作者:朱九通 来源:中国科学报 发布时间:2012-7-10 8:34:53
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专访航天员科研训练中心陈善广:人在太空十三天

朱九通摄
 
■本报记者 甘晓 通讯员 朱霄雄
 
6月29日,神舟九号与三名航天员结束了13天的太空飞行返回地球家园。目前,三名航天员正处于为期14天的医学隔离期。
 
近日,接受《中国科学报》记者专访时,中国航天员科研训练中心主任、此次任务航天员系统总指挥陈善广表示,三名航天员完美的表现让神九任务充分发挥了“人”的作用,为今后建立空间站打下了基础。
 
充满挑战的十三天
 
适应太空环境、承担手控交会对接的任务、多个航天医学实验,十三天的太空之旅充满挑战。
 
如何保持身体平衡,成为他们入驻天宫的第一课。在微重力环境下,空间相对宽大的天宫一号也为航天员适应环境增加了难度。“已经‘飞天’过的景海鹏,快速地适应了失重环境。”陈善广说,“刘旺和刘洋则花费时间相对多一些。”因此,天宫一号中为防止漂浮特别设计了限制带、束缚带给航天员提供运动支点。
 
在提到手控交会对接操作岗时,陈善广忍不住多夸了自己的“弟子”刘旺几句。“从航天员开始训练考核时,刘旺的手控交会对接技术就从来没有出现过错误。”他说,“优异的空间感知能力让他对力量、余量、提前量的把握十分精准。”同时,在陈善广眼里,内敛的个性也让刘旺成为一名肯钻研、有思想的航天员。
 
十三天里,航天员进行了15项航天医学相关的实验,主要包括前庭、心血管及脑高级功能影响研究、失重生理效应防护的细胞学机制研究及“973”项目有关在轨认知功能研究等。按照初期、中期、后期的不同飞行时段,三名航天员既当实验者又当被试者,彼此开展实验。
 
“这些实验都在天宫一号中开展,地面只进行指导,所有设备都需要航天员自行管理。”陈善广说,“他们每天都要做实验,任务很重。”
 
据悉,在轨实验结果已经取得初步结果,还要与地面结果进行比对、分析后才能得到最后结果。
 
“人在回路”验收合格
 
“人在回路(man in the loop)”是一个控制系统概念。一般而言,人在系统扮演角色后便会对整个系统既定目标产生影响。“‘神九’与天宫手控交会对接就是一个典型的‘人在回路’系统。”陈善广解释,“在这一系统中,人是活跃的、主动的因素。”
 
因此,系统的设计必须考虑人的生理、心理和认知特性,整个航天员系统的工作便是基于此保证航天员在太空的安全、健康和高效工作。
 
手控交会对接时,航天员刘旺左右手使用的两个操纵杆便是人机交互的方式。陈善广记忆犹新,操控系统设计花了不少精力,最终版本已经与首次的设计大不一样。“对力的感知如何、反馈合不合适、操作灵敏度怎么样、延迟系统与人是否匹配,都进行了严格评估。”
 
而航天员参考的十字靶标显示则是人机界面的一种。陈善广说:“我们为让航天员在太空中能准确、高效地获知信息,解决了屏幕多大、什么颜色、对比度是多少、线条粗细、参数位置如何放置、多大字符等多个人机界面设计问题。”
 
微重力和狭小环境会使人的认知发生改变,因此,许多人机交互、人机界面虽通过地面验证,也仍须在太空再次验证。陈善广欣慰地看到,精心设计“人在回路”的手控系统及其他人机界面均经受了考验,“可谓验收合格”。
 
不过,陈善广透露,三名航天员仍从使用者的角度对飞船设计提出了多项改进意见。
 
太空探索初起步
 
多年的航天医学研究已经取得了一些有价值的结果,不过,在陈善广看来,人类对于太空的探索才刚刚起步。
 
对于科学研究而言,具有统计意义的样本量是开展研究的前提。陈善广认为,目前,长期飞行的样本量还不利于开展系统科学研究。
 
首先,飞行时间远远不够,飞行时间最长的俄罗斯航天员克里卡廖夫也只在太空逗留一年多。其次,频繁或者一次性送大量航天员上天受昂贵的花费所限,而且来自不同国家、不同阶段的数据也可能增加研究难度。
 
空间运动病便是例子之一。头晕、恶心、呕吐是空间运动病的表现,严重时可能需要提前返航。陈善广介绍,我们已知这些现象是由失重引起体液头向分布造成的,但其发生机理依然是一个谜。“到底是前庭功能,还是运动感知冲突?几派学说众说纷纭,始终没有定论。”
 
骨丢失、肌肉萎缩现象也是需要进一步研究的热点问题。目前,我国正试图从基因调控方面入手,利用成骨细胞开展细胞学实验。“如果掌握机理,就能通过物理或药物方式进行更有针对性的治疗和防护。”陈善广说。
 
此外,认知特性、女航天员性别差异、中国人生理特异性,都是未来太空探索重要的科学问题。陈善广表示,我国建立空间站后,可能选拔专门领域的科学家进入太空担任负责空间医学载荷专家,有望通过进一步研究获取宝贵资料。
 
《中国科学报》 (2012-07-10 A1 要闻)
 
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