2024 年 04 月 23 日
作者：楊詩瑞
中國航天報
中國女航天員王亞平曾表示，希望有機會實作月球漫步，争取開展“月宮授課”。與此同時，女航天員也加入了國外新一輪載人登月計劃。新時期載人月球探測任務中，航天員需要克服哪些挑戰？女航天員又需要戰勝哪些額外的困難？着眼未來，有哪些科技成果有望為“嫦娥”探月提供幫助呢？
航天員登月闖難關
20世紀後期，航天科研人員已認識到，相比近地軌道空間站，月球表面環境更複雜，任務難度更大，是以航天員面臨着更大的風險挑戰，對能力素質的要求也更高。
大陸載人月面着陸器被命名為“攬月”
比如，月球表面重力環境與近地軌道空間站截然不同。在近地軌道空間站上，重力近似為零，而月面重力約為地球的1/6，那麼航天員穿着沉重的艙外航天服在外作業時，将承受更大的負荷。地月空間飛行和月表探測的過程中，重力環境會持續發生複雜變化，難免對航天員的心血管系統、免疫系統、神經系統、骨骼肌肉等造成潛在危害。
此外，月面輻射環境也更加複雜危險。近地軌道空間站距離地面至少有300多公裡，仍處于地球磁場保護範圍内，屏蔽了大部分來自太陽乃至宇宙的輻射威脅。相比之下，月球磁場微乎其微，航天員直接面對的輻射劑量更大，稍有不慎，就有可能引發急性輻射反應，包括皮膚、血液、視覺等異常，還會誘發惡心、嘔吐等症狀。
新時期探月任務不斷提出更高目标，導緻任務複雜程度與日俱增。僅從駕駛方面來看，載人登月涉及多種飛行作業和機動模式，涵蓋了空間飛行、飛船對接與脫離、月面着陸、月面起飛等多個環節。這意味着，航天員必須具備紮實的行星導航領域知識，能夠在沒有明顯标志物的月面選取合适的着陸點，在無大氣條件下駕駛飛船着陸，還要注意月塵狀況，避免形成有潛在威脅的塵雲。
航天員安全登月後，身處晝夜交替漫長、溫差可達300攝氏度且遍布死寂荒漠的月面環境，對其生物鐘和身心狀态都會造成不利影響，容易引發行為和認知能力下降，損害工作效率和健康。是以，月面駐留初期在載人登月任務中最為關鍵，航天員必須盡快調整到積極的活動狀态，充分利用有限的适應、休整時間。
航天員從月球飛回地球至少需要兩天半，途中地月通信聯絡往往不穩定，資訊延遲無法避免。萬一發生載人飛船或系統故障、航天員身體不适等意外情況，地球支援力量基本上無法及時抵達，是以登月任務對系統工程可靠性和航天員獨立應急能力提出了更高的要求。
簡單地說，登月航天員必須具備高超的職業素養，充分掌握各類綜合知識，具備娴熟的操作技能，更加強調自主工作和決策能力，確定能夠在沒有或極少地球支援的情況下穩妥地應對各種突發情況，完成各項任務。
除了專業技能外，登月航天員還應具備很強的心理素質，随時準備處置故障、傷病等突發狀況，包括很多之前從未考慮過的非正常情況。由于人類對月球環境的認知仍然有限，航天員必要時不得不創造性地開展工作。
女航天員面臨新挑戰
值得注意的是，盡管新時期載人登月任務力求實作人類在近地空間以外長期活動、月表長時間駐留及工作，也對航天員選拔教育訓練提出更多更苛刻的要求，但登月任務對于航天員的性别并未設定“門檻”。換句話說，嚴酷的地月空間環境不會因航天員性别而差別對待，各國選拔訓練登月航天員時并沒有為女性設立“特殊标準”。
女航天員執行太空任務具備諸多優勢
事實上，在載人航天60多年發展曆程中，女航天員的突出成就和貢獻早已被證明：女性足以勝任太空任務。
目前，全球已有近600人到訪太空，其中女航天員約有70人。從表現來看，航天員的個體差異遠比性别差異更加顯著。女航天員适應太空環境、執行航天任務時，在某些方面反而獨具優勢。
例如，在生理構造方面，女性的血壓和外周血管阻力更低，心率更快，更适應太空微重力環境；傳回地球後，女航天員更容易在重力環境下恢複行走能力；面臨運動病等隐患，女性也更容易康複。
借助往往更出色的忍耐力和信心，女航天員非常适合開展一些特别細緻的空間科學實驗，心靈手巧的她們在精細操作方面更有優勢。長期執行枯燥單調的太空飛行任務時，女航天員往往更加敏銳細膩，考慮問題更周全，語言表達和溝通能力更強，更好地解決問題。
毋庸諱言，在登月任務中，女航天員可能在身體素質方面遭遇更大的挑戰。據醫學統計，女性的平均體力僅有男性的2/3，有氧代謝能力和腿部肌肉力量相對較弱。雖然太空失重狀态在一定程度上縮小了相關差異，但消耗體力較大的任務仍對女航天員不利。在缺乏附着支點和摩擦力的失重環境中，女航天員的體力劣勢會被放大，是以女航天員參與的近地軌道出艙任務僅有不足1%。
更複雜的地月空間和月面重力環境會進一步放大這種差距。美國宇航局曾做過應急出艙服穿戴模拟實驗，當時12名男性在地面上穿着26公斤的特殊服裝行動5分鐘，其中4人無力堅持，主要原因是腿部肌肉疲勞。如果女航天員在月球表面出艙活動，很難避免疲勞和肌肉損傷隐憂，必須為體能達标付出更多努力。
科技托舉“嫦娥”奔月
目前，人類正邁入月球探索與開發的新時期，航天技術的快速發展也為探月任務提供了有力支撐。月球通信導航星座、登月航天服、探月機器人等新一代探月裝置設施都将成為航天員的得力助手，助力他們更輕松高效地完成各項工作。
國外新型登月航天服有助于減輕女性負擔
在月面導航方面，大陸正在論證建構月球通信導航星座，打造“月球版北鬥”，進而為未來月面作業提供中繼通信、導航等服務。随着月球通信導航星座建設逐漸取得進展，探月任務的複雜度将明顯下降，同時支援更多有人和無人探測器開展各項任務，進而保障航天員在月球任何位置與地球通聯，更加安全高效地擴充活動範圍。
在登月航天服方面，國外新一代原型産品相比“前輩”已大幅減重，測試了女性穿戴後在地球重力環境下穩定行走、上肢大幅度旋轉、深蹲、撿拾岩石和手指精細活動等，未來将助力航天員在月面靈活行動，特别有助于女航天員緩解體力不足。更進一步，新一代登月航天服設計支援航天員連續艙外活動8小時，并且具備自清潔功能，避免月塵聚集等潛在風險，保障航天員在月球表面持續開展複雜工作。
在月面運輸工具方面，載人月球車能夠完成探測、考察、收集和分析樣品等任務。去年10月，大陸載人月球車研制方案初選結果公布，中選方案采用了人機智能混合增強駕駛技術、車體傾角可調設計，具備持續蠕動行駛等功能，将幫助航天員更加輕松、安全、快捷地在地形複雜的月面移動，顯著拓展活動範圍。預計載人月球車的座椅、傳動裝置等會幫助航天員減少體力消耗、開闊觀測視野，新設計統籌解決供電、溫控、空間等難題。
在月面生存方面，大陸環控生保系統已開發到第三代，天宮空間站實作了氧氣資源100%再生、水資源閉合度95%以上。未來，環控生保系統将納入植物生态環境，嘗試利用月球原位資源，建設“太空農場”，實作食物、水和空氣持續再生，為航天員中長期駐留月球提供可靠保障。
随着自動化、人工智能技術發展，未來月球探索将更加高效。預計衆多機器人将自主或配合航天員開展移動、操作、科學作業，有效減輕人類工作強度、保護人身安全，代替探索惡劣環境。
總之，嫦娥奔月的神話傳說寄托了中華民族的美好憧憬和對太空的無限遐想，随着中國載人月球探測任務全面啟動，這個神話必将走入現實。
責任編輯：魏敏
轉發:孫燕
稽核:郝林