宇航员训练营内部

宇航员训练营内部

三名试飞员、两名飞行外科医生、一名分子生物学家、一名飞行控制员、一名五角大楼工作人员和一名中央情报局情报官员。这些是 NASA 挑选的九名美国下一任宇航员。今年夏末,他们与两名日本飞行员、一名日本医生、一名加拿大飞行员和一名将与 NASA 2009 届学员一起接受培训的加拿大物理学家一起抵达休斯顿。他们就是幸运的 14 人。

美国宇航局的新宇航员候选人从 3,500 多名申请者中脱颖而出,正值人类太空探索史上的关键时刻。该机构的宏伟目标是 40 多年来首次将人类送出国际空间站。问题是什么时候。

9 月,由洛克希德马丁公司前首席执行官诺曼·奥古斯丁 (Norman Augustine) 担任主席的太空专家和前宇航员小组向白宫表示,每年增加约 30 亿美元的预算将使 NASA 能够开发必要的航天器,将宇航员送上月球、近地小行星并最终送上火星。该委员会得出的结论是,如果预算不足,登月计划至少将推迟到 2030 年代末。

无论 NASA 是否能从国会获得额外的财政支持,现在都是该机构从根本上重新评估如何让新兵为深空的严酷环境做好准备的关键时刻。计划要求建造一个名为“猎户座”的新载人舱,以取代 2015 年的航天飞机,外加两枚火箭和一艘登月舱。这套硬件被称为“星座”,被称为太空探索的“瑞士军刀”,能够飞往多个目的地并执行多项任务。这也是 NASA 对这些未来宇航员的期望。他们将被训练成万事通,可以在国际空间站进行实验,在月球上建立前哨,或从飞过太空的小行星上采集样本。他们是 NASA 五年来的第一批新宇航员,也是“星座”开发计划开始后第一批被选中的宇航员,也是第一批专门为长期太空任务而被选中的宇航员。NASA 的任务不仅仅是重新发明其硬件;为了超越低地球轨道,它必须重新改造其宇航员。

坚韧而快乐

和之前的宇航员一样,新兵将在缅因州参加户外生存课程,在水下实验室生活长达两周,忍受高空舱的考验,并努力学习飞行力学。但对于深空宇航员来说,他们必须接受全新的训练,可能包括在禁闭和隔离中度过数周甚至数月的时间。

前往火星的旅程将把人类带离地球如此遥远,以至于地球看起来不会比一颗恒星大。距离如此遥远,以至于亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯·克劳斯在 9 月的《纽约时报》专栏文章中甚至提出,为了节省燃料,宇航员也许根本不应该回家。阿波罗宇航员巴兹·奥尔德林是火星殖民的狂热信徒,他也提出了这个想法。对于如此漫长的旅程,充分的心理准备至关重要。

火星协会是一个太空倡导组织,它进行了一系列模拟火星任务,涉及沙漠站的 80 名工作人员和更偏远的北极基地的十几名工作人员。火星协会会长兼《火星案例》一书的作者罗伯特·祖布林建议 NASA 进行实验,看看哪些宇航员团队在连续数月恶劣条件下进行实地探索时能够很好地合作。“你让他们执行任务,你就会看到谁是坚强、开朗和具有团队精神的,”祖布林说。“如果你在前往火星的路上失去了幽默感,你就完了。”在实地任务中获得的最重要的教训之一是,有些人在一个团队中表现出色,但在另一个团队中却不然。“这是因为组合,”他解释道。

安柏瑞德航空大学 (Embry-Riddle Aeronautical University) 研究航天人为因素的助理教授杰森·克林 (Jason Kring) 同意祖布林的观点,即在地球上进行强化训练是必须的。他还建议 NASA 在机组人员中安排一名临床心理学家,以帮助缓解潜在的冲突。“对我们来说,在办公室环境中的小问题,在与同一批人共事六到八个月后,可能会变成大问题,”他说。

航天飞机宇航员丽莎·诺瓦克因试图绑架同事的女友而于下个月接受审判,她因精神崩溃而坠毁,NASA 已开始努力更加仔细地筛查心理缺陷。不难想象,这种不稳定因素可能会毁掉一项太空任务。

虽然 2009 届的每个人都拥有工程、科学或数学的高级学位(“拥有驾驶高性能喷气式飞机的丰富经验”也是一大优势),但最受追捧的品质是与他人相处融洽的能力。如今,一名具备良好素质的宇航员,在与同事们被困在飞行办公室七个月时,不会感到疲惫或暴躁,同事们甚至可能不会说他的语言——在办公室里,他和同伴的汗水和尿液被循环利用,成为饮料,马桶堵塞,一个严重的错误意味着他们都可能丧命。

当然,宇航员也需要为身体挑战做额外的准备。在旅途中,他们将受到高剂量的辐射,这会增加他们晚年患癌症的几率,而且他们的骨密度也会下降。“最糟糕的情况是,火星宇航员走下飞船后,他们的骨骼太脆弱,无法支撑他们的体重,”克林说。他建议 NASA 最终可能需要创建一类新的宇航员,专门接受“超长时间”任务的训练。“在太空中待 36 个月与待 6 个月有很大不同,”他说。

新学校

即使是准备一次太空站或月球任务也需要几年时间。2009 届宇航员要到 2011 年才能成为正式宇航员,他们至少要到 2014 年才能首次执行太空任务。“基础训练的目的是让人们达到开始特定任务训练所需的熟练程度,”NASA 宇航员候选人选拔和训练经理 Duane Ross 说。

与过去三十年选拔的 12 批宇航员(分为飞行员和任务专家的等级制度)不同,NASA 最新一批宇航员将被简称为“宇航员”。预计驾驶猎户座飞船比驾驶航天飞机要简单得多。飞船的许多功能将实现自动化,让人想起查克·耶格尔称宇航员为“罐头里的午餐肉”的时代。尽管猎户座飞船的机组人员将多达六人,而阿波罗飞船只有三人,但他们在很长一段时间内只是陪伴飞船飞行。例如,玻璃座舱界面的开关数量将是阿波罗飞船的十分之一。

从很多方面来说,学习如何驾驶航天飞机都是过去宇航员训练的核心。航天飞机是“一种极其复杂的野兽”,前航天飞机指挥官帕姆·梅尔罗伊说。梅尔罗伊最近成为洛克希德马丁公司太空探索计划主任兼副项目经理,而洛克希德马丁公司是猎户座飞船的承包商。罗斯说,新兵在两年的基础训练中花了 54 周的时间在航天飞机系统上。驾驶猎户座飞船的宇航员不必降落在跑道上,因此 2009 届的宇航员将花更多时间学习俄语(因为在航天飞机退役后,俄罗斯的联盟号飞船将暂时成为前往国际空间站的唯一交通工具)和在世界上最大的游泳池练习舱外任务。另一方面,猎户座飞船将比航天飞机小得多,因此内置的冗余度会更低。这意味着宇航员可能不得不花更多时间训练设备故障,梅尔罗伊说。

与航天飞机一样,猎户座宇航员将在全动态模拟器中练习升空,这迫使他们快速决定是否中止任务。他们还将使用模拟器学习如何与国际空间站对接以及如何驾驶新的月球着陆器Altair降落到月球表面。梅尔罗伊说,阿波罗任务的月球着陆器模拟器看起来像飞行床架,它们都在训练期间坠毁。“我认为我们必须做得更好,”她说。

工程师们仍在设计猎户座牵牛星,但就像阿波罗时代一样,宇航员参与了每一步。宇航员已被邀请进入载人舱模型,看看他们是否能舒适地坐在座位上并够到控制装置。“当宇航员真正进入并开始使用模型时,他们已经非常熟悉了,”洛克希德马丁公司勘探开发实验室部门经理奥利维亚·富恩特斯说。

再往后,宇航员将开始为在月球表面甚至小行星上进行操作做准备。游泳池可以模拟国际空间站的失重状态,但不能模拟月球引力——只有地球引力的六分之一。“我们必须将水中训练与再次在月球和火星表面行走的训练结合起来,”克林说。阿波罗宇航员在部分重力模拟器中练习月球行走,这是一个悬挂在天花板上的成人尺寸的 Johnny Jump Up,未来的宇航员可能会使用一种改进版的重力模拟器,称为“pogo”。小行星和火星卫星可能还需要更多的训练设施,而这两个目的地都需要一套可以穿几天的改进型太空服。

注意差距

美国宇航局的初步计划是让航天飞机在 2010 年退役,但奥古斯丁委员会估计猎户座飞船至少要到 2017 年才会升空,这将留下七年的空白期,在此期间美国宇航局将不会有载人航天器升空。这使得该机构不得不试图预测未来。

罗斯说,你不会根据今天的需要来挑选宇航员。“你会尽力猜测五年后会发生什么。” 2009 年的宇航员是 NASA 规模最小的一批宇航员之一,这反映出未来宇航员的飞行机会有限。航天飞机宇航员可能在职业生涯中执行几次任务,但由于航天飞机较小,NASA 进入太空的宇航员数量会减少。与许多阿波罗宇航员一样,新招募的宇航员在整个职业生涯中可能只会执行一两次飞行任务。

那么,为什么要当宇航员呢?宇航员新兵凯特·鲁宾斯以前就听过这个问题。当她告诉同事她的新职业道路时,一些人对此表示质疑,想知道为什么现在有人想当宇航员。NASA 的未来如此不确定,太空中的一切似乎都需要不断维修。谁愿意乘坐火箭飞到 255 英里外的太空去修理马桶?你不是麻省理工学院的终身分子生物学家吗?鲁宾斯自然有不同的看法。在她的眼中,NASA 拥有一个前所未有的机会。许多专家认为国际空间站是更雄心勃勃的太空冒险的训练场,现在该设施已接近完工,NASA 可能很快就能自由地将其资源转向其历史上的下一个重要篇章:国际空间站以外的载人探索。该机构已经在为这项工作建造一艘新船,由于私营航天工业取得了巨大的进步,火箭技术从未如此便宜,而且对地球日益增加的环境威胁使人类在太空的前哨听起来越来越像是明智的投资。

如今的宇航员可能飞行次数更少,但他们的飞行次数却可能创造历史。2009 年的宇航员中可能有人将成为下一个踏上月球的人,或者成为第一位踏上月球的女性。他们中的一些人甚至可能成为第一个访问小行星的人。

现在是开始为旅行做准备的最佳时机。

在太空中你穿什么?

把新宇航服想象成一艘可穿戴的宇宙飞船,配有厕所

美国宇航局将目光投向深空,委托 Oceaneering International 公司开发自 20 世纪 80 年代航天飞机“喷气背包”问世以来的第一套新型太空服。对于月球任务,星座太空服系统 (CSSS) 将有两种配置:一种是宇航员在飞船发射、着陆和太空行走期间穿着的;另一种是专门为在月球表面穿着而设计的。这两套太空服将共享许多部件,例如靴子、腿部、手套以及冷却和通信系统。

最大的挑战是设计一个处理固体废物的系统,以防万一载人舱失去舱压,宇航员必须在宇航服中度过很长一段时间,甚至几天,直到问题得到解决。

对于长期的深空任务,宇航员必须自己保养宇航服,事先学习如何修理宇航服上的每个端口和传感器。“当你系好安全带准备执行真正的任务时,你应该感觉就像回到家一样,”Oceaneering 的 CSSS 项目经理 Jim Buchli 说。“不应该有任何意外。”——Dawn Stover,Carina Storrs 补充报道

想要近距离观察 NASA 的新型太空服,请点击此处查看图片库

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