中国航天员科研训练中心创新发展纪实

中国 航天员科研训练中心 创新发展纪实 坚强有力的航天员中心领导班子 飞天舱外航天服工效评价试验，左起：翟志刚(着飞天舱外航天服者)宏峰陈善广李潭秋 陈善广(左三)等研究出舱程序训练方案 航天员中心承办的第十六届人在太空国际学术会议 航天员中心坐落在风景秀丽的北京航天城内 北京西北郊有一颗璀璨的明珠中国北京航天城，中国航天员科研训练中心(简称航天员中心)就坐落在这座美丽而极富现代气息的新城内1968年，在钱学森赵九章等老一辈科学家的关心和支持下，中国航天员科研训练中心的前身宇宙医学及研究所成立，开始了中国航天医学工程学研究和相关工程研制准备 在党**国务院**军委总装备部的亲切关怀和正确领导下，40多年来航天员中心以系统论为指导，突出医工结合的特点，秉承以人为本的理念，以确保航天员安全健康和高效为目标展开各项研究与研制工作经过几代航天人的不懈努力和追求，航天员中心创建了具有中国特色的航天医学工程学科体系，锻炼造就了一支高素质的人才队伍，建成了初步配套的能保障航天员选拔训练航天医学研究和工程研制与试验的大型地面模拟设备和设施群，获得了一批国内领先国际一流的科研学术成果，并成为世界上继俄罗斯加加林航天员训练中心美国约翰逊航天中心之后的第三个能独立承担航天员选拔训练的航天员中心随着航天英雄杨利伟费俊龙聂海胜翟志刚刘伯明景海鹏从太空载誉归来，这所中国航天英雄成长的摇篮逐渐为世人所瞩目 1992年国家启动载人航天工程，中国航天员科研训练中心承担了航天员系统和飞船系统中的环境控制与生命保障分系统的研制试验任务，选拔培养了我国多批次的执行载人飞行的航天员乘组，圆满完成了以神舟五号神舟六号神舟七号为标志的一系列重大科研试验任务，为中国载人航天事业的发展作出了突出贡献 飞天霓裳中国制造 让我们把时间定格在2008年9月27日16时41分，身穿飞天舱外航天服的航天员翟志刚成功出舱，漫步太空翟志刚如同一块灵动的汉白玉系在神舟七号载人飞船的身上，飘浮移动，俯仰之间，风姿绰约，美仑美奂在黑暗深邃的太空背景的映衬下，纯白色航天服上金黄色的飞天标志格外醒目航天服袖标上的飞天二字是******国家****军委****同志在得知航天员中心研制成功舱外航天服后欣然亲笔题写的 27日下午16时，**等**领导同志抵达北京航天城后，便听取了中国航天员科研训练中心主任中国载人航天工程航天员系统总指挥兼总设计师陈善广有关我国自己研制的飞天舱外航天服的情况汇报****听得很认真，并不时地亲切提问，陈善广一一作答，准确简练此时此刻，陈善广和他的团队正在接受来自共和国最高领袖的检阅 陈善广说：我看过很多美国俄罗斯航天员出舱的场景，但只有这次让我如此揪心，如此期待，如此开怀它会铭刻我心，让我终生难忘 航天员出舱就意味着要脱离母体飞船的保护，全面暴露在恶劣的太空环境中，因此航天员就需要完全依靠舱外航天服的保护，换句话说，舱外航天服实际上就是一个小型的个人航天器按照舱外航天服的正常研制程序来讲，一般需要8年左右的时间，而陈善广代表航天员中心正式领受神七舱外航天服研制工作的时间是2004年7月28日，留给他们的只有3年多的研制时间舱外航天服要求把飞船里面对航天员的各种保障体系，密封浓缩到一个长度不到2米，质量为120千克的航天服内，并要保证各个关节灵活自如，这就需要技术上有质的飞跃，而当时我国也只具有舱内航天服的研制技术，很多方面都要从零开始 一定要让我们自己培养的航天员穿着我们自己研制的舱外航天服圆满完成出舱活动任务！成为陈善广和他的团队的目标，铿锵有力的誓言体现了航天人勇者无畏的豪迈和雄心 作为系统总指挥兼总设计师的陈善广充分展现了他多年科研实践积累的丰富管理经验和创新精神，提出了优化资源配置阶段合理交叉项目迭代并行时间量效倍增的研制管理新思路为攻克舱外航天服技术难关，陈善广和其舱外服研制团队领导核心成员宏峰李潭秋等一起，结合我国实际情况，缜密开展技术可行性分析，提出了科学合理的舱外服研制总体技术方案和，制定了优化系统设计，注重人机工效，强化试验验证，确保安全可靠的舱外航天服整体设计指导思想 在管理线上，他们打破常规引进现代项目管理机制，创新管理模式研发团队不断压缩研发时间，确保工程进度，别人每天工作8小时，他们每天要工作14小时以上；抓任务的组织实施质量控制岗位人员培训和考核人员的定岗定位等关键环节；明确提出目标细化，责任到人，严守节点，全程控制的十六字方针坚持一级抓一级，层层抓落实，做到横向到边不遗漏任何一项工作；纵向到底，不遗漏任何一个环节；责任到人，不遗漏任何一个岗位系统副总指挥宏峰提出要发扬亮剑精神，全力攻克舱外服研制的难点和短线 在技术线上，对于从零开始的陈善广及其整个团队来说，舱外航天服的90多个关键部件没有一件成熟产品，无一不需要实现零的突破经过不断摸索和反复实践，通过借鉴国外舱外航天服研发的成功经验，他们先后组织完成了舱外航天服的技术设计和十大类试验设计确定了软硬有机结合主备份加应急三重保障的先进结构体系等创新性设计，尤其强调把安全设计原则和适人性设计准则贯穿于舱外航天服的各个设计环节中，有效保证了舱外航天服的安全可靠性和良好的操作工效研究人员创建的我国舱外航天服工程研制技术研发平台总装测试平台和工艺体系，为我国后续舱外航天服研制奠定了坚实的基础 研制任务临近尾声，工程上上下下普遍关注的是，1400多个日日夜夜的急行军，30多个协作单位的联合攻关，呕心沥血废寝忘食锐意创新的结果，是否能达到预期的设计标准呢？负责舱外航天服研制的副总师李潭秋说,最终经过专家的严格评审，我国飞天舱外航天服的性能和技术指标非常接近俄罗斯美国舱外航天服的技术水平，同时还有一些独特的设计，如先进的控制显示系统灵活的四肢关节等，都是我国舱外航天服创新的技术特点和成果 2008年9月27日16时41分，当五星红旗在浩瀚太空飘扬起来的时刻，航天员中心监控大厅成了欢乐的海洋陈善广和他的团队成员杨利伟宏峰白延强邓一兵王宪民黄伟芬李潭秋杨连启等，或击掌相庆，或相拥而泣，他们实现了誓言陈善广和他的团队突破并掌握了舱外航天服研制技术，建立了先进的舱外航天服体系结构和研发平台，飞天舱外航天服的整体性能达到国际先进水平飞天舱外航天服在较短时间内的研制成功，不仅充分彰显了医工结合的高效率，也标志着完整的航天服工程学科已经形成，同时带动了环控生保工程航天生物医学工程航天工效学航天环境医学等学科的发展，极大地促进了航天医学工程学科的进步 任何一个人的力量都是渺小的飞天舱外航天服是中国航天人想象力创造力的集中体现，是中国载人航天事业大协作的成果陈善广说 东方天骄浴火凤凰 20世纪90年代以来，航天员中心直接参与了中国载人航天工程型号任务研制，研究并形成了航天员选拔与训练方法和理论体系，用于指导中国航天员选拔训练，为我国历次载人航天飞行提供了优秀的飞行乘组 神七航天员刘伯明从太空中返回后说：相信中国航天员是最棒的 针对神五首飞任务特点和需求，航天员中心建立了以教育训练学原理为基础的航天员选拔训练体系，培养出了一支优秀的航天员队伍，选拔训练出了合格的首飞航天员2003年10月15日，航天英雄杨利伟遨游太空 在神六乘组选拔的过程中，陈善广率领团队创建了多人飞行乘组选拔的指标体系标准和方法，在选拔中首次引入模糊数学模型，研发了乘组选拔评价辅助决策支持系统，建立了专家经验与科学算法相结合的选拔机制；提出了适应于多人多天飞行任务的航天员心理素质综合评价方法，解决了乘组心理相容性的定量评价和岗位胜任特征的评价难题；探索和提出了失重效应的地面模拟训练方法，实施了在轨生活照料对抗空间运动病以及纠正失重定向错觉的训练提出的飞行乘组相容性和协同配合能力的训练方法，有效地提升了乘组的整体工作效能；创建了飞行乘组飞行前状态调整和综合保障技术，建立了行之有效的实施模式，确保了乘组训练合格率100%零伤病率，确保了飞行乘组达到最佳临战状态；首次将中医理论应用于航天中生理功能变化的防护，有效增强了航天员对失重环境的适应和返回后的再适应能力，神六飞行乘组圆满完成飞行任务 负责航天员选拔训练的副总师黄伟芬表示，在总结7大类100多个科目训练教学的基础上，航天员中心编写出了中国特色的航天员训练大纲所有这些富于创造性的成果和宝贵的经验，在之后的神七飞行乘组的选拔和训练中起到了很好的指导作用 神七任务飞行乘组要执行出舱活动任务是我国载人航天发展史上的又一个里程碑，但同时也对航天员的专业技术技能身体素质心理素质和应急处置能力提出了更高的要求航天员中心在继承神五神六乘组选拔经验的基础上，根据神七任务的要求作出了部分调整，加强了与出舱有关的项目训练，提高了选拔标准在神七乘组定选后，乘组人员便开始进入到强化训练阶段 与神五神六大不一样的是神七增加了出舱活动，这意味着航天员除了要进行神五神六时的常规训练外，还要增加空间出舱训练神五以后担任航天员系统副总指挥的杨利伟说，空间出舱过程面临失重低压等复合环境，在地面重力环境中很难同时创造同时具有失重和低压的条件，因此只能将这种复合环境一项一项地分解开来进行模拟训练杨利伟还提出要求航天员在不依靠外力的情况下能独自处置问题，完成出舱活动任务 为了模拟太空失重环境和在这种环境中训练出舱活动，陈善广及其团队建造了亚洲最大的模拟失重水槽；他们还建立了舱外航天服试验舱，用来模拟太空真空低压环境，让航天员身着舱外航天服进入低压环境中进行训练体验；同时还建造了常压出舱活动程序模拟器，进行出舱程序训练负责大型设备研制的副总师王宪民说，从刚开始的摸索与尝试到最后成功通过验收和测试只用了短短3年时间，三大训练设备设施研制成功并填补了国内空白这些崛起在航天员中心的设备设施，见证着陈善广及其团队为我国载人航天事业的艰辛付出和累累硕果 陈善广说，俄罗斯和美国多年的飞行经验告诉我们，在地面进行的训练越充分，在太空执行任务就越能从容不迫在神七乘组诞生过程中，航天员们几乎是在考试与训练中度过的，选拔中带有训练，又在训练中进行考评与选拔神七的出舱活动任务对航天员的身体条件心理素质知识与技能的掌握都提出了很高的要求，加上神七设备交付较晚，训练任务紧，在训练时容不得丝毫马虎每名教员与航天员都明白，训练时多一分付出，进入太空后就少一分危险 从2008年3月初开始，教员们就已经为航天员排出了神七发射前很精细的训练天，每天按照计划，再结合具体的训练状况严格执行训练整个夏天持续高温，航天员们训练时都要整装上阵，几十斤重的训练服包压在身上，既闷热又劳累，而且还要进行很精细的操作训练，是一项真正的体力与脑力结合的高强度工作很多人都称赞航天员们有铁一般的身体和意志 6月份进行出舱活动程序与飞行程序模拟训练，7月份进行低压舱训练出舱程序训练飞行程序模拟训练，8月份进行失重水槽训练出舱活动训练，同时开展人船箭地联合检查专项训练，并在这个过程中对航天员的训练表现进行检验和评估最终翟志刚刘伯明景海鹏被确定为神七飞行乘组，其中翟志刚执行出舱活动任务在神七乘组选拔过程中，航天员中心创建的出舱活动航天员训练技术体系，包括面向出舱活动训练的独特方法标准和评价指标等，极大地丰富了航天员选拔训练的学科内容 环控生保比肩世界 作为在航天医学工程学基础上创建的最具载人特色的工程系统航天器环境控制与保障分系统，在我国载人航天工程研制实践中不断得到发展环控生保系统是神舟飞船系统中最新的系统之一，也是我国载人航天需要突破的多项关键技术之一环控生保系统的主要功能是：确保座舱内具有合适的大气总压和氧分压；排除航天员代谢产生的二氧化碳，控制座舱内有害气体浓度；控制舱内气体的温度湿度，提供必要的通风环境；在压力应急情况下给航天服通风供氧；具有烟火检测与灭火能力；为航天员提供微重力环境下的饮水就餐大小便等生活设施 航天员中心的科研人员深刻认识到航天环境特点及对人体的影响，从保障航天员生命安全和完成任务的角度出发，结合工程实际，提出了适合我国载人飞船工程设计的医学要求和数据，包括大气环境电离和非电离辐射环境要求等，并以此作为神舟号飞船的设计依据制定出飞船乘员舱医学评价标志和方法，并结合飞船真空热试验返回舱空投和着陆冲击试验海上漂浮试验环控生保载人模拟飞行试验等工程研制试验，对初样和正样飞船实施了全面评价；利用4艘无人飞船实际飞行试验，取得了真实的飞行试验验证数据上述工作对神舟号飞船的持续改进做出了重要贡献，成为决定神舟五号飞船能否载人飞行的关键因素 相对神五，在神六多人多天飞行中要有2名航天员进入轨道舱进行工作和生活，由此对飞船环控生保功能和性能提出了更高的要求航天员中心的科研人员攻克了环控生保系统中的高压气态储氧强迫对流换热冷凝除湿微重力环境气液管理安全可靠性等关键技术通过系统电性能联试系统性能综合试验系统人体联合试验载人航天器总体试验等，在神舟号飞船上实现了环控生保系统的综合集成在无人飞行阶段，利用拟人载荷耗氧产生二氧化碳和产热，提供模拟代谢负荷；在真实飞行环境下考核了环控生保系统的功能和性能，而这些都得益于环控生保工程30余年的地面试验研究积累 在神七任务中，环控生保分系统再次面临着前所未有的挑战需要解决航天员在空间极端环境中可能出现的医学问题，需要对产品研制试验训练飞行等环节进行系统整合和优化设计，需要确保在短短4年内完成研制任务伴随中国载人航天工程发展成熟的航天医学工程学在这一关键时刻发挥出重要作用围绕出舱活动的新要求，陈善广和他的团队坚持以人的需求为先导，创建了航天器环控生保工程理论，保障了密闭环境与人相关的物质流和能量流的平衡，解决了失重环境下物质的存储输送分配以及废弃物管理与再利用难题，研制出了适宜生存的座舱人工环境和直接用于太空作业的舱外航天服，一项又一项的创新突破，在圆满完成神七任务中发挥了重要的作用在历次有人载人飞行试验中，飞船环境控制合格，满足医学要求，生活保障设施适合在微重力环境下使用，工效良好，系统安全可靠，环控生保技术得到全面验证，整体技术达到国际先进水平 医监医保独树一帜 伴随着我国载人航天事业的发展，航天员中心医监医保体系日趋完善在整个载人航天任务中，医监医保的主要任务是对航天员实施全方位(训练期飞行前中后)医学监督与医学保障，包括实施程序下的飞行医学检查医学鉴定医学预防医学保护医学救援医学救护等，以保障航天员的身体健康和安全，保障飞行任务的成功实施同时对航天员进行医学遴选，从医学角度选出最优秀的航天员 航天员中心从神五起，便开展了航天员健康监测方法与评价标准研究，研究制定了以心电呼吸体温血压四大生理指标为核心的在轨医学监测指标体系并用于指导实践在分析总结航天员健康状态及其鉴定标准航天员基础训练数据的基础上，研究制定了航天员医学鉴定标准飞行任务放飞与中止飞行标准；将中医理论和辨证方法与航天员医学保障技术有机结合，开展了中医药在载人航天中的应用研究，研制了适应航天员医监医保要求的中药制剂；运用航天生物电子技术开发了生物信息提取传输分析识别与辅助诊断技术，研制了舱载医监设备，为医监医保创建了医学平台 陈善广说，出舱活动成为神七任务对医监医保的最大挑战因为出舱活动不仅要面临失重低压空间辐射高低温等严酷的环境，还要进行高强度高风险的活动，在整个过程中包括减压病空间运动病等都容易出现出舱过闸，航天员由高气压到低气压，可能使溶于体内的氮气逸出，形成气泡，诱发减压病关节疼痛等而失重环境容易使航天员患上空间运动病，出现恶心呕吐，甚至会影响到工作状态为了防止患减压病和空间运动病，陈善广倡导发挥中国传统中医药学在航天医学领域的作用，提出了具有中国特色的中西医结合的医监医保技术，预防为主寓治于防，保证了航天员的身心健康 在训练期，医监医保人员就瞄准出舱活动专项训练进行了工作策划，对参加神七任务训练的航天员进行健康状况的动态跟踪和系统监护，预见可能出现的不良生理反应及潜在的医学问题，对可能发生的伤病和有害健康的各种危险因素及时采取防范措施，并实施个体化健康维护方法，起到了预防伤病，促进健康的作用，保证了训练期没有发生非战斗性减员，从医学角度保障了航天员出舱活动任务和地面训练的安全，同时获取了航天员训练期的健康数据与医学信息，为神七飞控任务实时医监工作奠定了基础 在三天的飞行过程中，医监医保人员对飞行乘组进行了乘组医学评价在轨飞行医学支持出舱活动医学保障着陆返回救援准备航天员健康出舱及出舱活动后健康恢复等多环节的全面考核，并突破了多项出舱活动医监医保关键技术比如针对出舱活动环境特点，确定了飞船装船药品和药物的使用方案，特别是针对空间运动病给予了最为有效的保障，已形成了一套科学先进实用的医监医保技术体系和神五神六一样，神七的航天员们都实现了主动出舱健康出舱的目标，他们出舱时轻松愉悦的表情，给世人留下了深刻的印象 发射塔架送天飞，不分昼夜心相随返回舱旁喜相聚，健康出舱凯旋回正是对医监医保人员工作与情感的真实写照我们不仅要保证航天员健康出舱，还要把他们安全护送回航天城公寓，才算完成任务负责着陆场医保任务的系统副总指挥白延强如是说 太空探索永无止境 陈善广表示，随着我国载人航天三步走战略的实施和发展，载人航天将沿着空间实验室空间站载人登月和火星探测的方向发展，这也给航天员中心和航天医学工程学的研究与发展带来了新任务和新挑战 任务带学科，学科促任务，航天医学工程学基础研究直接支撑着中国载人航天工程的实施，同时在工程任务的牵引促进下不断得到丰富与发展正在建设中的航天医学基础与应用国家重点实验室主任系统副总师李莹辉说：未来载人航天事业为基础研究提供了难得的发展机遇，同时也提出许多新的挑战我们要以重点实验室建设为契机，紧密结合国家航天战略需求，在航天重力生理学航天环境医学航天工效学等基础研究领域取得新的更大的突破 为保障我国空间实验室和空间站任务的实施，航天员中心将围绕中长期飞行航天员安全健康和高效工作目标，重点开展长期飞行航天员健康保障总体技术航天员在轨医学处置技术航天员在轨组装和维护与维修技术中长期航天飞行重力生理效应与防护技术等关键技术研究主要目标是：建立较为完善的中长期飞行航天员选拔训练及健康维护技术，构建中长期飞行中航天特因环境效应的防护技术，完善舱外航天服研制技术，建立和完善空间站居住系统医学工程技术产品和标准，确立空间站再生式环控生保技术，建立航天医学空间实验研究技术，完善空间站医学和工效学设计评价技术和标准 为实现载人登月和建基月球的梦想，航天员中心将重点针对登月和月球居留可能面临的异常重力环境空间时间暗示环境的生理适应，辐射危害与防护等问题，开展载人登月航天员健康保障关键技术登月航天服技术受控生态生保技术等关键技术研究；开展长期月球居留中辐射生物学月球重力环境生理心理效应特征及防护措施研究；开展空间时间生物学研究，开展生物节律变化对人体心理行为的影响特征及节律导引措施研究；开展月球基地环控生保和月球农场技术研究，以期能够就地利用月球资源，实现月球基地中生保物质的闭合循环 为实现载人登陆火星，航天员中心将重点探索和建立针对登陆火星长期飞行的自主心理健康维护体系，以维持航天员健康稳定的心理状态乘员间关系和行为能力；研究建立自主医疗体系，实现对火星飞行航天员健康状况监测和对潜在疾病的预防与治疗；探索建立适合于火星飞行任务的环控生保系统；研究能适应火星环境的舱外航天服技术；建立火星探索辐射防护体系和以人工重力为主的失重防护体系；研究建立火星环境医学和工效学设计评价标准体系；研究并初步建立地外生命探测体系 伟大的成就孕育了伟大的精神和文化40年来，航天员中心在自力更生谋发展，艰苦创业求创新的发展道路上，积淀传承了深厚而独特的飞天文化矢志航天，团结攻坚，科学求实，创业奉献的腾飞精神；纪律如铁，意志如钢的过硬作风；没有创新就没有发展的创新文化；航天员在我心中，航天员安全在我手中的质量文化，居安思危的忧患意识和以人为本的人文理念这种文化力量深深地熔铸在了航天员中心的生命力创造力和凝聚力之中，绵延千里，传承万年，取之不尽，用之不竭 中国载人航天工程的实施，不仅使一大批具有国际先进水平的设备设施和装备研制成功并落户中国航天员中心，而且加强和壮大了一支敢打硬仗，善打硬仗的科研队伍陈善广和他的团队将目光瞄向了更为广袤的天地打造具有一流的组织领导，一流的实战能力，一流的人才队伍，一流的科研水平，一流的管理水平，一流的文化环境的世界一流航天员中心对于航天人来说，他们没有停歇的脚步，只有奋进的号角