⑴ 宇航员在太空中是怎样锻炼的
茫茫太空中进行宇宙航行的宇航员,是不是需要进行体育锻炼呢?在进行宇宙航行的初期,每次宇宙航行的时间只有几天,宇航员着陆后并没有发现有什么异常情况。然而,随着宇航时间的不断增长,问题也就随之出现了。
首先发现的问题是,当宇航员在太空中航行一个星期后返回地球的时候,宇航员出现了“起立性低血压症”,而且身体都比较虚弱。甚至连飞船的舱口也出不了,需要人扶着他们出舱。造成上述现象的主要原因,是由于宇航员长期停留在太空失重的环境中,身体产生脱钙,从而使骨骼变得疏松,肌肉也软弱无力。
那么,怎么才能克服这种现象呢?科学家们找到了解决的办法。那就是在宇航员食物中增加钙、磷、钾和维生素D,以及在太空中进行必要的体育锻炼。
但是,宇宙航行的环境与地面大不相同,不仅飞船的舱内空间很有限,载重量也不可能过大,一些体育的设施无法装置。同时,人体在太空中出现失重现象而飘浮在空间,双脚都很难落在舱底。在这种情况下,又怎么能进行体育锻炼呢?
体育科学家们经过反复研究和实践,已经找到了在太空中进行身体锻炼的项目及方法。这些项目和方法,大致可分为以下类型:
利用弹簧进行身体锻炼。比如让宇航员坐在椅子上,将身体固定好以后,用手和脚反复推、拉一种特制的弹簧器材;也可以用双手、双脚或者一手、一脚分别拉弹簧器材的两头;还可以用具有较好弹性的橡皮带将四肢固定后,两臂分别或同时向下、向左、向右拉橡皮带;或者用双脚、单脚往上拉橡皮带等。以此种种方法来锻炼宇航员的四肢骨骼和肌肉的力量。同时,医学家们还为宇航员设计了一种具有弹性的服装。宇航员穿上这种特制的服装后,全身都可以受到弹力的作用。只要一活动身体,就能够达到锻炼身体的效果。
还可以利用人体肌肉的颉抗作用来进行身体锻炼。如用双手五指交叉,进行对拉、拉推或者互拉;还可以双手拉脚而脚用力往前伸等。有人还为宇航员们编了一套由这些动作组成的体操。这种不需任何器材和不受空间限制的锻炼方法,也同样起到锻炼四肢和身体的作用。
利用双手推、拉或者打击悬挂在舱内的重物,以达到锻炼身体的目的。
由于宇航员在太空中采取并坚持以上几种锻炼身体的运动项目和方法,从而使他们的体质和骨骼及肌肉的力量不断增强。即使在太空中航行二三百天,甚至更长的时间,身体也不会变得虚弱,返回地球后再不会出现“起立性低血压症”和其他症状了。
⑵ 在太空有哪些体育锻炼项目
其一是踩“自行车练功器”。自行车的车架是固定不动的,只有车轮可以转动。为了不使身体飘浮,需用安全带固定起来,然后双脚克服弹性带的弹力蹬动车轮,数字记功仪表通过传感器所做的功记录并显示出来。美国“天空实验室”和前苏联“礼炮”号航天站上的宇航员每次踩自行车练功器做的功不得少于4万到4.5万千克力米(392~441千牛米)。
其二是在“微型跑道”上跑步。所谓“微型跑道”,只不过是一个皮带式的滚道。名为跑步,其实身体的直线位;置是不变的,人站在滚道上,为了跟进滚动的滚道,需要克服50千克力(490牛)左右的皮带的拉力。这是模拟人在地面上的体重。人在地面上跑步,正是骨骼÷肌肉系统克服地心对人体的引力而达到锻炼的目的。在“微型跑道”上跑步,皮带拉力造成的负荷,可以使骨骼一肌肉系统得到锻炼。美苏都规定,每次在“微型跑道”上跑步的距离应达到3000~4000米。前苏联宇航员罗曼年科在11个月的太空飞行中共跑了1000多千米。
其三是拉“弹簧拉力器”。大家知道,弹簧的拉力是与重力无关的力。因此,在失重环境中拉“弹簧拉力器”,仍然需要用力气。太空中用的弹簧拉力器与地面上用的相同,一般有五根弹簧,每拉长0.3米要用11千克力(107.8牛)的力。
此外,体操也是太空体育锻炼的一个主要项目。在载人航天初期,飞行时间短,座舱中没有配备体育锻炼器材,体操几乎是唯一的体育锻炼活动。前苏联早期的“联盟”号飞船宇航员,每昼夜作两次体操,每次30分钟。”随着航天时间的延长,每次体操的时间也延长到印分钟。
还有一种“准”体育器材,就是“负压裤子”。这种裤子可以密封,穿上后将里面的空气抽掉,造成下身负压,使在失重环境中往上涌的血液流向下肢,以避免下身病变。
纵观上述太空体育活动,与襁褓中的婴儿一样,只是原地伸伸胳膊动动腿而已。而负压裤子恰似真正的襁褓,连手脚都不用动了。但是,太空中的体育锻炼要求是很严格的,因而也是十分艰苦的。美国“天空实验室”上的宇航员,每昼夜需进行三次体育锻炼,每次的时间分别为30、60、90分钟。前苏联“礼饱”号航天站上的宇航员,每昼夜也是三次体育锻炼,其中两次各75分钟,一次30分钟。地面指挥中心通过遥测系统对宇航员的体育锻炼情况进行监督和监测。
地面指挥中心不仅对宇航员的体育活动进行监督,而且对宇航员的整个身体健康状况进行监督和监测。如地面指挥中心通过遥测系统可以监测座舱环境参数和宇航员的生理生化指标,通过电话询问和电视观察了解宇航员的自我感觉和神态表现。
飞船座舱里还设有测量心电图、血压、心音、心震、脉膊、体温、皮肤电阻、呼吸和分析语言的传感器,有睡眠分析器,地面指挥中心可随时得到有关数据。另外,自行车功量计上的数据可以反映宇航员的新陈代谢机能,下身负压装置上的数据可以评估心血管的调节功能。地面医生分析所有数据后对宇航员的功能状况作出“正常”、“过度”、危险”的判断,从而调整宇航员的作息时间和作出驻留久暂的决策。
1969年,美国“阿波罗”飞船在登月飞行过程中,地面指挥中心的医务监护人员,通过各种先进的遥测手段收集宇航员的生理生化指标和询问、观察,发现宇航员有鼻炎、胃炎、肠炎、流感、呼吸刺激、胃部不适和恶心呕吐等多种病症,及时通知宇航员采取既定的医疗措施,成功地进行了治疗,保护了宇航员的工作能力和身体健康,保证了登月任务的胜利完成。
1987年2月8日,前苏联宇航员拉韦金和罗曼年科乘“联盟皿-2”号飞船进入“和平”号航天站,按计划两人同时在太空飞行一年时间,但拉韦金不幸中途生病,地面指挥中心决定让他在7月30日提前返回。另一名宇航员罗曼年科,由于感觉疲劳,地面指挥中心不断地减少他的工作时间,由开始的每天8.5小时,逐渐减少为6.5、5.5、4.5小时,直至最后停止一切工作,使他创造了在太空飞行326天的纪录。
齐奥尔科夫斯基说,地球是人类的摇篮,那么,刚刚离开地球而步人太空的宇航员,就是刚刚走出摇篮的幼童了。上述情况正好说明了这一点,进入太空的宇航员,处处需要地球上“母亲”的照料。
⑶ 航天员掌握太空行走技术的训练方式是怎样的
太空行走技术非常复杂,要掌握这项技术必须进行大量的训练。它分技能训练和任务训练两种。前者是让航天员学习怎样穿脱舱外活动航天服、熟练掌握出舱程序和在太空行走时控制自己的身体和运动;后者是学习如何完成出舱活动任务。
除理论学习外,航天员主要在出舱程序训练模拟器、中性浮力水槽和低压舱三个设备上,进行舱外航天服和气闸舱出舱活动相关设备的操作训练及出舱程序训练。最重要的就是在水槽中的训练,因为这种方法可以给航天员提供模拟失重的训练环境,所以是最为有效的训练手段。
我国航天员中心的中性浮力水槽呈圆形,直径23米,深10米,为亚洲最大。在水槽训练时,需通过调整航天员水槽训练服上的配重铅块,使航天员既不浮上来,也不沉底,从而模拟失重环境的操作效应,但与舱外实际操作还是有些区别。
水槽内有个1:1的核心舱模型。通过中性浮力水槽训练,可使航天员体验和熟练掌握模拟失重状态下身体的运动与姿态控制,以及出舱活动操作的特点、方法、技巧和技能,包括开关舱门、出舱和进舱、舱外行走、舱外作业,安装新的设备、修理和更换部件等。舱外活动的一个操作动作,一般要在水槽里练几十次。
由于太空行走主要是用手“走”,所以神舟十二号乘组加强了体能训练、上肢力量训练和核心力量训练,航天员在水槽里训练时,要穿200多公斤的水槽训练服在水下训练几个小时,航天员最初训练结束后连筷子都拿不住了。
另外,男女航天员的训练标准是一致的,王亚平等两名女航天员最初也面临巨大挑战,但经过训练后都没有问题了。所以今明两年,我国太空行走第一位女航天员有可能问世。
太空行走“世界冠军”
太空行走“世界冠军”是俄罗斯的索洛维约夫。他总共进行过16次太空行走,在太空停留时间总共为77小时41分钟。
在一次太空行走中在太空停留时间最长的是两名航天员赫尔姆斯和沃斯,他们于2001年3月11日从国际空间站出舱,在太空停留8小时56分钟,将近9个小时。而美国航宇局的要求是6小时,一般航天员在太空停留的时间是7小时左右,因此在太空停留8小时56分已到了太空行走时间的极限。
以上内容参考北晚新视觉-太空服大揭秘!航天员出舱七个小时咋喝水?
⑷ 宇航员是怎样训练的
航天员训练包括专业基础理论训练、体质训练、特因耐力与适应性训练、专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、救生与生存训练、飞行技能训练、心理训练、大型联合演练等,综合起来属于三大方面,即专业基础知识训练、职业技能训练和飞行任务训练。
基础理论训练
入选航天员大队之后,首先进行的是专业基础理论训练,学习内容包括宇宙、大气、天文、气象、地球物理、空气动力学、火箭与飞船设计原理、飞船系统及部件结构、导航及控制、通讯、遥测及遥控、数学、计算机以及外语等航天所需的理论知识。此外,还有航天医学和生理学等内容。通过训练提高他们的认知水平,为后续训练奠定基础。
载人航天首要要解决三方面的问题:1.乘宇宙飞船遨游太空的过程中,在那种特定的狭小的环境中,要学会在失重条件下吃、喝、拉、撒、睡;2.要学会操纵、控制飞行器,学会使用舱内的仪器设备,并能在其中做科学实验。对地观察、遥测和通讯等,能够及时地发现故障并排除故障;3.临危不惧,在危险的情况下,能够逃逸救生。非正常返回的情况下,不管是降落在江、河、湖、海或沙漠、戈壁、高山、峡谷、热带丛林、茫茫林海雪原的高寒地带,都能够生存,能够及时求救和自救。
体能训练
航天员为了迎接严酷的太空环境的挑战以及在地球上漫长而繁重的训练,必须保持原来健壮的体格,光有健康的身体还不够,必须通过体能训练,使之适应对宇宙和飞船的特殊环境因素,提高其耐受力。体能训练贯穿载人航天的全过程,每天要进行1至2小时的体质锻炼。
锻炼的科目具有多样性:以耐力为主的长跑、游泳、爬山等;以力量为主的负重、仰卧起坐等;以灵活性为主的体操、固定滚轮、旋梯、弹性跳跃网、秋千、转椅、浪木等以及锻炼心肺功能的跑台,自行车功量计等有针对性的运动。
特因耐力与适应性训练:这项训练是航天员训练的重头戏,它包括超重训练、前庭功能训练、低压缺氧、高/低温、振动和噪声环境训练等。
超重耐力训练
火箭起飞时,航天员将会遇到806gs的加速度(S为秒),这样大的加速度,人体无论如何是耐受不了的。工程上把它分解,采用三级运载火箭,使得每级不超过5g,每级持续时间100s至200s左右,飞船返回时,重力加速度为5至9g,持续200s左右,而人的耐受限度,纵向3至4g;横向(从胸到背方向)可达7至8g,持续时间可到30s。这就是我们在电视画面上看到的杨利伟在飞船座舱中是仰卧位。只有这种姿势才能保证航天员在飞船起飞和返回过程中是安全的,使之处于头脑清醒的状态。超重耐力是通过人在离心机上周期性的训练和适应而获得的。
失重训练
飞船在轨道飞行期间,处于微重力环境下,由于失重,身轻如燕,航天员和其他物品如不被束缚,就飘来飘去,虽然看上去很好玩,但会感到有点头晕脑涨,操作不便,甚至有时定向能力发生困难。这样,就很难在太空生活、工作和执行特殊的飞行任务。因此,必须在地球重力环境下,制造失重环境,加大失重适应性的训练。失重环境是靠高性能失重飞机飞抛物线获得的。每作一次抛物线飞行可获得20s至30s失重时间,多次连续抛物线飞行,在飞机作一次起降飞行时间内累计可获得5至20min的失重时间。航天员在失重训练中熟悉失重环境,体验飘浮感觉以及人体的某些其他感觉,消除对失重状态的恐惧感。在失重条件下,训练穿脱航天服、行走、移重物、进食、饮水并进行书写练习等。
前庭功能训练
普通人在地球上乘车、船时,还有晕车、晕船和晕机的,更不要说太空环境了。国外,遨游太空的航天员,差不多有40%的人曾发生航天运动病,出现头晕、恶心、出虚汗等症状,工作效率低下。前庭功能训练分主动训练和被动训练两种。主动训练是若干体育运动项目,如徒手操、跳弹跳网、滑雪、滑冰、冲浪、旋梯、滚轮等运动项目。这些运动项目在提高航天员身体素质的基础上,锻炼前庭器官感受器和运动系统。通过系统训练,平衡功能可以提高一半以上,训练效果可保持半年左右。被动训练是用秋千、转椅、离心机、飞机等产生角加速度、线性加速度以及“科里奥利”加速度,反复刺激前庭器官,提高人体对运动刺激的耐受性,使之在接受刺激时,不会发生眩晕和错觉症状。
低压缺氧耐力训练
让航天员在低压舱内穿或不穿航天服,生活、工作、适应和操作,并让航天员呼吸低氧和高于正常浓度的二氧化碳。让他们熟悉和体验这种环境,以便在实际航行中,一旦因座舱环境失调,氧气供应不足,二氧化碳浓度高于允许范围,甚至舱内压力泄漏的应激状况下,不致惊慌失措,能够准确地作出判断,穿好航天服,精确地进行操作。
噪声与振动环境训练
飞船在发射升空和返回时都会产生一定强度的噪声和振动。在发射时,舱内噪声可达125分贝左右。这样强度的噪声会对人的听力造成较严重的损害?⒂跋焱ɑ靶ЧU穸岫匀说牟僮鞑跋臁7纱诠斓婪尚兄校肷驼穸嵊跋旌教煸钡乃咝菹ⅰN耸购教煸痹诟咴肷驼穸跫履苷5牟僮鳌⒐ぷ骱退撸鞣涝肷帧⒍龋庀钛盗吠ǔJ鞘视π院吞逖樾缘摹?
心理品质训练
通常进行表象训练、放松训练、心理访谈等。其目的在于:
1.发展与强化航天员在极其严酷而复杂的太空环境中,完成航天任务所需的感觉、知觉、注意、表象、记忆、思维等心理品质。
2.培养航天员勇敢、沉着、坚定、顽强的个性特征,使之在高度紧张、危险、意外的紧急关头,能消除过度紧张情绪,保持高度的心理稳定性。
3.增强航天员心理上的承受力,即使在缺氧、减压、加速度的条件下,能经受意外冲击以及能应付环境突变的能力。
4.进行思维敏捷性训练,提高应变思维能力。
心理训练贯穿航天员训练的全过程,往往与其他训练项目交织在一起。如飞行训练、跳伞训练,在完成专业技能训练之外,克服紧张、焦虑、慌乱、恐惧情绪等达到心理训练的目的,也通过适当的文体活动转移注意,利用生物反馈方法进行自我放松训练,达到迅速消除疲劳和紧张情绪,保持和恢复正常精力。
⑸ 宇航员们如何在地球上训练太空行走
在水下自由浮潜是训练太空行走最好的方法。
中性浮力实验室是设在美国休斯敦的一个实验室,它建在一个巨大的游泳池里,这个游泳池长61米,宽31米,水深12米。
潜水员们把配重加在宇航服上,以保证宇航服浮力的平衡,这样就像在宇宙空间中飘浮那样
。这就是我们说的那种失重的感觉,但这种模拟并不能完全确切地模拟太空中的体验。
宇航员的潜水服更加沉重,而且与空无一物的太空不同,在水下运动时宇航员会感受到水的压力。
尽管有这样的区别,但在游泳池中训练,是在地球上能做的最好的准备工作。
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⑹ 宇航员有哪些基础性训练
双子星座飞船的宇航员训练大致分3个阶段进行的一般性训练,要进行6个月的科学知识学习,结合平时的身体素质锻炼。按照双子星座及阿波罗飞船的飞行计划,这批宇航员要比水星号飞船宇航员所学的科学知识广和深,如地质学、天文学、数学、飞行力学、基本的空气动力学、火箭发动机、电子计算机、惯性系统、,导航技术、导航与控制、通讯技术、飞船控制系统及实验室模拟技术、上层大气及宇宙物理学、生理学、航天医学生物学、飞行生理学和环境系统以及气象学等等,总计学习时间不少于568小时。
凡是参加阿波罗计划受训的宇航员,都要安排6个月的科学技术知识的学习与训练,其学习课程比双子星座飞船宇航员学习的课程要少些,因为在选拔时就已注意到宇航员本身的知识水平。阿波罗计划飞行的宇航员所要熟悉与掌握的科学知识主要有地质学、天文学、数学计算机、航天医学、高空大气和宇宙生理学、飞行动力学、气象学、制导与导航、火箭发动机和通讯技术等。学习这些基础课程主要是保证宇航员能完成阿波罗飞船的特殊航天任务,大多数课题是直接结合讨论飞船各个系统的基本特征进行的。如阿波罗飞船的制导与导航等等。学习与训练计划安排每周平均有3个半天的时间,在这项基础训练的同时,也要进行航天特殊环境因素耐力训练和救生训练。为了使宇航员熟悉超重、失重、噪音、振动、高低温、加压服和座舱压力变化等情况,并对这些特殊环境因素有适应性和忍耐力,要进行一定时间的模拟环境的试验性训练,以增强其适应性与耐力。阿波罗宇航员的救生训练要比水星及双子星座飞船宇航员训练严一些。计划规定要他们在热带地区、沙漠环境和水上各进行5天的特殊生存与救生训练项目,训练的目的是要使宇航员确信他们即使发生意外着陆,也会有能力生存到救援者到来之前,即生存到被营救时刻。每种训练分三个部分,即生存概念课题,使宇航员相信无论到什么地方或怎样的恶劣环境都有生存的可能;第二是如何生存,即生存方式,例如训练设计者要求被训练的人员在沙漠、稠密的森林、海洋上进行生存训练,自己制造蒸溜水,学习追捕和宰杀野生动物,并对其进行烹调,使它成为食物;第三是进行特殊环境生活的实际亲身体验。在水上训练救生时一般和出舱训练合并进行,但训练时间要相对延长。
为了熟知阿波罗飞船的各个系统工程结构及原理,要求宇航员与工程设计人员及生产企业有关人员进行接触,并在实际飞船上进行实验工作,然后要求每个受训宇航员作出飞船各个系统的报告,以考核其熟知程度。
⑺ 飞上太空的宇航员,都要经过哪些锻炼和培训
宇航员的太空飞行过程从地面开始,穿过地球大气层,进入太空,最后安全返回地面。所以他们必须掌握与此相关的各种基础知识,如飞行动力学、空气动力学、地球物理学、气象学、天文学、天文导航等;宇航员随火箭和各种载人飞船飞行,所以还必须熟悉火箭和飞船的设计原理、结构、导航控制、通信、驾驶舱内设备和仪器的性能以及简单的维护技巧;他们还必须详细掌握每次航行任务的细节。空间特殊技能训练主要是模拟真实的空间飞行环境和过程,使航天员熟练掌握操作技能,应对各种可能出现的情况。飞机飞行训练,为了提高宇航员抵抗噪音、振动和超重的能力,增强人体前庭器官系统的稳定性,训练在失重状态下生活和工作的能力。
空间生活环境训练隔离舱常用于提高人员对安静的空间环境和生活规律的适应能力。应急救生训练根据不同的救生方案,对弹射座椅或救生塔进行救生训练。有时人们被放在人烟稀少的森林和寒冷的海水中,在特殊情况下训练自己的生存能力。模拟飞行训练宇航员在执行任务前必须集中半年以上的时间进行具体训练。宇航员不仅参与航天器组装、试验和火箭发射前试验,还进行特殊的飞行模拟、对接和着陆训练。模拟飞行训练是在低真空的航天器模拟舱内进行的,可以给人除失重以外的一切飞行感觉和环境。培训分为四个阶段。所有航天员在各自岗位上熟悉各自的操作内容;其次是飞行科目训练;最后两个阶段是飞行程序和各种项目的综合训练,如航天员与地面控制中心的沟通,飞行突发事件和故障的综合处理,以及对掌握飞行任务全过程的熟悉。模拟训练还包括航天器着陆训练、航天器对接训练、舱外活动、室内外活动、回收和救生。
⑻ 航天员们在太空是如何锻炼身体的
航天员在太空中会通过骑自行车和跑步来锻炼身体,但是这些运动的工具都是特制的,所以比较适合在太空中锻炼身体。在神舟十三号载人飞船成功发射之后,很多人都非常关注航天员在太空中的生活起居。翟志刚,王亚平和叶富光这三名航天员在太空中的生活也被大家时刻关注着,同时他们也会拍摄一些小短片传回地球,让我们观看了解太空中的生活。
把自己的身体固定在墙上,然后用手扶着旁边的把手就可以蹬自行车了,这样可以锻炼到航天员的腿部力量。除了蹬自行车,很多航天员也非常喜欢拉力带,就像和地球上一样,拉力带也是能够增加阻力的,比较有利于锻炼肌肉力量。