天上出艙一分鐘 地上模擬十年功

四款航天員訓練設備曝光 融合VR技術

香港文匯報訊 據央視新聞報道，2021年11月8日，神舟十三號航天員乘組翟志剛、王亞平成功完成出艙全部既定任務，出艙活動取得圓滿成功。從翟志剛的神七首次出艙，到十三年後的今天，翟志剛再次出艙，王亞平成為中國首位出艙的女航天員，為了出艙一刻，航天員們都要在地面上經歷「魔鬼式訓練」。據央視網報道， 天上做的每個動作，都有地上的模擬訓練。出艙活動技術訓練包括理論學習和實際操作學習，航天員主要在出艙程序訓練模擬器、模擬失重訓練水槽、艙外服試驗艙、虛擬現實訓練器這四個設備上，進行艙外航天服和氣閘艙出艙活動相關設備的操作訓練及出艙程序訓練，包括正常操作和程序訓練，以及故障的識別、判斷和處理訓練。

出艙程序訓練模擬器

據介紹，出艙程序訓練模擬器是一個實物、模擬件與計算機仿真相結合的系統，可以模擬艙外航天服和氣閘艙相關設備在使用過程中的大部分狀態，如艙外航天服壓力制度、服裝和設備的物理界面、顯示參數、操作特性、操作信息等，可以給航天員提供逼真的身體觸覺、視覺和聽覺環境，能進行正常狀態的仿真和典型故障仿真，包括艙外航天服、氣閘艙相關設備和艙門檢漏儀器故障。利用出艙程序訓練模擬器，航天員除進行艙外航天服和氣閘艙設備操作訓練外，主要進行正常出艙程序訓練和故障處置程序訓練。

艙外服試驗艙

艙外服試驗艙能模擬空間環境的真空，是航天員出艙活動訓練的重要設備。航天員在艙內主要進行常壓和低壓條件下的正常出艙程序訓練和故障訓練，其中常壓訓練是為低壓訓練做準備。從安全角度考慮，首先進行常壓訓練，之後再安排相同科目內容的低壓訓練。低壓訓練一般設置53千帕和10帕兩種工況。53千帕低壓訓練既可安排正常出艙程序訓練，也可安排故障處置訓練。10帕低壓訓練一般是進行正常出艙程序訓練，其間穿插安排打開水昇華器等操作。通過低壓訓練，一方面可以考察和訓練航天員對近似真空環境的適應能力和工作能力，突破心理障礙，在心理上做好執行出艙活動任務的準備，另一方面也可使航天員感受真實低壓情況下的運動負荷和服裝溫度調控情況。

模擬失重訓練水槽

模擬失重訓練水槽是此前報道最為廣泛的一個訓練設備，可以給航天員提供模擬失重的訓練環境，這對於出艙活動訓練，特別是艙外行走、出艙裝配和維修等艙外作業，是最為有效的訓練手段。模擬失重訓練水槽規模龐大，可將1:1的空間站或飛船模型放置其中。訓練時，潛水員可以通過調整航天員水槽訓練服上的配重鉛塊數量或位置來進行配平，以便調整航天員的姿態，模擬失重環境的操作效應。通過模擬失重訓練水槽訓練，可以使航天員體驗和熟練掌握模擬失重狀態下身體的運動與姿態控制以及出艙活動操作的特點、方法、技巧，包括開關艙門、出艙和進艙、艙外行走、艙外作業，如安裝新的設備、修理和更換部件等。根據媒體此前的報道，王亞平的水下訓練時間達到了上百小時，穿着120公斤重設備在水下進行4個小時不間斷訓練，一次訓練的體能消耗相當於完成一個全程馬拉松。

虛擬現實訓練器

此外，一部虛擬現實訓練器能夠完整地模擬航天員在軌工作，模擬出艙活動等，並可與地面人員進行聯合訓練演練，每次上天之前，航天員乘組在地面至少要進行出艙全流程演練兩次至三次。