中国载人航天专家揭秘《火星救援》

火星 · 2016-11-22 19:55:19

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新浪娱乐讯试想你一觉醒来，发现躺在火星的沙漠里，宇航员队友都以为你挂了，正光速飞回地球。《少年派的奇幻漂流》在印度洋里飘，好歹还有一只老虎陪着，你抬头，周围连只苍蝇都没有，咋办？这正是当下备受热议的电影《火星救援》中，马特·达蒙饰演的马克·沃特尼的真实处境。而整个故事就是从“我不能就这样等死”开始的。　　马克·沃特尼独自在火星，用自己所学的科学知识克服重重困难，最终获救。这部电影打动人，不仅仅只是因为好莱坞大片的视觉效果，以及这部电影备受好评的幽默感，更在开始，是以其涉及了航天科技、植物学、物理学、化学等众多科学领域而走红，被誉为是给科学的一封情书。电影在中国上映之后，最获得观众注意的，其实是当中的中国元素，在这场太空援救当中，中国航天的尖端科技，成为了拯救关键，中国捐出了自己的“太阳神”助推器，帮助NASA发射新的救援火箭。　　究竟助推器是个什么东西？中国航天技术在世界上目前处于什么地位？宇航员又是怎样甄选的？本期#大神来聊火星救援#我们有请到在中国空间技术研究院载人航天总体部载人星际探测研究室，主要从事载人深空探测领域相关研究工作的高级工程师王平博士，为大家一一解答。　　1问：电影《火星救援》您看过了吗？评价如何？　　王平：看过了。影片拍得很好，剧情很紧凑，科学性和常识性错误较少，是近年来比较优秀的科幻题材影片，也可作为载人深空探测领域的科教片，值得学习研究。　　2问：影片中的太阳神计划是什么？是否真实存在？　　王平：从影片角度看，应该是一个较大规模的航天项目，所用的运载火箭能力可以支持美国的载人火星探测这类载人深空探测任务。该计划应该是作者或编剧按剧情需要杜撰。　　3问：助推器是什么？功用是什么？　　王平：助推器是一种航天动力装置，用于火箭等的发射时，使其迅速飞离发射器并加速达到预定飞行速度。影片中中国捐出的应该是一枚重型运载火箭，有效载荷是美国的货运飞船。　　4问：如何看待中国在这次拯救中的作用，放弃自己的航天计划，损耗几十亿拯救一个人是否值得？　　王平：重型运载火箭研制难度大，研制周期长。如果没有中国的运载火箭，美国无法在有限时间内完成一颗新火箭的研制。出于人道主义，以及1988年中国加入的《营救宇航员、送回宇航员和归还射入外层空间的物体的协定》（简称《营救协定》）的精神，个人认为是值得的，应和平利用太空、开展国际合作。　　5问：中国已经成功进入过太空，火星会是下一个目标吗？　　王平：火星是距地球最近的行星，也是太阳系内最像地球的行星，探测价值很大。中国已于2011年11月8日发射了第一颗火星探测器萤火一号，随俄罗斯火星探测器一同升空，但俄罗斯火星探测器变轨失败，此次任务终止。　　6问：空间站及栖息舱里面的水循环系统是什么？我理解是尿液也得搜集起来进入水循环系统，过滤后要喝自己尿的意思？　　王平：与短期载人航天任务相比，长期载人航天任务将消耗大量水。因此，回收再生航天员使用过的废水和人体代谢废水是十分必要的，从而实现水的循环利用。废水主要有三种：冷凝水，人体呼吸及体表蒸腾的水气进入舱内大气，经温湿度控制系统冷凝分离而成，经过多层过滤、净化后可达到饮用水卫生标准，可供饮用；卫生废水，个人卫生（如洗漱、淋浴等）使用后废水，经水管理系统收集分离而成，经过多层过滤、净化后可作为卫生用水重复使用；生理废水，人体排泄后经废物收集系统收集贮存，经过膜处理、相变处理后作为电解制氧用水，技术上也能达到饮用水标准。　　7问：宇航员需要具备什么样的素质，体能及心理，会有什么专业的培训体系？　　王平：一名合格的航天员要求有出类拔萃的身体素质和专业技能素质，目前多是从掌握高性能飞机飞行技术的空军优秀驾驶员或试飞员中挑选。身体素质方面，年龄在25岁至35岁比较适宜，身高在1.60米至1.72米，体重在55公斤至70公斤之间。心理方面，航天员必须对他的能力极端自信，面对太空中难以预测的风险，要求航天员在太空既不会出现异常行为，也不会有心理生理代谢失调。航天员在训练中完成基础理论学习、体质训练、航天环境适应性训练、专业技术训练等9大类百余项的训练科目。　　8问：一般来说。登上宇宙飞船的人员组织是如何分配的？比如真的是有医生，工程师，植物学家等等？是否一个人要身兼各项科学技能？　　王平：乘员组中的每个航天员在航天中各自起着不同的作用，并逐渐向专业化方向发展。两人的乘员组一般为指令长和驾驶员（美国）或指令长和随船工程师（或研究航天员）（苏联）。三人以上的成员组一般分为指令长、驾驶员、任务专家、飞行工程师和载荷专家（美国）或指令长、随船工程师和研究航天员（苏联）。随着载人航天的发展，航天乘员正在扩大到许多不同的行业，如科学家、工程师、医生、教师、记者、政治家、管理人员以及宇宙观光旅游者。由于航天员数量有限，而需要完成任务种类较多，则往往一个航天员需要身兼多项技能。　　9问：觉得《火星救援》这部电影对整个航天业的影响是？为什么NASA很卖力在为这个电影做支持？　　王平：美国NASA主导的航天任务，特别是大型航天任务，需要得到国会通过以及民众的支持，因此它会大力支持《火星救援》这类电影，这将激起民众对载人火星探测等任务的浓厚兴趣，以便于它对实际任务的推动。《火星救援》电影本身在科学性与剧情演绎之间达到了较好的平衡，使人们在欣赏故事的同时增进了知识，且对载人火星探测产生了兴趣。客观上讲，对推动载人航天的发展起到了一定的积极作用。　　10问：这部电影科学吗？马特达蒙在片中能“开着敞篷飞船上太空”！　　王平：《火星救援》电影大部分情节具有一定的科学基础，是多年来NASA技术研究与未来技术畅想的体现。小部分为了情节的演绎幻想成分较多，比如靠航天服上扎一个洞实现航天员轨道与姿态的控制，比较脱离科学实际。“开着敞篷飞船上太空”方式在正常情况下不会采用，应急情况下采用该方式风险较大，需要具体分析上升方案及飞船结构等因素。　　11问：宇航员到底能带什么私人物品上飞船？　　王平：美国宇航员可以携带一些私人物品，只要这些物品不超过规定的重量和尺寸，如“阿波罗”登月计划，宇航员埃伦·谢泼德带了一只折叠球杆和两个高尔夫球带到了月球，并成为第一个在月球打高尔夫球的人。　　12问：明火在太空探险中的危险性？　　王平：明火在载人飞船等载人航天器中是十分危险的，因为舱内环境是人造的，大气压力稳定性、氧气的含量等要求十分严格，此外若采用纯氧，更是禁止出现明火。当然，随着载人航天技术的不断成熟，人们对舱内环境及明火等问题认识更加深入，也可有效控制明火的发生，如国际空间站做过火焰燃烧的科普实验。　　13问：能否给我们介绍一下航天员服装到底具备了什么样的科技？　　王平：航天服是用于在航天飞行中为航天员抵制外界恶劣环境的危害，在人体周围创造必要的大气压力、气体成分、温度、湿度等生活环境和条件，并保证航天员具有一定的活动性和作业性的个人防护装备。按其用途可分为舱内航天服和舱外航天服。航天服一般由躯干和肢体部分、头盔、手套、靴子和小便收集装置等组成。　　舱内航天服是一种软式低压服，也叫应急救生服。它与航天器舱内生命保障设备构成舱内航天服系统，作为乘员舱环境控制与生命保障系统的冗余系统，主要用于载人航天器发射、交会对接和返回过程中发生座舱气密性破坏时保证航天员的生命安全。在轨道飞行中，当座舱大气压力、其他成分控制失效时，舱内航天服系统可以作为应急救生手段。　　舱外航天服按其功能及与航天器的关系，可分为脐带式和独立式两类。脐带式舱外航天服通过脐带与航天器的生保系统相连，由航天器生保系统维持航天服内的正常环境条件。自带生保系统的独立式结构，也称为独立式舱外航天服及便携式生保系统。这种构造最大优点是保证了舱外活动航天员的独立性和灵活性，它不受航天器的限制，能够在空间独立工作一段时间。　　14问：载人航天技术方面，我们在国际上究竟是否属于顶尖？　　王平：载人航天技术领域是目前国际上最复杂、难度最大的高技术领域之一，除中国、美国、俄罗斯外，没有国家可以独立开展载人航天工程及任务。中国航天工作者攻坚克难，取得了一大批具有自主知识产权的科技成果，整体性能达到了世界先进水平，部分有所超越，实现了我国载人航天工程的跨越发展。　　15问：宇宙飞船或者空间站是用什么作为动力来源？　　王平：依据火箭发动机工作时工质和能源的情况，大致可以分冷气火箭推进，化学火箭推进，电火箭推进，核火箭推进，太阳能火箭推进等。目前液体化学推进最为普遍，几乎要占航天器推进总数的90%以上。但面对载人火星探测等载人深空探测任务时，化学火箭推进剂消耗量大，因此不太适合。核火箭推进等是未来重要的发展方向，也是载人深空探测推进方式较好的选择。　　16问：现有的宇宙飞船速度如何，需要多久到达火星？动力技术是否能支持到达火星？如果现在不能，您觉得未来多少年可以实现？　　王平：火星往返任务一般在500天左右，通过轨道优化可以适当减少任务周期，也可根据实际任务要求延长任务周期。美国之前提出过2039年左右登陆火星的计划，近期又公布了载人火星探测“三步走”初步规划，没有明确登陆时间。目前技术方面虽有挑战，但NASA更多的是缺乏国会与民众的支持，因为毕竟载人火星探测任务花费巨大。我个人认为，人类2050年前后实现载人火星探测是可以接受的。　　17问：载人航天科技目前无法突破的难点是什么？　　王平：载人航天任务中很多技术领域存在难题有待攻克，如动力技术，化学推进难以支持较远距离的深空探测，新推进技术如核推进尚处于研究阶段，还没有开展在轨试验。此外还有能源技术、航天员长期地外生存、受控生态技术、人工重力等等。总之，目前人类还只是在海边上走一走，偶尔去一下岸边的礁石（月球）都有难度，要想去近海的小岛或深海还有很长的路要走。所以，需要人类伟大的探索与创新精神，以及不断的持续研究与投入。

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