間里,前蘇聯(lián)又連續(xù)發(fā)射了7艘載有狗、大鼠和小鼠的試驗(yàn)載人航天器,用于探索載人航天器的生保系統(tǒng)以及發(fā)射軌道飛行環(huán)境對(duì)生物的影響。在第3、6、7艘試驗(yàn)載人航天器飛行獲得成功后,1961年4月,前蘇聯(lián)航天員加加林駕駛“東方1號(hào)”飛船進(jìn)行了人類的首次太空飛行。美國(guó)在載人航天之前也先以猴、猩猩等高等動(dòng)物作為試驗(yàn)對(duì)象。

          雖然生命載荷有其明顯的優(yōu)點(diǎn),但也存在許多工程技術(shù)問題。例如要對(duì)動(dòng)物進(jìn)行選拔和訓(xùn)練,需要解決有思維能力的動(dòng)物在航天失重條件下廢物的收集和處理以及供水、供食等問題。另外,一只猴子的耗氧量只是一個(gè)人的1/7,如果兩個(gè)航天員上天需要14只猴子來試驗(yàn)。安全性也是問題,因此開展無生命載荷的研究受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。

          專家說,我們現(xiàn)在研究的是物理化學(xué)類型的擬人載荷裝置,是通過物理化學(xué)的方法模擬人的耗氧、產(chǎn)熱等代謝參數(shù),為環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)提供代謝負(fù)荷,以考核此系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)在于代價(jià)不高且極具科學(xué)性。

          說起在擬人載荷裝置研究中遇到的困難,這位專家很感慨:最重要的是技術(shù)困難。擬人載荷裝置在載人航天器上進(jìn)行耗氧反應(yīng)時(shí),受到許多因素的限制,比如空間環(huán)境的重量、體積、功耗等,就需要高耗氧性能的材料。天上產(chǎn)品比地上產(chǎn)品的性能要求高很多。耗氧性能達(dá)到了,強(qiáng)度也是關(guān)鍵指標(biāo)。高耗氧材料做出后第一次實(shí)驗(yàn),就碎了,因?yàn)閺?qiáng)度不夠。第一臺(tái)模擬裝置就因?yàn)橹亓俊Ⅲw積太大壓根兒上不了飛船。

          所有測(cè)量設(shè)備的研制需要解決的是安全可靠性問題,比如吸收氧氣后,裝置溫度高達(dá)800℃,但是要求裝置表面及出口的溫度達(dá)到60℃以下,怎么隔熱、降溫都是技術(shù)難題。比如,為一只氣泵上小小的皮碗的壽命,科研人員要做近萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)。正是因?yàn)橛羞@些科技工作者的這些努力,在“神舟三號(hào)”飛船飛行試驗(yàn)任務(wù)中,所有的產(chǎn)品經(jīng)受住了各方面的考驗(yàn),考核數(shù)據(jù)非常圓滿。


         
        編輯:李艷敏
         

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