建设太空实验室少不了载荷专家
发布时间:2018-03-06
出品:科普中国
制作:中国科学院空间应用工程与技术中心 韩培 邸凤萍
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  全国政协委员、中国载人航天工程办公室副主任杨利伟33日在全国政协十三届一次会议首场“委员通道”上表示“中国载人航天工程全面转入空间站建造阶段,进入空间站时代。今年,我国将选拔第三批航天员,此次选拔在数量、种类、范围上都有所变化。”  

   杨利伟表示,前两次(航天员选拔)以驾驶员为主体进行选拔,未来根据工程建设需要,此外还要选拔飞行工程师,执行对空间站的建造、维护维修等任务。同时,还要选拔载荷专家在空间站开展大量科学实验,将空间站建设成为国家级的太空实验室。选拔招收范围也不局限于空军飞行员,还要面向相关工业部门、科研院所和大学。 

  1961年,前苏联航天员尤里·加加林乘坐联盟号进入太空,半个多世纪以来,迄今已经有来自38个国家的560人先后进入过太空。我国从19929月决策实施载人航天工程至今,共完成了6次载人飞行任务,已成功将11位航天员送上太空,其中,包括9位男性航天员和2位女性航天员。 

   

  第一位航天员加加林驾驶“东方1号”飞船进入太空 

  按照任务分工,航天员包括驾驶员、任务专家和载荷专家,或指令长、驾驶员、随船工程师和飞行工程师。最近还出现了以旅游为目的的游客航天员。 

    

  “载荷专家”是什么? 

  载荷专家是到太空去进行各项专门科学实验和探测的科学家和工程师,是担负重要综合航天实验的专家,简单来说,载荷专家就是参与空间实验操作的航天员。 

  载荷专家不要求飞行员背景,但须在科学、医学、工程等领域受过专业训练且具有丰富操作经验,主要负责相关实验载荷的操作。载荷专家在空间科学与应用任务中发挥了重要作用,有效地保障了相关实验项目的顺利实施,成为实验操作闭环中必不可少的组成部分。 

  例如,2016年,国际空间站第一次进行了太空DNA测序实验,而这个实验就是由NASA载荷专家,毕业于斯坦福大学医学院生物化学系及微生物学与免疫学系,获得癌症生物学博士学位凯特·鲁宾斯进行的。 

   

  NASA航天员凯特·鲁宾斯首次在太空进行DNA测序 

   航天员能不能在太空实现对空间实验状态的准确判断和高效操作,决定了空间实验的成果质量。为了配合载人航天任务的顺利开展,国际上的航天技术强国,例如美国、俄罗斯等都对参与载人航天任务的航天员乘组职责进行了明确的分工。 

  不同国家在不同的阶段对参与空间实验操作的航天员称呼不同,如美国在阿波罗登月阶段称为“科学家航天员”、在航天飞机阶段称为“载荷专家”,俄罗斯在和平号空间站阶段称为“研究航天员”等,为避免混淆,在本文中将其统称为“载荷专家”。 

  按照航天员的任务属性,我们将其划分为三类:航天驾驶员、飞行工程师和载荷专家。国外载人航天飞行中航天员岗位及其主要职责主要见以下表格: 

  国外载人航天飞行中航天员岗位及其主要职责 

  

任务 

航天员分类及职责 

美国阿波罗飞船 

1961~1972 

可携带3名航天员) 

指令长、指令舱驾驶员、登月舱驾驶员、停泊舱驾驶员和载荷专家 

天空实验室 

1973~1979 

可常驻3名航天员) 

指令长、驾驶员和载荷专家 

和平号空间站(1986~2001 

通常可进驻3名航天员,最多可支持6人进驻一个月) 

任务指令长 

/驾驶员 

一般飞行员出身,总体负责飞行任务 

飞行工程师 

进行太空行走,维修和安装航天器及配件等工作;并在需要时协助任务指令长和驾驶员完成飞行任务。 

载荷专家 

具有工程背景,从事科学研究等操作的专业航天员;并在需要时协助任务指令长和驾驶员完成飞行任务。 

飞行参与者 

如来访的国际航天员、具有商业行为的航天员等 

航天飞机 

1981~2011 

可携带5~8名航天员) 

指令长 

负责整个任务的顺利执行,对乘组人员和航天飞机的安全负责,协助驾驶员操作航天飞机。 

驾驶员 

辅助指令长操纵航天飞机,也负责释放和回收卫星 

任务专家 

对空间展开的科学任务及主要有效载荷单元进行管理, 

负责本国航天组织指定的具体任务 

飞行参与者 

非乘组人员:游客和其他的特殊乘客 

载荷专家 

特殊载荷(如商业卫星、科学卫星)操作的工程专家 

国际空间站 

1998年至今, 

可常驻3~6人) 

指令长 

负责整个任务的顺利执行,对航天员和空间站的安全负责 

任务专家 

负责所有的航天器系统相关的操作和检测,参与太空行走,配合其他成员完成空间实验任务 

飞行参与者 

非乘组人员:游客和其他的特殊乘客 

载荷专家 

操作航天器或空间站系统,开展载荷科学实验和科普教育。 

 

    

  “载荷专家”发展史 

  随着空间科学技术活动的深入,空间科技活动越来越专门化,职业航天员大都是飞行员或试飞员出身,科学技术方面的专业水平与能力不足,难以胜任这些科学技术工作,于是载荷专家应运而生。 

  前苏联1964年参加上升1飞船的费奥克蒂斯托夫就是第一位有效载荷专家,因为他是一位航天设计师,参加这次飞行的主要任务之一是进行飞船太空飞行的实际考察。 

   

  前苏联首位非服役军人的宇航员康斯坦丁·费奥克蒂斯托夫 

  美国1972年参加阿波罗17登月飞行的航天员施密特是第一位真正的载荷专家,他是职业地质学家,在对月球进行实地考察方面的优势远胜于其他航天员。 

   

  哈里森·施密特收集月球标本 

  美国航天飞机研制成功以后,开始大量选拔载荷专家参与航天任务。航天飞机对人的身体要求比以往的载人航天器低得多,身体和心理素质较好,经过较短时间的训练就可以胜任航天飞行的需要。为满足专项空间实验的研究和操作需要,NASA将载荷专家列入航天员计划。自此,航天飞行任务中航天员可分为指令长、驾驶员、任务专家和载荷专家。 

  国际航天飞机任务中部分载荷专家 

  

任务编号 

航天飞机 

姓名 

国籍 

学历 

飞行任务 

STS-51-C 

发现号 

Gary Payton 

美国 

航天和航空工程硕士 

美国国防部测试侦查卫星载荷 

STS-51-G 

发现号 

Patrick Baudry 

法国 

法国空军学院 

释放三颗通信卫星;微重力实验 

STS-61-A 

挑战者号 

Reinhard Furrer 

德国 

博士 

Spacelab D-1 

Ernst Messerschmid 

德国 

物理博士 

Wubbo Ockels 

荷兰 

物理和数学博士 

STS-35 

哥伦比亚号 

Samuel T. Durrance 

美国 

地球物理学博士 

紫外线和X射线天文学ASTRO-1天文台) 

Ronald A. Parise 

美国 

天文学博士 

STS-40 

哥伦比亚号 

F. Drew Gaffney 

美国 

医学博士 

生命科学空间实验室1STS-1 

Millie Hughes-Fulford 

美国 

化学和生命科学博士 

STS-42 

发现号 

Roberta Bondar 

加拿大 

医学博士 

国际微重力实验室 IML 

Ulf Merbold 

西德 

物理学博士 

STS-44 

亚特兰蒂斯号 

Thomas J. Hennen 

美国 

空间军事侦察 

军事任务;美国预警卫星DSP 

STS-45 

亚特兰蒂斯号 

Byron K. Lichtenberg 

美国 

生物医学工程博士 

大气应用与科学实验室 

Dirk D. Frimout 

比利时 

应用物理学博士,大气和空间物理学博士后 

STS-47 

奋进号 

Mamoru Mohri 

日本 

化学博士 

日本空间实验室 

Spacelab-J 

STS-52 

哥伦比亚号 

Steven G. Mac Lean 

加拿大 

物理博士 

美国微重力载荷 USMP-1测地卫星 LAGEOS-2 卫星 

STS-51 

哥伦比亚号 

Lawrence J. De Lucas 

美国 

化学博士 

高级通信技术卫星;远紫外光谱仪 

Eugene H. Trinh 

美国 

应用物理学博士 

STS-73 

哥伦比亚号 

Frederick W. Leslie 

美国 

流体力学博士 

美国微重力实验室USML-2 

STS-78 

哥伦比亚号 

Jean-Jacques Favier 

法国 

冶金物理博士 

微重力冶金实验 

STS-95 

哥伦比亚号 

Chiaki Mukai 

日本 

生理学博士 

实验舱 

SpaceHAB 

 

  上世纪九十年代,国际空间站的出现,为开展长期、可动态调整的研究任务提供了可能。2011年进入运营期后,参与空间站任务的载荷专家担负了专业性空间研究项目的具体实施,比如空间生物学、物理学等专业性项目以及部分新技术验证项目,并在必要时指导飞行工程师协助完成相关工作。 

   

  中国空间站舱段功能示意图 

  我国载人航天三步走战略的第一步目标是掌握将人送入太空并安全返回的基本技术,第二步任务目标则是掌握建造空间站的关键技术,如出舱活动、交会对接以及载人空间组合体控制和运行技术等,随着载人航天工程第三阶段即空间站工程任务的稳步推进,工程任务重点也将随之转移到空间科学与应用任务上,届时将开展大量的空间科学与应用研究,涉及空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文、空间物理与空间环境、空间地球科学与应用、空间应用新技术验证等多个学科领域。这就需要具有科学和工程研究背景的载荷专家的参与,以满足空间复杂实验操作、在轨实验设计、在轨样品处理与分析、实验模块更换、实验设备简单维修等空间任务要求,保障空间应用任务的顺利实施并实现预期目标。 

本作品还在其他渠道:
网易客户端
百家号
一点资讯
今日头条

关闭