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”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”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”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”無人飛船試驗(yàn)的一個重要部分。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？這就需要一個考核系統(tǒng)，這個系統(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”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)。擬人生理信號設(shè)備將所錄入的心電、呼吸生理信號，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”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、猩猩等高等動物作為試驗(yàn)對象。
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。例如要對動物進(jìn)行選拔和訓(xùn)練，需要解決有思維能力的動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人的1／7,如果兩個航天員上天需要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，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。第一臺模擬裝置就因?yàn)橹亓�、體積太大壓根兒上不了飛船。
所有測量設(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”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。
