出舱模拟:每个动作都要在地面上设计好
在地面模拟无数次的技术,到了天上应用时往往不尽如人意,有许多情况和操作在地面上根本无法模拟。
水槽训练只能模拟空间失重条件下飘浮移动一方面,出舱过载和返回过载两个状态就还要在出舱活动模拟器中进行训练,模拟舱外服的组装、拆封、检查、测试,一步一步模拟整个出舱活动的程序。
模拟出舱程序,操作相当繁琐,消耗的时间也很长,对人的最大考验,就是从头到尾要均匀地分配体力和精力,操作精度要求很高,对人的耐力和精力是一个很大的考验。
模拟器只能分段模拟,先用14个半小时进行服装的拆封、组装、检测,接下来才能出舱。有的段得抓紧时间做,要不然后面的工作来不及。完了之后,按照反向操作一次。
俄美有过出舱经历的航天员回到地面后都曾经非常明确地表示,在天上进行太空行走时总有一些不尽如人意的地方,而关键就在于到了天上失重状态应用时,有很多情况与地面训练中学习的不一样。
比如,平时在地面的生活中,人在定位和运动时面对的是二维空间,而在太空则是三维的,这对人的知觉和感觉会带来很大的影响。再比如,航天员出舱行走操作完毕之后,要返回舱内了。当航天员拉着安全绳或借助反推背包装置与飞船靠拢时,如果用力稍大一些,运动速度过快,飞船就会迎面“撞”来,而如果用力太小,就会抓不住舱门。
不光是人的动作要正确,就连一些操作设备和工具的设计也非同一般。各种工具在真空都没有重量,不能像在地面上用完了随手放在一旁,要用了再顺手去拿。在天上真要是这样,工具就会飘走。更危险的是,任何物品只要随便一丢,就可能给自己在轨道上放置一颗“天雷”,说不定什么时候会和它相撞,产生灾难性的恶果。所以,天上各种钳子、扳手和改锥等工具都要具有磁性,使得螺丝和螺帽之类的部件不会从这些工具上飘走,所有的工具也都要卡在固定的位置上。
此外,由于太空不能传声,一切操作都静如死寂,平时人在地面上习惯了的通过声音来反馈信息将完全失效,所以,还要人工制造一种操作的声音,像操作扳手扳动设备时,扳子可以通过电子仪器向航天员耳机里传送一种模拟声音。使用工具还要考虑到,太空里明暗界线异常分明,阳光照射的地方亮得耀眼,背光处却伸手不见五指,因此就连工具的设计制造也要考虑到阴影处的照明问题。
翟志刚说,有的动作在地面很简单,到空中会很难。比如要拆卸一个螺丝,在地面因为有重力的作用,手用力拧,两脚可以起到一个反作用着力点的作用,就会很轻松地把螺丝拧开或拧紧。可到了空中,同样拧螺丝,首先要通过固定手脚来固定身体,但船上提供的固定点有可能达不到现在的体位要求,如果找不到一个着力点的话,甚至螺丝没转动,自己倒转起来了。而转起来之后,如果没有一个反方向的力起作用,就停不下来。
在天上的动作跟地面有很大不同。比如想拿身边的工具时,必须靠转身去拿,因为航天服的肩关节不能左右转动。如果想弯曲胳膊去拿,就会感到像是要压扁一个充足气的足球一样绝无可能。神七航天员刘伯明说,天上每一个动作都要事先设计好,例如出舱时要想转身,在转身之前就要考虑扶手在哪儿,手准备移到哪儿,眼睛看着哪儿,对一些小的细节都要做事先准备。
舱外服试验:地面的习惯就是天上的敌人
航天员必须忘掉地面上已经习惯了的动作,适应舱外服允许的动作。
舱外服在加压状态,放在地面上的时候有二三百斤,又笨又硬又重,到了天上,虽说不存在重量了,但质量还在,同时比地面的时候更加膨胀。舱外服既限制关节活动,又限制活动范围。
而在太空失重条件下,人的脑中枢丧失了重力感受信息,失去了整合与调整能力,必须建立新的调控能力。
俄罗斯为解决转身问题,在踝部做了个轴承,从底下转身,可以转70度；美国则是通过腰轴承来转动。手套是为弯曲而做的,但伸直很难,并且手冷,因为薄,要保证触觉。手的旋转是通过腕部轴承来动作。
人在地面适应了各种重力环境,养成了许多地面环境中的行为模式。在太空环境中,习惯性动作在紧急情况下,极易造成事故。
因为担心航天员会把地面上的习惯动作带到天上去,或者缺少对太空状况足够的心理准备,航天医学工程专家贾司光给航天员们特意归纳了“两个牢记”和“两个学会”以克服太空失重和舱外服限制。贾司光说,一要牢记在天上动作时,一定要缓慢有序,动作一快就会旋转起来；二要牢记舱外服的限制,忘掉地面上已经习惯了的动作,适应舱外服允许的动作。两个学会则是学会自由飘浮力与受限力的运用,最大限度地施加准确的力矩,保持正确体位；学会稳定体位与姿态控制,达到尽量减少体耗,提高工效的目的。
为了“牢记”和“学会”,航天员们采取了贾司光创造的“意识训练法”。所谓“意识训练法”,就是一种由有意识的训练达成的“头脑自动化”。就像人学骑自行车,开始是左歪右斜,到后来,只要一上去,不去想,已经自动动作了。“意识训练”的目的就是要让航天员除了心中有数,还必须从操作到心理都形成一种新的习惯。到了天上,不用思索,就能操作自如。
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