神舟六号飞船的人性化设计

　　吃喝拉撒睡　周到细安排

　　在神舟五号太空飞行的时候，由于飞行时间比较短，杨利伟吃的是冷食品，数量也很少，而神舟六号就不同了。由于神舟六号是多天太空飞行，航天员必须要按照正常的要求进食，每天的一日三餐都要按照日常的、平时地面的需要来进行，且不可能吃冷食品。神舟六号飞船航天员的食品，一方面是复水食品，同时还要加热。

　　在地面上人们吃饭是个比较简单的事，但是到了太空以后，航天员吃饭的问题就是一个比较复杂的大问题。而且不但要考虑到正常的一日三餐，还要考虑万一飞船有故障，需要推迟返回，或者落到地面以后，发生落点严重偏差，营救人员无法及时前往营救，就要给航天员准备备份的食品，因此，仅仅是航天员吃饭的问题，就给飞船研制者带来了很大的压力。

　　为保证两名航天员5天内的饮食和身体健康，设计者们必须围绕着吃饭考虑许多问题。首先，就是航天员的10几顿饭在哪儿吃。按照飞行程序的安排，飞船入轨后到航天员进入轨道舱前，航天员就要吃第一餐了，这一餐只能在返回舱里吃，在进入轨道舱后的几天时间里，航天员都在轨道舱里吃饭，而飞船返回地面前的一餐，又必须在返回舱里完成。为便于航天员取用食品，设计师们要把每一餐都做好详细的标记，同时，放置在便于航天员取用的位置。不仅如此，甚至连坐在哪里吃饭，采取什么姿势吃饭，用什么工具都要考虑得很详细。

　　航天食品大部分是复水食品，此次航天员食品有的还需要加热才可食用。那么需要什么样的复水和加热设备，设备什么时候用、怎样用？设计师们都要一一考虑得非常周到细致，以防止航天员吃饭时手忙脚乱，或因食物残渣乱飞而造成事故。

　　饭后的垃圾怎么处理？应急、救生食品放在哪里？如果航天员没有降落在预定的地点，而是降落在恶劣的环境中，应急、救生食品能不能方便取用？……这些问题，飞船的设计师们都寻求了最佳解决办法。

　　神舟六号飞船航天员大小便收集装置，原来是放到轨道舱的一个角落里，在进行人机功效学评价以后，感觉航天员在这个位置很不舒适，经过调整，现在所在的位置周边很宽敞，航天员感到非常舒服，非常满意。

　　神舟飞船的设计师们还围绕着怎样使航天员睡得更舒服，展开了大量的工作。航天员的睡眠是在轨道舱里进行的。为此，科技人员专门为航天员设计了在轨道舱里睡觉的睡袋。在航天员睡觉的时候，一方面要把身体牢牢固定在舱壁的一个位置上。另一方面，科技人员还在处于睡眠状态的航天员周围，营造一个比较好的流场，保证航天员周围的空气是循环流通的。科技人员经过调查发现，如果人在平常的时候觉得呼吸困难，就会主动进行调整，但是在睡眠的时候，如果出现呼吸不畅等情况，反应和应对调整能力就要差一些。所以，科技人员进行了模拟失重环境下，大气流动规律的试验验证，设计了专门的装置，刻意在航天员的睡眠区营造了一个好的流场，保证航天员的工作、睡眠区域的空气始终保持流动，带走航天员呼出的二氧化碳，带来新鲜的空气，以保证航天员处于非常舒服的环境中。

　　在神舟六号的返回舱里，携带了一些用塑料袋装的方便饮水和清洁水壶，但大量的饮用水箱是放在飞船轨道舱里的。这个水箱也不像咱们在地面似的，随便拿个水桶，然后水龙头一拧，水就哗哗流出来了，由于在失重环境里，水是不流动的。因此，神舟六号飞船里的水箱根地面的一般水箱是不一样的，科技人员为水箱设计了专门的加压装置，航天员饮水的时候，可以非常方便地启动这个装置。另外，飞船里还配置了符合长期在轨道储存要求，两三个月不变质的饮用水。

　　自动手动“三保险”

　　神舟六号飞船的安全设计原则是：一种故障能够正常工作，二种故障能够安全返回。按照这个设计指导思想，科技人员还为航天员设计了可以独立工作的第三套系统，即手动系统。尽管神舟六号是自动控制的，但是为了保险起见，科技人员在程控和遥控指令的基础上，还设置了由航天员手动发出的许多指令的第三重保险。如果飞船自动控制发生故障，无法对飞船进行自动控制，则航天员可以进行人工手动控制返回地面。

　　神舟六号飞船船箭分离、太阳帆板展开、自主应急返回和逃逸指令等影响航天员安全返回地面的关键点，均设置了人工控制的手段。

　　神舟六号飞船相对于神舟五号来讲，正常的飞行指令增加的不多，但是操作项目的指令增加的非常多，包括开舱门、脱航天服、喝水、吃饭、做各种科学试验等。值得一提的是，设计者们连航天员在太空什么时候启动设备、什么时候执行什么指令、开展什么活动，指令和程序的安排，程控、遥控和航天员手控三个时间的比对，都考虑得清清楚楚。

　　为确保返回着陆环节航天员的安全，在返回舱返回的时候，设置了主伞、备份伞，假若主伞不工作的情况下，备份伞也能保证航天员安全着陆。另外在着陆的时候如果是反推发动机不工作，还可以靠座椅缓冲，靠大底吸能来保证航天员安全，等等。总之，科技人员采取了种种办法为航天员铺好了平安之路。

　　为避免着陆落区发生偏差，影响航天员安全，飞船返回舱着陆后，具有维持航天员在舱内生存48小时、海上生存24小时的能力。返回舱安装了着陆搜索信标、国际搜救与救援示位标和收发信机，具有发送示位信号、进行寻呼通信和标示落点的能力，并有染色剂、闪光灯等示位手段。着陆后，如果返回舱门不能从内部打开而又出现危险状况时，返回舱具有航天员通风孔，航天员可以呼吸到新鲜空气。

　　给“太空卧室”进行“精装修”

　　在进行一般的卫星设计的时候，为便于检查，星上各种设备的电缆都-在外边。但是，神舟六号飞船航天员要在舱内居住，为了给航天员营造一个漂亮舒适的“太空卧室”，科技人员对神舟六号飞船的轨道舱和返回舱进行了“精装修”——把飞船舱内的各种电缆等都藏起来，使航天员有一个比较好的视觉效果，看到的是整洁舒适的环境，避免由于舱内设施很乱、环境很差使航天员产生烦躁心理。

　　在航天员座椅的正前方，安装了各种信息显示屏，显示屏上的各种仪表能够为航天员及时提供飞船运行轨道、在轨位置、飞行姿态、飞行程序、各分系统和重要设备的工作状况以及故障报警等方面清晰的信息显示。科技人员在怎样才能把面板设计得更漂亮上花费了很多心血。神舟六号飞船整个面板的设计，相对于神舟五号进行了比较大的改进，在面板上有些直接-的设备，粘贴了包括国旗等在内的各种图案，把设备盖在后边，使航天员有一种亲切感。

　　在航天员太空“两居室”里，科技人员把各种灯光亮度颜色都做到可根据航天员个人的需要和习惯自行调整，给航天员营造一种比较舒适的环境。

　　神舟飞船原来的轨道舱的设备都是不进行防水处理的，只是返回舱进行防水处理。针对神舟六号的特点，科技人员对神舟六号轨道舱所有设备都进行了防水处理，保证航天员呼吸所产生的湿气，不会影响设备的安全。

　　神舟飞船返回舱舷窗的玻璃是用特殊材料制造的，它一方面要求在温度急剧变化的情况下不变形、不破损，另一个方面，即使在整个返回过程中，经过数千度的高温烧蚀以后仍然能够透光，制造起来难度是很大的，为达到这个要求，飞船的研制者们付出了巨大的努力。

　　神舟五号返回舱的两个舷窗，科技人员设计了两个不同方案，采用了两种不同工艺的玻璃材料，其目的是进行试验。

　　神舟五号载人航天飞行圆满成功后，飞船的研制者在与航天员杨利伟进行座谈的时候，杨利伟提出在轨道上一侧玻璃不是很清楚，透光率不是很好，另外一侧的玻璃相对比较好。通过试验发现，在真空环境里，工艺不一样会使玻璃发生一些变化，所以两个舷窗的透光率就不一样。神舟六号飞船的舷窗就采用了比较好的材料，确保航天员可以清楚地观察舱外，进行拍照。

　　在对飞船内装修的时候，科技人员充分考虑了以下因素：首先，最大前提条件就是要保证安全。比如说家庭装修必须进行甲醛气体的控制，而神舟六号飞船上的材料控制，远远不仅仅是甲醛的控制，科技人员对所有装船的材料，都要进行气体溢出试验，就是把这个材料放在真空环境下，看它到底能释放出什么样的气体，并对每一种气体进行分析。为此，神舟六号研制中，设立了一个专门的医学评价指标，对所有的设备、材料的气体溢出进行分析。第二，为防止舱内发生火灾，对飞船使用的全部材料都进行了大量的阻燃试验，确保这些材料全部是阻燃的。第三，对色彩进行了科学的搭配和综合平衡。舱内色调的搭配以既不是暖色，也不是冷色为基调。科技人员认为，暖色调容易使人的情绪产生烦躁，注意力不容易集中；由于航天员在空间本身就感觉很孤独，冷色调会对航天员的心理产生不好的影响。根据航天员人机功效学的要求，神舟六号飞船里的设备尽量使用了类似于米-、偏灰的中性色调。

　　早在神舟五号前，在制定飞船设计方案时，就计划在轨道舱里安装摄像机，只是因为在神舟五号进行太空飞行的时候，杨利伟只在返回舱工作，所以就没有安装。神舟六号飞船此次太空飞行航天员大部分时间都要在轨道舱里，为给航天员留下珍贵的资料，同时，航天员在失重情况下的衣食住行究竟是什么样的，会对飞船造成什么影响，这些也是科技人员所感兴趣的，为了适时记录下来，以便回到地面以后科技人员进行分析，为以后的飞船设计积累经验。神舟六号飞船轨道舱里安装了两套录像系统，一套带回地面，另一套实时传输。

　　多种手段实现天地对话

　　对于在轨道上运行的卫星，只要能保证正常的测控就可以了，而载人航天就不同了。在载人航天飞行中天地通话是保持天地联络的一个很重要的通信渠道，载人飞船必须保证在任何情况下都能够实现天地对话。

　　神舟六号是我国第一次有人参与的航天活动，人是有意识的，保证天地之间通信联络的畅通，可以随时交流飞行情况，如果飞船出现一些问题，航天员会按照地面的要求主动去处理，即便是飞船自动系统发生了故障，地面指挥控制人员也可以通过通话，指挥航天员参与排除故障。所以，保持通话就显得更重要了。

　　神舟六号飞船上保持航天员与地面通讯的手段有多种，一方面可以利用遥测通道上下通讯，保证随时传回航天员的话音，另一方面，可以通过电视上下传输，电视里面也有话音的信号。还可以利用其他的方法，比如短波、超短波等通讯手段，即使是通话，也同时提供了3～4种手段和方法，供航天员选择。总之，科技人员想尽各种办法，为神舟六号提供了各种通讯手段，而且这些手段彼此之间是相互独立的，保证航天员能够有效地进行通讯，这样的话，万一出现故障，能够通过航天员参与排除，大大提高了飞船的安全性。

　　同时，在神舟五号基础上改进的是，神舟六号增加了全程录音。在神舟五号飞船上，航天员杨利伟曾经观察到了许多很有趣的事，因为神舟五号飞船没有全程的录音设备，所以没有及时记录下他的感受，留下了很大的遗憾。在神舟六号此次载人航天飞行中，为弥补神舟五号留下的遗憾，科技人员配备了两套录音设备，这些设备可以真实地、详细地记录航天员的感想和体会。

　　船舱内的无伤害设计

　　在太空失重条件下，航天员是飘起来的，为防止在太空舱内设备使航天员受到意外伤害，在进行舱内结构设计的时候，科技人员把所有暴露在外面的设备都设计成圆形的，不会因为棱角碰伤了航天员。

　　同时，也是最重要的是，保证航天员的任何操作都不会带来危险，尤其是不会伤害到航天员。为此，飞船的研制者专门安排了专人进行相关安全性分析。拆分并反复再现航天员在太空操作和行走中的每个动作，研究其是否潜在着一定的危险。研究飞船内的一些设备在做动作的时候，对航天员有没有影响。比方说，在飞行过程中，航天员要起来把手伸到仪表板上发一个指令，这时，就要改变原来所处的位置，经过实际演练和论证，科技人员发现，位置的改变可能会增加航天员不安全的因素，航天员在按按钮的时候，由于与设备有相对动作，如果躲避不及，就可能造成手部受伤。发现这个问题以后，科技人员马上设计了一个独立的开关，这个开关不需要航天员起来到仪表板上去操作，而是将开关拿在手里轻轻一按就完成了，从而保证航天员在操作的时候，跟舱内任何位置都不接触。

　　飞船返回舱在返回的时候，有一个座椅提升的动作，其主要目的是通过缓冲装置缓解部分能量，避免返回舱所产生的吸能直接传给航天员，这就要求开伞以后，要先将座椅缓冲装置提升起来。本来，在这个过程中，科技人员已经设计了程控的自动指令，但是为了保险起见，还安排了航天员的手动指令，以确保座椅能提升到位。这项操作大概在离地面六千米左右的时候进行，但是通过试验，科技人员发现，如果这个期间航天员发手动指令，时间的准确性难以把握，也许此时自动指令已经发出，座椅此时已经从矮处提升起来了。航天员在不知道的情况下，起来到右舱壁的上面按指令，很可能造成航天员手臂受伤，在组织复查的过程中，针对这个情况，科技人员改变了原来的设计，将指令按钮放在航天员手上，保证了航天员在发指令时的安全。

　　在神舟飞船的研制和制造中，尽管科技人员对洁净度控制已经做出了相当的努力，但是，据杨利伟反映，在神舟五号飞船入轨的时候，舱内有些浮尘。因此，在神舟六号研制中，科技人员特别加强了这方面的控制。采取的办法主要有：在所有的设备装船之前都要进行彻底的清洁；工人进舱操作，要进行二次更衣。另外，对各个环节都进行有重点的清洁，千方百计把浮尘控制到了最低限度。

　　此外，针对神舟五号载人航天飞行中发现的一些不太完善的地方，神舟六号飞船做了改进。比如，飞船推进剂消耗到一定的限度，飞船里的报警装置就会自动报警提示。但实际上在正常情况下，飞船只是在返回过程中，要使用大量的推进剂，由于原来设定的推进剂报警装置的限度不合适，神舟五号在返回过程中，经常会有报警，实际上推进剂的消耗完全在正常范围内，在这种情况下报警，容易给航天员心理上造成压力。所以，科技人员进行了神舟六号飞船报警策略的调整，实施了动态监测，就是一旦推进剂已经使用了以后，报警限也相应地进行调整，以免使航天员产生恐慌。

　　精心设计舒适座椅

　　在地面上，人们只受到一个大气压的重力，俗称一个g，而在飞船返回舱返回过程中，航天员要承受大约三个g左右的大气压力，在返回舱发生故障的情况下，大气压力可能会达到十几个g以上，对付这样大的大气压力，必须使航天员有一个比较理想的姿势，而保证这个姿势的就是座椅。为了航天员耐受超重和冲击，科技人员在座椅上下了很大的功夫。
围绕着座椅究竟设计成什么样的角度的问题，在座椅设计初期，科技人员对飞船上升段、运行段和返回段航天员的受力进行大量的分析验证，找出了座椅设计和安装中，既能够减少着陆过载和冲击力，又能使航天员非常舒适地坐着的角度。

　　大家知道，开汽车必须系安全带，否则，一旦发生撞车事故，就会非常危险，因为驾驶员在车里会有很多的二次碰撞。根据这个道理，科技人员认为，在飞船返回过程中，由于返回舱冲击力是来自多个方向的，所以要求航天员的坐垫和人必须有一个比较好的赋型，必须像医生给骨折的患者打夹板或石膏一样，把航天员固定到座椅里面，座椅和航天员的相互配合越好，就越安全。如果座椅晃里晃当的，在着陆冲击过载大的时候，轻者可能受伤，甚至会导致骨折，重者将危及生命。

　　科技人员在设计座椅的时候，还从一般的汽车座椅是平的，而赛车座椅一般是圆形的，能把驾驶员包裹起来的造型中受到启发，所不同的是，科技人员为航天员设计制造的座椅，比赛车座椅更贴合人的体型，每一个航天员的坐垫都是根据本人的体型取样、量身订做的，确保坐垫和航天员的身体有一个非常好的赋型，坐垫的所有部位都能跟人体贴得严丝合缝，确定谁执行任务，就装谁的坐垫，从而，可以有效地避免航天员受到伤害。像这样点点滴滴的改进还有许多。

　　总之，神舟六号飞船的研制者们就是这样通过对每一个环节、每一个动作的深入分析，进行了一步一步的改进和完善，打造了一艘高品质的“星海航船”。