在位于俄罗斯首都莫斯科东北方向的尤里·加加林国家科学研究和测试宇航员训练中心中,一批来自印度的宇航员正在这里接受培训,这些宇航员的培训,只是印度计划于2022年前完成的载人航天计划(Gaganyaan)的一部分。
根据印度国家航天机构印度空间研究组织(ISRO)公布的计划时间,他们将于2020年12月进行无人值守的Gaganyaan计划首次全面测试飞行,而后在2021年7月进行另一次试飞。如果一切顺利,印度将在2022年之前,将其首批宇航员送入太空。他们将绕地球运行7天并进行科学实验,然后返回。
印度计划使用GSLV MK-III火箭进行载人航天
根据ISRO的说法,Gaganyaan计划的成功执行,将为更复杂的人类太空飞行任务打开大门,其中包括了到2030年,在近地轨道建设空间站。
目前,印度空军已经在其飞行员队伍中选拔了10名宇航员候选者,他们已经在俄罗斯国有空间技术营销公司(Glavko *** os)的配合下,在加加林宇航员训练中心进行相应的训练。同时,ISRO也在与俄罗斯合作,进行宇航员生命支持系统中必不可少的关键技术研发。这些合作有助于ISRO在未来几年中,于印度本土建立载人航天所需的基础设施,是目前印度人必须要做的。
当训练完成后,印方将从10名候选人中选出三名宇航员进行正式的载人航天飞行。考虑到印度武装部队没有合适的女性岗位,这三名候选人不可能出现妇女。他们穿着的太空服,将由位于班加罗尔的国防研究与发展组织(DRDO)下属的印度国防实验室(DEBEL)制造。
对Gaganyaan计划宇航员的初始培训包括身体检查和体能训练。即使是体格健壮的军事人员也需要经过严格的培训,以适应不断变化的重力环境带来的身体变化。很多宇航员在进入失重状态时会感觉晕眩,从而影响的正常的任务执行。不断变化的重力环境也会导致无效的血液循环,尤其是重返大气层和着陆时,身体的变化在理论上可能使宇航员丧失执行任务能力或昏迷。
虽然7天的轨道飞行还不足以发生主要的太空生理变化(例如骨骼钙流失或肌肉无力),但是在任务期间人体承受不断变化的重力加速度,则需要在离心机中进行训练,通过快速旋转模拟G力。
加加林宇航员训练中心的离心机,能够模拟更大31G的重力加速度。
宇航员除了身体训练外,还需要熟悉航天器的所有运行系统。特别是生命支持系统、导航和热控制,以及相应的天文学、轨道力学和和对地观测知识。以往的载人航天任务经验表明,这些知识在需要手动干预航天器的情况下是非常必要的。宇航员培训通常持续四年,但是对于印度的准宇航员们来讲,所有的培训将会在两年内完成,以符合发射期限。这意味着,即使排除他们不会执行的太空行走、航天器会合和对接等高级培训,培训时间也将非常 紧张 。
印度的宇航员除了操纵航天器以外,还将进行科学实验。有关科学实验的详细情况,ISRO尚未透露。但是去年年底,ISRO向 社会 征集了微重力实验的内容建议,并将类别缩小到了10种类型,其中即包括了可以放置在乘员舱内部的,也有需要布置在乘员舱外部的。
印度航天员可能会携带某种生命体(例如细菌、微生物、植物),以研究太空飞行对它们的影响,并了解某些微生物在太空辐射环境中的光合作用或繁殖情况。
此外,它们还有可能进行医学实验,例如太空中的人体废物处理, 探索 心血管变化的试验等。
对于火焰的 探索 也是去年ISRO收集的重点建议之一,火焰在微重力下是球形的,了解它们有助于下一代火箭发动机的研发。
地球上的火焰与微重力下的火焰对比
经过多年的扯皮,ISRO的载人航天计划于2018年获得了批准。印度 *** 在2018年12月批准了100亿卢比的预算以进行载人航天计划,一个月后在班加罗尔成立了载人航天飞行中心。
在获得最终批准之前,ISRO就已经开始了对载人航天工程的相关技术进行预研。2007年,ISRO就已经向近地轨道发射了载人航天飞行器的验证版,此次发射作为返回舱试验,测试了载人航天飞行需要的主要技术。例如航天器的导航与控制、再入大气层、航天器热管理、再入大气层时的“黑障”导致的通信中断、降落伞的打开与飞船溅落海区的相关技术。2014年,一个完整的返回舱原型成功的进行了类似测试,这个返回舱原型被称为“大气层再入模块试验”(CARE)。
印度海岸警卫队人员正在回收CARE返回舱
在2018年7月进行的测试中,ISRO试验了飞船逃逸塔的工作。在实验中逃逸塔将模拟飞船从火箭上带离,并将模拟飞船带到了合适的高度,返回舱成功降落在孟加拉湾。
ISRO进行逃逸塔的测试
2018年7月的测试中,返回舱成功开伞,降落在孟加拉湾
印度人计划使用GSLV MK-III运载火箭来发射载人航天飞船,2019年7月22日,GSLV MK-III运载火箭发射“月船2号”成功,将“月船2号”送入了预定轨道。GSLV MK-III运载火箭绰号为“胖男孩”,它将把7.8吨重的载人飞船发射到约400公里高度的近地轨道上,载人飞船将搭载3名宇航员飞行7天。
在执行过“神舟工程”的中国人看来,印度的“Gaganyaan”计划细节上充满了印度式的“大干快上”PPT风格,超短的准备时间,省略的宇航员培训,仅有2次的验证飞行,未经详细的系统验证,贪大求全的任务内容……这一切,都使得印度未来的载人航天飞行充满了未知数。
尤里·阿列克谢耶维奇·加加林 (俄語: ЮрийАлексеевичГагарин ,1934年3月9日-1968年3月27日) ,苏联宇航员,苏联红军上校飞行员,是之一个进入太空的人。 1968年3月27日,他和飞行教练员谢廖金在一次例行训练飞行中,因一架双座喷射机坠毁而罹难。灾难发生的这一天,加加林按计划要驾驶米格-15歼击教练机飞行两次,每次半小时。10点19分,飞机升空。10点30分,加加林把空域作业的情况报告飞行指挥,请求准许取航向320返航。此后,无线电通信突然中断,1分钟后,飞机一头栽到地上。 事故发生后, *** 成立了事故调查委员会。经过认真分析研究后认为:“1968年3月27日飞机飞行准备工作完全是按照现有技术操作规程的要求进行的。”调查委员会查明了飞机与地面相撞时的状态。当时,飞机在两层云带空域里飞行,看不见地平线。返航时,本应从70°航向向320°航向下降转弯,后来一定发生了某种突发事件,使飞机处于临界状态。飞机飞出低层云,航迹倾斜角达到70°到90°,飞机几乎是垂直俯冲下来,加加林和另外一位飞行员密切配合,想尽更大努力使飞机退出俯冲状态,但当时飞行高度只有250-300米,时间也只剩2秒钟了,他们没有成功,年仅34岁的加加林就这样离开了人世,以至于人们都不相信他真的牺牲了。 加加林死后,其骨灰被安葬在克里姆林宫墙壁龛里,他的故乡格扎茨克被命名为加加林城,他训练所在的宇航员训练中心也以他的名字命名。为纪念加加林首次进入太空的壮举,俄罗斯把每年的4月12日定为宇航节,在这一天举行隆重的纪念活动,缅怀这位英雄人物。国际航空联合会设立了加加林金质奖章。月球背面的一座环形山也是以他的名字命名的。加加林成为宇宙时代的象征。
1961年4月12日,苏联宇航员尤里·阿列克谢耶维奇·加加林乘坐东方号飞船进入了地球轨道,加加林成为了之一个进入太空的地球人,也是之一个从太空中看到地球全貌的人,自他之后,世界各国也是相继培养出了宇航员。
但是宇航员这份职业是非常危险的,特别是刚刚进入太空的初期阶段,1967年,美国3名宇航员驾驶阿波罗4A飞船,在进行舱外活动时,由于纯氧舱爆炸,3名宇航员当场死亡,然而还有一位宇航员在进入太空之后,却发现自己无法回去了,这个人就是谢尔盖·康斯坦丁诺维奇·克里卡列夫。
克里卡列夫,在1985年时,进入了苏联航天局,在经过三年的培训,他与1988年11月26日跟另外一位苏联宇航员沃尔科夫乘坐联盟TM-7号宇宙飞船前往和平号空间站,他在太空停留了115天之后返回。
克里卡列夫也完成了人生当中的之一次航空之旅,由于出色完成了任务,克里卡列夫和队员沃尔科夫又被选入第二次执行太空任务,两人是在1991年5月18日飞往太空和平号空间站。
这次的任务时间相对较长,1991年12月26日,苏联解体,四分五裂陈了15个国家,国家乱做一团,继承苏联的俄罗斯一直都在忙着整理国家内务,好像把两位登上太空的宇航员给忘记了。
两人向着地面呼叫,但是没有人回应他们,他们计算着时间,几乎每隔一天都会呼叫,可是依旧没有回应,在将近过了200天时,沃尔科夫有些崩溃了,甚至认为第三次世界大战爆发了。
苏联和美国以及全世界都陷入了战争当中,又或是苏联发生的灭绝性事件,两人的精神都处在崩溃边缘,两人只能“抱团取暖”相互安慰,共同度过艰难的日子,他们依旧坚持联络。
一直到1992年3月17日,在太空待了311天的克里卡列夫和沃尔科夫终于收到了回复,俄罗斯派出了飞船,将两人接了回来,两人落到地面,自然从苏联人变成了俄罗斯人,甚至有不少的人戏称他们为“最后的苏联人”。
回国之后,两人依旧从事着航天工作,由于俄罗斯和美国在航天方面合作,他多次前往美国训练,先后完成了6次太空任务,2007年,克里卡列夫执行完最后一次任务之后就退休了,并担任了加加林宇航员培训中心主管。
在天上,最麻烦的事就是如何大小便。飞船上的“马桶”要比地面上体积小很多。这个“马桶”实际上是一个高科技的大小便收集装置,它能产生吸附压力、除臭,而且有很好的密封性。如果密封不严,粪便会从“马桶”中扩散出来,在飞船内到处飞舞,灾难性的“天女散花”就此上演。上厕所时,航天员需先把自己固定好,然后打开“马桶”风机。便后,航天员将收集器中的袋子扎紧丢入废物桶中,尿液则被收集在密闭的尿液储箱中。
为了使宇航员能够顺利地围绕轨道飞行,实验人员付出了很大的努力,甚至吃尽了苦头。他们没有享受到丰厚的物质待遇,也从来没有获得过“苏联英雄”的光荣称号,并且一直没有邀游过太空,尽管他们曾经将自己的青春年华和身心 健康 献给了神秘的太空。这些人便是在幕后为苏联宇航事业做出巨大贡献的宇航实验员。
苏联时代并没有公开的“宇航实验员”这种职业,他们的工作和活动极其保密,因为在当时,利用人体进行实验被认为是不道德的。 而后来,随着人们对宇航业的了解逐步加深,已不再需要这一职业。
“宇航实验员”这一概念出现于20世纪60年代的苏联。“在宇航员训练中心一共有八名实验员。我们所有人的证件上标注的都是其他职业——工程师或者科学工作者。”米哈伊尔·诺维科夫说,“实际上我们是‘全能’的实验员,几乎参与了所有实验,包括离心机实验、希洛夫秋千实验、科里奥利加速度实验、高压氧气舱实验、跳伞实验以及失重实验等。 我们还服用那些用来使宇航员在太空飞行中保持良好感觉的药物,以测试它们的效果。最为可怕的是,我们必须经受各种严酷的生存训练。 每三个月我们都需要经专门的医学委员会检查一次,由他们决定是否可以去做实验。“如果鉴定为适合从事专业训练,就意味着可以进行太空实验。”
在苏联时期,宇航员执行太空飞行任务后,将自动被授予“苏联英雄”称号。 在今天的俄罗斯,从太空返回的宇航员也会荣获“俄罗斯英雄”的称号。但是很少有人知道,宇航实验员经受的失重状态要长得多,其身体也需要承载更沉重的负担。
“实际上,也不是平白无故地授予宇航员光荣称号。从太空返回的宇航员有90%自我感觉很差,而且不是所有的人最终都能康复。”列尼说,“在之后的4年内,他们往往无法恢复到以前的 健康 状态。一些宇航员首次飞行后便坚决拒绝再次进入太空,有一位甚至很快就递交了‘自愿退役申请。”
几乎所有宇航员在经历过失重太空飞行后,其听力、视力、脊柱和关节等都出现了严重的问题。 加加林宇航员训练中心的工作人员证实说,失重状态对人的整个身体都有害,特别是对骨骼和肌肉组织。
“人在飞行过程中,全身骨头的钙质会渗出,因此骨骼变得脆弱。” 列尼继续说,“通常在宇航员着陆后,会马上用担架将其拾走。这不是因为他无法自行站立,而是因为在经历了10分钟的垂直失重状态后,他的腿有折断的危险。 如果着陆后宇航员马上伸手抓什么东西,他的手指很可能会骨折。 ”
维克托·列尼和米哈伊尔·诺维科夫在宇航员训练中心工作的30余年期间,参与了200余次实验,经历了数千次模拟太空失重飞行。
“我们试图在地面上模拟宇航员在太空中遇到的各种情况。”列尼说, “乘坐实验飞机进行抛物线飞行时便可体会到失重的感觉。我们参加了所有的实验飞行,在50岁时我的左耳已完全失聪。”
宇航实验员还对身体的耐高温能力进行实验。实验是在人工控温室里进行的。列尼和诺维科夫进入一个温度高达80 、湿度达40%的控温室中。当实验结束时,实验员的体温上升到了39 ,脉搏高达每分钟200下。
“宇航员本人从来没有经历过类似实验。当时有这样一种观念: 超越一定范围的负荷应该让宇航实验员测试。我们应该挑战人类机体的极限,这种挑战是宇航员在太空飞行中很少经历的。 ”列尼说。
1984年夏天,一项令人难受的实验任务落到了维克托·列尼和同事的身上。他们奉命在黑海海域实验一种新型的三个座位的飞行装置。
“我们进入一个位于救生船内的水池中。在一昼夜间,强劲的水浪不时地撞击着船舷。船体摇晃得非常厉害,池中的水不停地往外飞溅,不得不往水池中加了五次水。”列尼说 ,“水浪把我们抛出3米多高,头部差点撞上水池上方的梁。我们经历了可怕的日子。 之后,我勉勉强强通过了矫形检查,但我的两名同事当时就昏迷了。”
几个小时后,他们又被塞进一个狭小的宇航器中,然后沉入黑海海底。
“我们在这个难以形容的宇航器里待了三天三夜。里面空间极其狭小,站也不是,坐也不成,更谈不上走了,所有人必须像胎儿一样蜷曲着。”列尼继续说, “宇航器里的温度高达38 ,而湿度达到了100%。最可怕的是,海流引起的毫无规则的颠簸使人无法忍受。”
而在这3天时间里,实验员只得到了一份口粮——航天员专用便携式应急食品。这些食品在 *** 过程中排除了所有水分,从而压缩成了外形像巧克力的小方块。
“我们没有吃掉一块食品,根本不想吃。感觉有一团让人恶心的东西堵在喉咙上,不断提醒你,不饿,不要去吃东西。”列尼回忆说,“我的前庭器官还没有出现什么问题,但是一位同事却一直嚷嚷:‘我的妈呀,我真是个大傻瓜,为什么要参加这种实验呢?’
“过了一段时间,我决定给同事们鼓鼓劲。”列尼继续说, “我从便携式应急食品中取出一块带有黑李子干的干凝乳,其颜色和味道就像粪便一样。 ‘怎么样,伙计们,开始吃吧。’说完我带头咬了一口。真没有想到,大家恶心得更厉害了。”
现在,已经没有必要进行类似的实验了。如今的宇航实验员在海底宇航器上的实验时间不超过3小时,轻松完成实验任务后,便离开宇航器了。
20世纪80年代,列尼和诺维科夫被派往寒冷的冻土地带进行实验。
“实验之前,我们身上粘满了各种传感器。”诺维科夫回忆说,“我突然发现一个金属导管挂在电线上,这时过来一位医生,递给我一瓶凡士林,说: ‘这个传感器你自己安上。’这个导管长约25厘米,应该插入 *** 内,因为人体最精准的体温应是直肠的温度。
“在我们团队中还有一位年轻士兵,我们甚至不知道他的名字。在严寒中待了几个小时之后,他就感觉不舒服了。医生马上让他退出实验。自此以后,我们再也没有见到他。听说这个小伙子被送往莫斯科了,情况非常严重,面临生死问题。”
“刚开始的几个小时,实验员用雪块搭建房子,里面塞进降落伞布料,一共加了30层。这样房子里的温度就会比露天温度稍微高一点。”
“有时我们会进入雪屋,但是不能够久待,一是因为那个直肠传感器使我们无法正常落座,二是因为2分钟不活动整个身体就开始麻木了。我们从雪屋里冲出来,在雪地上奔跑。”列尼说, “待在一个地方不动是不行的,因为即使停止1分钟,双脚也会麻木,所以我们像企鹅一样来回跑。 气温下降到-50 ,风速则高达每秒六七米。”
很快,实验员身穿的橡皮制“鳟鱼”救生衣开始破裂。
“人体的温度高于周围的温度,于是便产生了温室效应。只要一弯腰,衣服的接缝处便开始裂开。” 诺维科夫说,“过了1小时,双手便开始感觉刺痛。摘下手套,发现里面都结冰了。冷风又吹进腋窝。饭也吃不成,当我把一块食物放进嘴里时,它没有融化,而是完全冻到了嘴唇上。"
这次实验结束以后,列尼和诺维科夫被拉到浴室洗了个 *** 浴,喝了加蜜的白兰地。然后他们被带到市区更好的宾馆休息。
“宾馆房间是镜子墙面。我照了一下镜子,感到吃惊:我的脸皮一片片剥落,非常可怕。原来,在冻土地带进行实验时,我们的脸被严重冻伤,洗完 *** 浴后它便开始自行脱落了。” 诺维科夫说到这里,哈哈大笑起来。
现在,维克托·列尼仍然在宇航员训练中心工作,是一名上校军官,早就不做宇航实验工作了。米哈伊尔·诺维科夫则在从事个体生意。有时他们也会回忆起那段艰辛的宇航实验员生涯,并且为一直没有能够遨游太空而感到遗憾。多年来他们都梦想着上天,但是希望都落空了。