乘组协同训练:训练设备与模拟器

18.04.2025

今天,在《太空在召唤》系列文章中,我们将介绍针对具体航天任务进行最后阶段准备的特点,解析模拟训练设备上的训练方式,并讲述野外生存训练。

身穿“奥兰”航天服的亚历山大·米苏尔金

什么是乘组训练,它从何时开始

通往太空的征程,早在运载火箭发射之前便已开始。乘组训练是航天员针对具体任务开展的最后一个训练阶段。在此之前,航天员要先完成航天基础训练,随后进入专业训练组,接受3–4年的培训。此后才会被编入乘组,通常首先担任备份乘组。作为备份乘组积累了针对具体考察任务的准备经验后,他们会以主乘组身份继续训练。因此,首次参加乘组训练时,整个过程可能持续1.6–1.8年。与此前阶段不同,这一阶段始终围绕具体任务展开。训练方案会根据飞行任务和成员构成,为每个乘组单独制定。

与此同时,短期考察任务的训练周期呈现明显缩短的趋势。过去,这类训练可能需要一年,后来缩短至半年;而电影《挑战》的拍摄任务,以及联盟号首次同时搭载两名太空游客飞往国际空间站的任务(ЭП-20),训练时间仅为三个月。在这类短期项目中,参与者只接受内容非常有限的训练。他们需要掌握个人防护装备的使用方法、乘组应对紧急情况时的协作方式,以及空间站日常生活所需的基本技能。

主要训练方向

航天员参加乘组训练时,训练重点涵盖未来工作所涉及的技术、体能、医学、心理和科研等方面。各项训练彼此关联,需要统筹开展。随着发射日期临近,不同训练的强度和比重也会随之调整。

体能训练

进入乘组训练阶段后,体能训练量与此前阶段相同。我们会全面训练速度、力量、耐力、柔韧性和灵活性等各项基本身体素质。一项重要要求是,在10分制评估中将综合体能水平保持在7.0分以上。

这一阶段的特点之一,是航天员需要在模拟航天设备的专用训练器材上接受测试。在舱载跑步机试验台上,航天员要在无动力模式下跑步,靠双腿将脚下的跑带向后推动,感觉就像跑步时拖着沉重的负载。太空自行车测功仪既可用腿蹬踏,也可用手臂驱动。其中,手臂测试尤其重要:它有助于评估航天员执行出舱活动的准备情况,因为这类工作对上肢和肩带肌群的耐力要求很高。

体能训练专家会持续监测航天员的身体状态,并在必要时根据个人特点和成绩变化调整训练方案。

心理稳定性

心理训练是航天员训练的重要内容。在专业训练组阶段,航天员会采用不同方法接受个人或集体心理训练。只有在心理层面已经做好准备的人,才会被编入乘组。进入乘组后,心理专家会全程跟进所有艰苦训练,包括在飞船或空间站模拟器上处置非正常情况、在水下训练设施或“出舱-2”试验台上演练出舱活动,以及生存训练。关键是确保乘组在艰苦训练中凝聚成一个整体。

训练中的模拟训练器

模拟训练器在培养航天飞行技能方面发挥着关键作用。现代训练器能够高度还原真实飞行条件。航天员的大部分技术训练都在模拟训练器上完成,既要演练正常操作,也要练习应对非正常情况。每项操作都会反复训练,直至形成完全自动化的动作。训练结束后,航天员还须通过一系列考核、考试和考试训练。

联盟号飞船与国际空间站俄罗斯舱段模拟训练器

联盟号飞船模拟训练器完整复刻了飞船的生活舱(轨道舱,БО)和返回舱(СА)。航天员在这里演练自主飞行的全部操作,从发射前准备一直到着陆后的行动。通常每次训练持续四小时,其中至少30%的训练必须穿着航天服进行。

乘组身穿“猎鹰”航天服前往加加林宇航员培训中心训练

航天员训练的一项重要内容,是掌握“索科尔”应急救生航天服的使用方法。担任乘组指令长时,我坚持要求所有训练都穿着航天服进行。与俄罗斯航天员不同,我们的国际伙伴到这一阶段才开始接触航天服。作为指令长,我必须确保乘组所有成员都能熟练使用整套救生装备。

刚开始训练时,有一次我注意到,我的飞行工程师马克·范德海还没开始训练,只是坐进模拟训练器,就已经汗如雨下(在尚未熟练掌握相关技能时,穿着航天服在训练器内就位非常不舒服)。我有些担心:还没开始就热成这样,他怎么熬完整场训练?于是我问他:“马克,你怎么样,还好吗?”他回答:“萨沙,指令长能接受的,我也能接受。”真是个硬汉!

这里还会训练飞行不同阶段的飞船手动操控技能。此类训练需要进行约三十次。

最后是持续7–8小时的综合考试训练。在整个模拟“飞行”过程中,乘组必须做到不出差错,并妥善处理五种非正常情况。通过后,他们才算具备乘坐飞船执行飞行任务的能力。

国际空间站俄罗斯舱段模拟训练器由所有舱段的全尺寸模型组成,我们在这里演练空间站上的各项操作。最后,我们要参加俄罗斯舱段综合考试训练:从早到晚完成各种正常任务和维修作业,处置非正常情况,并在最终环节从火灾、失压或其他事故中挽救空间站。乘组表现按5分制评分,精确到小数点后一位。无论是谁犯了错误,全体乘组只有一个共同分数。这是一种促进乘组凝聚力的有效心理训练手段。

乘组戴着防毒面具在空间站模拟器内训练

离心机训练

除了按照入轨和返回程序进行体验性旋转,以及按照医学监测方案进行旋转、检查心电图、血压、脉搏、呼吸频率和过载状态下的视野角度与视力外,航天员还要使用配备综合操纵台和手动返回操控模拟器(РУС)的离心机进行训练。航天员在返回地球时手动操控飞船,同时亲身承受自己的操作所产生的过载。这是动态程度最高的操作,不仅要求航天员具备承受过载的身体素质,还要能够快速、精准地完成操控任务。这也是最有趣的“旋转木马”:身体被过载牢牢压住,你却要在掌控局面的同时,继续心算包含两个变量、需要三步运算的算术题。

加加林宇航员培训中心的离心机

极端情况应对训练

今年,我们迎来了一个纪念日——人类首次出舱活动60周年(18.03.1965)。当年,许多事情都未按计划进行,着陆过程也不例外。帕维尔·伊万诺维奇·别利亚耶夫和阿列克谢·阿尔希波维奇·列昂诺夫在仍被冬季笼罩的针叶林中求生,等待了两天才获救。从那以后,我们便一直在不同气候和地理区域开展生存技能训练。

航天员必须做好准备,在南北纬51,7°之间的全球任何地点、任何气候条件下应对紧急着陆。此外,这类训练也有助于增强团队精神,改善乘组成员之间的协作。

冬季生存训练

我们以乘组为单位,在森林中进行冬季生存训练。

训练中,我们学习搭建不同类型的庇护所、生火、与救援人员联络、实施医疗救助以及辨别方向。最重要的是,我们能够看到同伴在困境中的真实表现,学习如何在所有人都处境艰难时彼此协作。乘组的默契正是这样形成的。这项训练持续两天,结束后每名参训者会减重3至4千克。

水上着陆训练

我们从中学地理课上就知道,地球表面的2/3被水覆盖。如果你今天在太空中遇到了极其糟糕的一天——糟糕到必须立刻返回地球,还得紧急启动发动机进入下降程序,结果没有落在陆地上,而是落入水中,偏偏返回舱(СА)又突然漏水——那么为了生存,就要尽可能脱下航天服,换上羊毛服、冬季长裤和外套,再在最外面穿上“鳟鱼”橡胶连体服,携带便携式应急物资(НАЗ)和通信设备离舱下水。这些操作必不可少,因为海水温度低于人体温度。如果航天员需要等待救援人员一两天,没有合适的装备就必然会失温,甚至可能危及生命。羊毛服能够保温,防水的“鳟鱼”连体服则可以防止热量散失。正确更换服装不仅关乎舒适,更关乎能否在极端环境中生存下来。

水上生存训练:航天员从海上的返回舱中爬出

为了训练这些技能,我们配有专用的“海洋”模拟训练器——一具经过改装、可用于水上训练的返回舱。由于返回舱内部空间狭小,无法舒适地完成换装,在规定的两小时训练中,一个人的体重最多会下降3千克。

出舱活动训练

如果飞行计划中安排了出舱活动,你就需要在水下实验室(ГЛ)度过很长时间。通过使穿着航天服的人达到中性浮力,我们可以创造近似失重的环境,并在这种条件下演练出舱活动中的全部正常和非正常操作。

水槽训练:身穿航天服的航天员与潜水员在水下的空间站模型旁

此外,我们还使用能够在有限空间内模拟失重状态的专用训练台,练习气闸操作程序和航天服使用技能,并运用VR技术,尽可能完整地还原未来将要执行的任务。

出舱活动是我最喜欢的航天工作,因为它在很长时间内都不会变成例行公事。每次出舱都会带来新的挑战,每一次准备时,你都要预想到事情可能不会按计划发展。我非常认同阿纳托利·雅科夫列维奇·索洛维约夫的话。他是出舱活动次数的世界纪录保持者,或许也是飞行中遭遇非正常情况次数最多的人:“意外总会猝不及防!所以,准备工作不能只做到某条标准线,而要留出充足余量!”

为什么模拟训练器是乘组训练不可或缺的一部分

从学员时代起,我就记住了一句俗语:在地面上掌握到五分的知识,到了空中,最多也只能发挥出三分。因此,我从未怀疑过完整、高质量地完成整套训练的重要性。每当反复练习同样的任务让我渐感枯燥时,我都会和教员一起想办法提高难度。

例如,按照规定,手动对接需要两名航天员配合:一人使用仪器测量与空间站之间的距离和接近速度,另一人根据这些信息操控飞船。第三次执行飞行任务时,我没有随船工程师,但我很清楚:一旦发生意外,我必须能够在没有测量数据的情况下手动完成接近。因此,尽管这些内容并非训练大纲的必修项目,我仍坚持进行相关训练。我非常感谢所有教员和专家。他们理解这些训练的逻辑以及对我们这次飞行的重要意义,并为我提供了这样的机会。

想进一步了解航天员如何为飞行做准备,请观看《太空在召唤》系列第三集


俄罗斯联邦宇航员、俄罗斯联邦英雄

亚历山大·米苏尔金

亚历山大·米苏尔金

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