中新網(wǎng)北京8月20日消息：據(jù)中國青年報報道，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，在我國內蒙古中部地區(qū)成功著陸，為我國載人飛行奠定了堅定的基礎。此次“神舟三號”飛船是完全模擬載人狀態(tài)進行飛行試驗的，也是我國首次向外界發(fā)布飛船搭載“模擬假人”的消息，因此引起國內外的廣泛關注。
近日，中國載人航天工程有關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”做試驗來檢驗模擬飛船載人狀態(tài)，這在中國是第一次，在世界上也是第一次。這項工作從20世紀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”無人飛船試驗的一個重要部分。因為地球的生存環(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)境為真實狀態(tài)，溫度可達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)的危險性進行必要的防護。
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備———“模擬假人”。它包括人體代謝模擬裝置，擬人生理信號設備和與航天員形態(tài)、結構、質量、質心基本一致的“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，模擬真人消耗艙內氧氣，向艙內輻射熱量，及時通過環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)把艙內的氧分壓和溫度控制在醫(yī)學要求的范圍內。擬人生理信號設備將所錄入的心電、呼吸生理信號，從太空回傳到地面，以考核飛船醫(yī)監(jiān)設備的可靠性。
據(jù)了解，國外在20世紀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對象。
雖然生命載荷有其明顯的優(yōu)點，但也存在許多工程技術問題。例如要對動物進行選拔和訓練，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。安全性也是問題，因此開展無生命載荷的研究受到了國內外學者的重視。
專家說，我們現(xiàn)在研究的是物理化學類型的擬人載荷裝置，是通過物理化學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)提供代謝負荷，以考核此系統(tǒng)。它的優(yōu)點在于代價不高且極具科學性。
說起在擬人載荷裝置研究中遇到的困難，這位專家很感慨：最重要的是技術困難。擬人載荷裝置在載人航天器上進行耗氧反應時，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。耗氧性能達到了，強度也是關鍵指標。高耗氧材料做出后第一次實驗，就碎了，因為強度不夠。第一臺模擬裝置就因為重量、體積太大壓根兒上不了飛船。
所有測量設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800℃，但是要求裝置表面及出口的溫度達到60℃以下，怎么隔熱、降溫都是技術難題。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驗。正是因為有這些科技工作者的這些努力，在“神舟三號”飛船飛行試驗任務中，所有的產(chǎn)品經(jīng)受住了各方面的考驗，考核數(shù)據(jù)非常圓滿。
