5月30日9時(shí)31分，我國長征2號F遙十六運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，將載有3名航天員的神舟十六號載人飛船精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。經(jīng)過約6.5小時(shí)的飛行，神舟十六號飛船成功對接于空間站天和核心艙徑向端口。

神舟十六號是我國空間站進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展階段的首個(gè)載人飛行任務(wù)，主要包括完成與神舟十五號乘組在軌輪換、駐留約5個(gè)月、開展空間科學(xué)與應(yīng)用載荷在軌實(shí)（試）驗(yàn)、實(shí)施航天員出艙活動(dòng)及貨物氣閘艙出艙、進(jìn)行艙外載荷安裝及空間站維護(hù)維修等任務(wù)。

(相關(guān)資料圖)

這次飛行較之以往有不少亮點(diǎn)，今天我們來了解一下神舟十六號航天員選拔及訓(xùn)練的特別之處。

首次選派三類航天員

執(zhí)行飛行任務(wù)

此次神舟十六號航天員乘組成員格外引人矚目，其中一個(gè)重要原因是它由航天駕駛員、航天飛行工程師、載荷專家3種類型的航天員組成，這在我國尚屬首次。其中，景海鵬是指令長兼航天駕駛員，朱楊柱是航天飛行工程師，非軍人的北京航空航天大學(xué)教授桂海潮是載荷專家。另外，朱楊柱和桂海潮是我國選拔的第三批航天員，所以這次也是我國第三批航天員首次執(zhí)行飛行任務(wù)，還是航天飛行工程師和載荷專家的“首秀”。

人們熱議的主要話題是為什么航天員要分為三種類型？他們的選拔標(biāo)準(zhǔn)一樣嗎？需要經(jīng)過哪些訓(xùn)練？他們承擔(dān)的任務(wù)有哪些不同？

其實(shí)，早期參與載人航天活動(dòng)的航天員是不分類的，所有工作一個(gè)人全包了。但隨著載人航天器越來越大、壽命越來越長、設(shè)備越來越多、科研越來越復(fù)雜，光靠航天駕駛員很難完成各類復(fù)雜任務(wù)。于是，航天員進(jìn)行了專業(yè)分類，以便讓專業(yè)的人干專業(yè)的事。

目前，航天員主要分為航天駕駛員（又叫飛行專家）、航天飛行工程師（又叫任務(wù)專家）和載荷專家三類。我國從2020年選拔第三批航天員開始，除了繼續(xù)選拔航天駕駛員外，還選拔了航天飛行工程師和載荷專家。這是因?yàn)閺?023年起，我國空間站就進(jìn)入到應(yīng)用與發(fā)展階段，因此需要派更專業(yè)的工程師和科學(xué)家去保障空間站長期穩(wěn)定地運(yùn)行和開展更復(fù)雜、更尖端的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)及航天技術(shù)試驗(yàn)，從而早出成果、多出成果，提高空間站的應(yīng)用效益。據(jù)悉，神舟十六號乘組需要承擔(dān)非常繁重的空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)任務(wù)，是目前開展在軌實(shí)（試）驗(yàn)項(xiàng)目最多的乘組。

由于這三類航天員分別執(zhí)行不同的任務(wù)，所以對他們在身體條件、工作技能、訓(xùn)練重點(diǎn)和任務(wù)完成等方面的要求也不一樣。其中，對航天駕駛員的身體素質(zhì)要求最高，對航天飛行工程師的身體素質(zhì)要求次之，對載荷專家的身體素質(zhì)要求相對最低。例如，在航天環(huán)境耐力與適應(yīng)性選拔中，航天駕駛員超重耐力檢查的負(fù)荷比航天飛行工程師和載荷專家更高，但對航天飛行工程師和載荷專家的知識結(jié)構(gòu)、工程技能、科研水平的要求又比航天駕駛員更高。在接下來的訓(xùn)練中也是如此，每一名航天員在全面訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，都會(huì)側(cè)重個(gè)人負(fù)責(zé)的任務(wù)方面訓(xùn)練。此外，根據(jù)受訓(xùn)航天員個(gè)人的基礎(chǔ)和專業(yè)背景不同，在訓(xùn)練科目、內(nèi)容和學(xué)時(shí)等方面的要求也會(huì)有所不同。

航天飛行工程師

為空間站提供“質(zhì)保”

航天駕駛員基本都是從飛行上千小時(shí)的現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)飛行員里選拔的。他們相當(dāng)于載人航天器的“司機(jī)”，主要任務(wù)就是駕駛載人航天器，包括完成飛行計(jì)劃、航天器之間的交會(huì)對接任務(wù)等，并負(fù)責(zé)載人航天器的飛行安全，也協(xié)助航天飛行工程師監(jiān)視、控制與維護(hù)空間站的設(shè)備儀器。

而航天飛行工程師一般是從與航空航天工程及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)的科研和工程技術(shù)人員中選拔的，其主要任務(wù)是負(fù)責(zé)空間站等大型載人航天器的運(yùn)行管理、設(shè)備保養(yǎng)和維護(hù)維修及擴(kuò)展等，相當(dāng)于空間站的“質(zhì)量保障”。因?yàn)榭臻g站體積龐大、設(shè)備眾多、技術(shù)復(fù)雜、壽命很長，并要開展多種技術(shù)試驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，所以必須由具有較深厚航天器相關(guān)專業(yè)背景和工作經(jīng)驗(yàn)的工程師進(jìn)行長期的精心管理，確?？臻g站能夠安全、穩(wěn)定、高效、長久地運(yùn)行。

航天飛行工程師有時(shí)還要操縱機(jī)械臂施放或回收衛(wèi)星，甚至出艙組裝或維修載人航天器。為此，這類航天員上天前要進(jìn)行操作空間站各系統(tǒng)和一般載荷的全面訓(xùn)練，精通所有飛行任務(wù)實(shí)施要求、載荷任務(wù)的目的和要求及其運(yùn)行管理，能協(xié)調(diào)所有載荷實(shí)驗(yàn)與空間站之間的相互關(guān)系，完成空間站和各個(gè)載荷的維護(hù)管理。

不過也有例外。2002年3月，美國哥倫比亞號航天飛機(jī)航天員準(zhǔn)備在艙外為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行“心臟移植手術(shù)”,即更換哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的電源。經(jīng)過周密研究和千挑萬選，最后決定派曾經(jīng)當(dāng)過獸醫(yī)的航天員利納漢來完成這一使命。這次在軌維修的復(fù)雜程度前所未有，要求航天員在短時(shí)間停電情況下完成一系列拆接動(dòng)作，否則就會(huì)危及哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的安全。之所以看上了利納漢，是因?yàn)樗郧敖o鯨、大象和犀牛等許多動(dòng)物做過手術(shù)，手腳非常麻利。最后，利納漢順利完成了這項(xiàng)任務(wù)。

戴眼鏡也能“登天”激勵(lì)更多科學(xué)家

前文所提到的航天駕駛員和航天飛行工程師都屬于職業(yè)航天員。他們在完成一次載人航天飛行任務(wù)后，還要回到航天員大隊(duì)繼續(xù)訓(xùn)練，準(zhǔn)備參加后面的載人飛行任務(wù)選拔。因?yàn)榭臻g站一般至少運(yùn)行10年，所以需要職業(yè)航天員長期輪換工作。

而載荷專家通常是在從事空間科學(xué)研究及應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的科研人員中選拔的，一般為某個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家或有特殊專長的專業(yè)人員，對其承擔(dān)的空間科學(xué)研究項(xiàng)目或載荷的操作負(fù)責(zé)。他們上天時(shí)攜帶特定儀器設(shè)備，在載人航天器上從事特定的空間科學(xué)研究和航天技術(shù)試驗(yàn)，生產(chǎn)特定的太空產(chǎn)品，搜集特定的研究數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)空間科學(xué)載荷的管理、維護(hù)、維修等。他們可與地面載荷指控中心直接通信，進(jìn)行專項(xiàng)研究活動(dòng)并負(fù)責(zé)維護(hù)和修理自用儀器和設(shè)備。

載荷專家是某一科研領(lǐng)域的專家，所以這類航天員屬于非職業(yè)航天員，在太空完成自己熟悉的科研任務(wù)后，大多數(shù)會(huì)回到原單位繼續(xù)工作。例如，首位美籍華裔航天員王贛駿是物理學(xué)家，1985年他在航天飛機(jī)上出色完成了太空流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)后，又繼續(xù)從事以前的工作。

神舟十六號乘組中，戴著眼鏡的載荷專家桂海潮一亮相，就引起了公眾的廣泛關(guān)注和極大興趣，也激發(fā)了具有高水平但為近視眼的科學(xué)家上太空科研的熱情。國家在選拔載荷專家時(shí)，對身體的要求相對寬松。例如，輕度近視和輕度老花眼（眼鏡度數(shù)在50度至400度）的科學(xué)家是允許作為載荷專家進(jìn)入太空工作的，這是因?yàn)樵谶M(jìn)行太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)甚至太空行走時(shí)，戴眼鏡不會(huì)影響太空操作。眼鏡配合系帶、配置摩擦系數(shù)大的輔助腿后，也是不會(huì)漂走的。不過，對航天員的眼鏡質(zhì)量要求很高，眼鏡鏡框也往往更大一些，以增加固定面積，并需要配備備用眼鏡。在載人飛船發(fā)射和返回過程中，由于震動(dòng)和過載較大，出于安全考慮，航天員一般不戴眼鏡。據(jù)悉，在太空也可以戴隱形眼鏡，但需采用特殊設(shè)計(jì)，能夠防止普通隱形眼鏡常見的沉積物和細(xì)菌積聚。

盡管神舟十六號乘組中的三類航天員在職責(zé)上有分工，但是他們都是一專多能的人才，均進(jìn)行過有主有次的全面訓(xùn)練，所以在太空可以互為備份，共同完成任務(wù)。據(jù)航天員系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師黃偉芬介紹，航天駕駛員和航天飛行工程師的訓(xùn)練科目、內(nèi)容和要求基本相同，載荷專家的訓(xùn)練科目、內(nèi)容和學(xué)時(shí)較少。三類航天員在體質(zhì)訓(xùn)練、航天環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練、心理訓(xùn)練、救生與生存訓(xùn)練方面要求相同，在基礎(chǔ)理論培訓(xùn)、航天專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練、飛行程序與模擬訓(xùn)練方面的要求有所不同。但在航天員入選飛行乘組后，同一乘組中不同類型航天員的訓(xùn)練內(nèi)容和要求是相同的。

為滿足載人航天工程后續(xù)飛行任務(wù)需要，我國第四批預(yù)備航天員選拔工作已于2022年啟動(dòng)。本次共選拔12-14名預(yù)備航天員，包括航天駕駛員7-8名、航天飛行工程師和載荷專家共5-6名，并首次在港澳地區(qū)選拔載荷專家。究竟誰能入選，今年底就可以見分曉。

神舟十六號任務(wù)的科技創(chuàng)新還有不少，在此無法一一詳述，但所有這些努力的最終目的，都是以“多、快、好、省”的方式，使我國空間站早日取得具有重大科學(xué)價(jià)值的研究成果和具有重大戰(zhàn)略意義的應(yīng)用成果，為人類和平開發(fā)太空資源做出更多、更大、更好的貢獻(xiàn)。

航天亮點(diǎn)

難度最大的交會(huì)對接

5月30日，神舟十六號載人飛船成功發(fā)射并?？恐袊臻g站核心艙節(jié)點(diǎn)艙的徑向?qū)涌?，這標(biāo)志著由航天五院自主研發(fā)的我國空間交會(huì)對接制導(dǎo)導(dǎo)航與控制技術(shù)進(jìn)一步成熟。這是中國空間站三艙“T”字構(gòu)型下實(shí)施的首次徑向交會(huì)對接任務(wù)，任務(wù)難度最大。

據(jù)航天五院介紹，神舟十六號的交會(huì)對接任務(wù)難度之所以最大，有以下3個(gè)原因。

一是要對接更大質(zhì)量的組合體。隨著空間站建造完成，空間站組合體的尺寸、質(zhì)量、慣量以及重心位置等影響姿態(tài)控制的核心要素，要比此前空間站構(gòu)型變化更大，部分參數(shù)甚至存在跨數(shù)量級的增長。飛船交會(huì)對接特別是近距離對接時(shí)采用的是相對姿態(tài)位置控制方法，空間站運(yùn)動(dòng)特性的變化將直接影響飛船的交會(huì)對接控制過程。雖然此前神舟十五號也成功完成了與三艙兩船組成的“T”字構(gòu)型空間站組合體的交會(huì)對接，但神舟十五號交會(huì)對接的位置在空間站前向?qū)涌?。由于空間站在不同方向上運(yùn)動(dòng)特性有所區(qū)別，神舟十六號進(jìn)行徑向?qū)訒r(shí)，需要制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)依靠自身的能力克服上述變化帶來的影響。

二是要對接更大尺寸的組合體。神舟十六號在進(jìn)行徑向交會(huì)對接任務(wù)時(shí)，是沿著“天和”核心艙下方的徑向?qū)涌谥饾u靠近空間站組合體，從飛船的視角看，“天和”艙、“問天”艙、“夢天”艙、神舟十五號載人飛船以及天舟六號貨運(yùn)飛船均會(huì)出現(xiàn)在神舟十六號載人飛船的視野中，這對于其上安裝的需要以宇宙背景或太陽作為觀測目標(biāo)的測量敏感器來說，會(huì)產(chǎn)生視線上的遮擋。而且，隨著神舟十六號載人飛船和組合體距離的逐漸逼近，遮擋會(huì)越來越多，這需要依靠制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)配備的敏感器自身的抗干擾或目標(biāo)特性識別能力加以區(qū)分和屏蔽，或采用不同測量方位的備份測量敏感器來保證持續(xù)、準(zhǔn)確的測量能力。

三是會(huì)受到更復(fù)雜的羽流影響。空間站組合體尺寸的增大還會(huì)使得飛船和空間站組合體的發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，羽流間的相互影響比以往進(jìn)行交會(huì)對接時(shí)更加復(fù)雜。飛船在近距離與空間站交會(huì)過程中，需要頻繁啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相對姿態(tài)和位置的調(diào)整，這會(huì)對懸浮在太空中的空間站姿態(tài)產(chǎn)生影響，由于組合體艙段的增加，使得神舟十六號任務(wù)中的上述特性更為復(fù)雜。同樣，空間站的噴氣控制也會(huì)影響飛船自身的控制。針對神舟十六號徑向交會(huì)對接任務(wù)過程中羽流影響和敏感器視場遮擋影響等，航天五院進(jìn)行了專項(xiàng)分析和仿真復(fù)核，并對神舟十六號制導(dǎo)導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)進(jìn)行針對性優(yōu)化和設(shè)計(jì)，確保影響均在分系統(tǒng)可控范圍之內(nèi)。

由于所有技術(shù)措施到位，神舟十六號最終按時(shí)順利地完成了與空間站的交會(huì)對接。北京時(shí)間2023年5月30日18時(shí)22分，神舟十五號航天員乘組順利打開“家門”，歡迎遠(yuǎn)道而來的神舟十六號航天員乘組入駐“天宮”，兩個(gè)乘組順利“會(huì)師”。

（作者為全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家）