专访航天员科研训练中心陈善广：人在太空十三天

    6月29日，神舟九号与三名航天员结束了13天的太空飞行返回地球家园。目前，三名航天员正处于为期14天的医学隔离期。

    近日，接受《中国科学报》记者专访时，中国航天员科研训练中心主任、此次任务航天员系统总指挥陈善广表示，三名航天员完美的表现让神九任务充分发挥了“人”的作用，为今后建立空间站打下了基础。

    充满挑战的十三天

    适应太空环境、承担手控交会对接的任务、多个航天医学实验，十三天的太空之旅充满挑战。

    如何保持身体平衡，成为他们入驻天宫的第一课。在微重力环境下，空间相对宽大的天宫一号也为航天员适应环境增加了难度。“已经‘飞天’过的景海鹏，快速地适应了失重环境。”陈善广说，“刘旺和刘洋则花费时间相对多一些。”因此，天宫一号中为防止漂浮特别设计了限制带、束缚带给航天员提供运动支点。

    在提到手控交会对接操作岗时，陈善广忍不住多夸了自己的“弟子”刘旺几句。“从航天员开始训练考核时，刘旺的手控交会对接技术就从来没有出现过错误。”他说，“优异的空间感知能力让他对力量、余量、提前量的把握十分精准。”同时，在陈善广眼里，内敛的个性也让刘旺成为一名肯钻研、有思想的航天员。

    十三天里，航天员进行了15项航天医学相关的实验，主要包括前庭、心血管及脑高级功能影响研究、失重生理效应防护的细胞学机制研究及“973”项目有关在轨认知功能研究等。按照初期、中期、后期的不同飞行时段，三名航天员既当实验者又当被试者，彼此开展实验。

   “这些实验都在天宫一号中开展，地面只进行指导，所有设备都需要航天员自行管理。”陈善广说，“他们每天都要做实验，任务很重。”

    据悉，在轨实验结果已经取得初步结果，还要与地面结果进行比对、分析后才能得到最后结果。

   “人在回路”验收合格

   “人在回路（man in the loop）”是一个控制系统概念。一般而言，人在系统扮演角色后便会对整个系统既定目标产生影响。“‘神九’与天宫手控交会对接就是一个典型的‘人在回路’系统。”陈善广解释，“在这一系统中，人是活跃的、主动的因素。”

    因此，系统的设计必须考虑人的生理、心理和认知特性，整个航天员系统的工作便是基于此保证航天员在太空的安全、健康和高效工作。

    手控交会对接时，航天员刘旺左右手使用的两个操纵杆便是人机交互的方式。陈善广记忆犹新，操控系统设计花了不少精力，最终版本已经与首次的设计大不一样。“对力的感知如何、反馈合不合适、操作灵敏度怎么样、延迟系统与人是否匹配，都进行了严格评估。”

    而航天员参考的十字靶标显示则是人机界面的一种。陈善广说：“我们为让航天员在太空中能准确、高效地获知信息，解决了屏幕多大、什么颜色、对比度是多少、线条粗细、参数位置如何放置、多大字符等多个人机界面设计问题。”

    微重力和狭小环境会使人的认知发生改变，因此，许多人机交互、人机界面虽通过地面验证，也仍须在太空再次验证。陈善广欣慰地看到，精心设计“人在回路”的手控系统及其他人机界面均经受了考验，“可谓验收合格”。

    不过，陈善广透露，三名航天员仍从使用者的角度对飞船设计提出了多项改进意见。

    太空探索初起步

    多年的航天医学研究已经取得了一些有价值的结果，不过，在陈善广看来，人类对于太空的探索才刚刚起步。

    对于科学研究而言，具有统计意义的样本量是开展研究的前提。陈善广认为，目前，长期飞行的样本量还不利于开展系统科学研究。

    首先，飞行时间远远不够，飞行时间最长的俄罗斯航天员克里卡廖夫也只在太空逗留一年多。其次，频繁或者一次性送大量航天员上天受昂贵的花费所限，而且来自不同国家、不同阶段的数据也可能增加研究难度。

    空间运动病便是例子之一。头晕、恶心、呕吐是空间运动病的表现，严重时可能需要提前返航。陈善广介绍，我们已知这些现象是由失重引起体液头向分布造成的，但其发生机理依然是一个谜。“到底是前庭功能，还是运动感知冲突？几派学说众说纷纭，始终没有定论。”

    骨丢失、肌肉萎缩现象也是需要进一步研究的热点问题。目前，我国正试图从基因调控方面入手，利用成骨细胞开展细胞学实验。“如果掌握机理，就能通过物理或药物方式进行更有针对性的治疗和防护。”陈善广说。

    此外，认知特性、女航天员性别差异、中国人生理特异性，都是未来太空探索重要的科学问题。陈善广表示，我国建立空间站后，可能选拔专门领域的科学家进入太空担任负责空间医学载荷专家，有望通过进一步研究获取宝贵资料。