中新網(wǎng)北京8月20日消息：據(jù)中國青年報(bào)報(bào)道，2002年4月1日，我國自行研制的“神舟三號(hào)”飛船在太空繞地球飛行108圈后，在我國內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸，為我國載人飛行奠定了堅(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，也是我國首次向外界發(fā)布飛船搭載“模擬假人”的消息，因此引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
近日，中國載人航天工程有關(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�、體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。
