出艙模擬:每個動作都要在地面上設計好
在地面模擬無數次的技術,到了天上應用時往往不盡如人意,有許多情況和操作在地面上根本無法模擬。
水槽訓練只能模擬空間失重條件下飄浮移動一方面,出艙過載和返回過載兩個狀態就還要在出艙活動模擬器中進行訓練,模擬艙外服的組裝、拆封、檢查、測試,一步一步模擬整個出艙活動的程序。
模擬出艙程序,操作相當繁瑣,消耗的時間也很長,對人的最大考驗,就是從頭到尾要均勻地分配體力和精力,操作精度要求很高,對人的耐力和精力是一個很大的考驗。
模擬器只能分段模擬,先用14個半小時進行服裝的拆封、組裝、檢測,接下來才能出艙。有的段得抓緊時間做,要不然后面的工作來不及。完了之后,按照反向操作一次。
俄美有過出艙經歷的航天員回到地面后都曾經非常明確地表示,在天上進行太空行走時總有一些不盡如人意的地方,而關鍵就在于到了天上失重狀態應用時,有很多情況與地面訓練中學習的不一樣。
比如,平時在地面的生活中,人在定位和運動時面對的是二維空間,而在太空則是三維的,這對人的知覺和感覺會帶來很大的影響。再比如,航天員出艙行走操作完畢之后,要返回艙內了。當航天員拉著安全繩或借助反推背包裝置與飛船靠攏時,如果用力稍大一些,運動速度過快,飛船就會迎面“撞”來,而如果用力太小,就會抓不住艙門。
不光是人的動作要正確,就連一些操作設備和工具的設計也非同一般。各種工具在真空都沒有重量,不能像在地面上用完了隨手放在一旁,要用了再順手去拿。在天上真要是這樣,工具就會飄走。更危險的是,任何物品只要隨便一丟,就可能給自己在軌道上放置一顆“天雷”,說不定什么時候會和它相撞,產生災難性的惡果。所以,天上各種鉗子、扳手和改錐等工具都要具有磁性,使得螺絲和螺帽之類的部件不會從這些工具上飄走,所有的工具也都要卡在固定的位置上。
此外,由于太空不能傳聲,一切操作都靜如死寂,平時人在地面上習慣了的通過聲音來反饋信息將完全失效,所以,還要人工制造一種操作的聲音,像操作扳手扳動設備時,扳子可以通過電子儀器向航天員耳機里傳送一種模擬聲音。使用工具還要考慮到,太空里明暗界線異常分明,陽光照射的地方亮得耀眼,背光處卻伸手不見五指,因此就連工具的設計制造也要考慮到陰影處的照明問題。
翟志剛說,有的動作在地面很簡單,到空中會很難。比如要拆卸一個螺絲,在地面因為有重力的作用,手用力擰,兩腳可以起到一個反作用著力點的作用,就會很輕松地把螺絲擰開或擰緊。可到了空中,同樣擰螺絲,首先要通過固定手腳來固定身體,但船上提供的固定點有可能達不到現在的體位要求,如果找不到一個著力點的話,甚至螺絲沒轉動,自己倒轉起來了。而轉起來之后,如果沒有一個反方向的力起作用,就停不下來。
在天上的動作跟地面有很大不同。比如想拿身邊的工具時,必須靠轉身去拿,因為航天服的肩關節不能左右轉動。如果想彎曲胳膊去拿,就會感到像是要壓扁一個充足氣的足球一樣絕無可能。神七航天員劉伯明說,天上每一個動作都要事先設計好,例如出艙時要想轉身,在轉身之前就要考慮扶手在哪兒,手準備移到哪兒,眼睛看著哪兒,對一些小的細節都要做事先準備。
艙外服試驗:地面的習慣就是天上的敵人
航天員必須忘掉地面上已經習慣了的動作,適應艙外服允許的動作。
艙外服在加壓狀態,放在地面上的時候有二三百斤,又笨又硬又重,到了天上,雖說不存在重量了,但質量還在,同時比地面的時候更加膨脹。艙外服既限制關節活動,又限制活動范圍。
而在太空失重條件下,人的腦中樞喪失了重力感受信息,失去了整合與調整能力,必須建立新的調控能力。
俄羅斯為解決轉身問題,在踝部做了個軸承,從底下轉身,可以轉70度；美國則是通過腰軸承來轉動。手套是為彎曲而做的,但伸直很難,并且手冷,因為薄,要保證觸覺。手的旋轉是通過腕部軸承來動作。
人在地面適應了各種重力環境,養成了許多地面環境中的行為模式。在太空環境中,習慣性動作在緊急情況下,極易造成事故。
因為擔心航天員會把地面上的習慣動作帶到天上去,或者缺少對太空狀況足夠的心理準備,航天醫學工程專家賈司光給航天員們特意歸納了“兩個牢記”和“兩個學會”以克服太空失重和艙外服限制。賈司光說,一要牢記在天上動作時,一定要緩慢有序,動作一快就會旋轉起來；二要牢記艙外服的限制,忘掉地面上已經習慣了的動作,適應艙外服允許的動作。兩個學會則是學會自由飄浮力與受限力的運用,最大限度地施加準確的力矩,保持正確體位；學會穩定體位與姿態控制,達到盡量減少體耗,提高工效的目的。
為了“牢記”和“學會”,航天員們采取了賈司光創造的“意識訓練法”。所謂“意識訓練法”,就是一種由有意識的訓練達成的“頭腦自動化”。就像人學騎自行車,開始是左歪右斜,到后來,只要一上去,不去想,已經自動動作了。“意識訓練”的目的就是要讓航天員除了心中有數,還必須從操作到心理都形成一種新的習慣。到了天上,不用思索,就能操作自如。
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