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世界上独一无二的深海训练基地
一位曾在“水瓶宫”呆过的宇航员在日记中写到:“相对于太空中在巨大推力下作低地轨道飞行,在海底从容不迫地潜水进入居住地,简直给人一种超现实的感觉。”
宇航员们为什么会在海底接受训练呢?2006 年,美国总统宣布,美国人将重返月球。事实上,自2001 年,美国宇航局就着手进行再次载人登月的一系列科学实验,包括深海训练、月球表面行走、太空医学及太空探索活动等。其中,深海训练就是在“水瓶宫”中进行的,至今已经完成了12 次训练任务。
之所以选择“水瓶宫”,是因为深海底是地球上为数不多的极端环境之一,无论是重力,还是能见度,都与太空环境十分类似,很适合进行太空探索的研究和训练。
第12 次训练于2007 年5 月开始。此次深海活动的第一个任务,是帮助科学家进一步了解可能影响宇航员健康的因素。宇航员在进入太空后,由于重力的缺失,他们的免疫系统有可能在太空环境下受到抑制,而一些潜伏在其体内的病毒有可能加速复制和扩散。研究者希望通过在深海这样的极限环境中的相关实验,找出应对太空疾病的方法。
此次深海活动的第二个任务,是对远程医疗机械手臂在执行太空任务过程中实施紧急外科手术的能力和安全性进行评估。
此外,宇航员在海底还要接受载人登月的其他各种前期训练。比如,在仅相当于地球1/6 重力环境下进行模拟太空行走,在限定时间内完成户外管状建筑的搭建和拆卸,进行样本采集训练,等等。
深海底的模拟太空行走跟真正的太空行走十分类似。一位宇航员这样描述自己的感受:“一天的训练结束时,尽管已经又累又饿,却不愿意立刻返回舱内,心里估摸着说不定会错过下一刻的精彩,于是便不自觉地拖延,哪怕再多呆几分钟甚至几秒钟。我想,假若真的置身于太空中,遥望我们的地球家园,这种流连忘返的感受肯定更加强烈。”
除了模拟太空行走,宇航员在深海实验室的训练还包括:
定向潜水帮助宇航员熟悉从海面直到“水瓶宫”入口沿途的环境、地形变化以及穿行的路线。
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欢迎来到“水瓶宫”
2007 年5 月,经过前期培训后,我们——参加本次深海训练的所有组员——两名宇航员、一名太空随队医生、一名医学博士和两名机械技师,都顺利获得了入驻“水瓶宫”的资格。我们将在总指挥海德的带领下,进驻“水瓶宫”——世界上独一无二的太空深海实验室,在那里及其周围海域进行为期12 天的特殊训练。
总指挥海德是一位经验丰富的宇航员,他的搭档约瑟也是宇航员。乔·施密德博士是太空随队外科医生,蒂姆·博德瑞克博士是远程外科方面的专业技术指导,同时也是一位经验老道的轻装潜水员。詹姆斯·拉切克和多米尼克·兰杜切是机械技师,也是专业轻装潜水员,负责监控“水瓶宫”的运行状况,为研究人员提供相关的技术支持。
此次深海训练的任务主要有三个:一是对远程医学监测和诊断设备进行评估,验证机械手臂是否能在封闭的极端环境中(如太空飞行时)胜任外科疾患的诊断和治疗;二是开展生 命科学的相关调查,关注宇航员在执行太空任务时可能出现的心理和生理状况;三是对再次载人登月计划的可行性进行调查。
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>>第三天一个繁忙的工作日
今天的安排很紧,小组成员的步履也显得更加匆忙。
早餐时间,组员们逐一接受了日常体检和警惕性测试。随后,乔和蒂姆继续完成他们的机器人拼装及通讯设施的连接工作。两位技师佩戴水中呼吸器走出舱外,对供给空气的“脐带”进行日常维护。约瑟和乔练习如何操纵海底勘探器。由于重力减弱(这里的地球引力仅为地面的1/6,与月球上相当),连接“水瓶宫”和海底勘探器之间的绳索出现了纠结,他们费了很大的劲才将其理顺。
上午的主要工作是模拟可能出现的急诊状况,训练组员的应变能力。蒂姆扮演陷入昏迷的队员,出现短暂的呼吸停止;约瑟扮演吸入有毒气体的队员,出现严重的呼吸困难症状。海德带领组员从容应对,遵照救生指令对他们实施紧急救护。
中午,全体成员参加教育课程,与全美的中小学生进行在线交流,内容涉及深海作业、机器人和宇航员职业等多个方面。
下午晚些时候,海德和乔走出舱外,在户外条件下采集与新一代登月太空服设计相关的参数。整个过程持续了近三个小时。有趣的是,在珊瑚丛中有一只鲨鱼一直游弋在他们身旁,看上去像是在寻觅一条海鳗。
直到晚餐前,大家还各自忙着不同的事情。有的在完成日常工作的收尾,有的在收发电子邮件,有的忙于完成心理、行为方面的问卷调查。最后,全体组员还与总部的专家进行了在线讨论,总结一天的得失,探讨应对策略和明天的计划。这一天虽然十分忙碌,但大家都感到愉快而充实。
>>第四天深海遨游
今天大家都起得很早,显得很兴奋,因为要进行潜水训练。
乔和蒂姆负责探索“水瓶宫”以东海域。他们携带了一整套设备,包括导航系统、跟踪定位系统、摄像系统等。他们的任务是沿洋底行走,打探相关情况。其余的人负责在“水瓶宫”周边的珊瑚群落搜集有代表性的珊瑚标本。这项工作实在是有趣极了,既让我们感受到模拟太空的情景,又让我们跟野生海洋动物“亲密接触”了一把。在不到三个小时的潜水活动中,我们看到了各种漂亮的鱼类和珊瑚,甚至还遇到了一只可爱的大海龟。
约瑟留在“水瓶宫”里与学生们继续进行远程交流。学生们提了许多问题,有的希望了解“水瓶宫”的构造,有的希望了解外科手术机器人的情况,有的希望了解有关植物的生长实验,有人对新型宇航服的研发产生了兴趣。约瑟很乐意跟年轻的学生们一起进行探讨。
下午,海德和约瑟合作完成了户外通讯塔的搭建。由于洋流的干扰,搭建工程一度受阻,但最终还是圆满完成。
晚上,大家聚在一起完成工作报告。所有人都感到兴奋和满足,谈论着深海与太空的相似之处,也谈论着深海的独特与壮美。大家都期待着明天快些到来。
>>第五天全新实验
早上醒来,一眼看到的是舷窗外深绿色的海水和成群游弋的鱼类,感觉很美。
按照惯例,我们在6 点起床,完成生理、心理方面的测试,以及睡眠、疲劳状况等方面的问卷。今天,我们还要接受一种新仪器的测试,通过检测体内的氧气、二氧化碳等物质,计算出总体的新陈代谢状况。
今天还有一项重要任务,就是完成远程医疗实验的前期准备,包括调试设备,确保远在千里之外的外科大夫能清楚地看到手术实施场景,以便对机械手臂进行远程遥控。通常,机械手臂的每一个动作都与一定的程序指令相对应,但在特殊条件下,它们可以根据事先预定的指令独立完成外科手术操作。
>>第六天周末
时间过得真快,我们的任务已经完成了近 一半。
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早上,小组成员完成了各自的营养状况评估。接着,负责模拟太空行走训练的队员对前期工作进行阶段性小结。
远程外科手术实验也在推进之中。小组成员在代号为“SRI M7”的机器人的左臂上安装了一个超声波探针,在它的右臂上安装了一个无尘针头。机器人借助立体成像系统,把看到的图像传送给千里之外的专家小组。专家根据图像向机器人发出指令,要求对“病人”——实际上是一个模拟仿真人——实施血管穿刺。机器人按照指令完成了血管穿刺。下午,全体成员聚在一起讨论夜间潜水的相关事宜。经过讨论,大家决定不用水下通讯系统,以便在宁静的环境中体验更多的精彩。
自抵达“水瓶宫”,我们第一次穿上带鳍的潜水衣。奇怪的是,我们很快就适应了在深海底的“月球行走”。
我们看到了许多深海生物群落,包括龙虾、海鳗和各种鱼类。遗憾的是,夜间的能见度有限,我们不能充分体验深海珊瑚的绚烂。
令小组成员感到意外的是,晚餐时,我们居然在水下17 米的地方吃到了美味的比萨。原来,总部为了犒劳我们,用特殊的防水容器把新鲜出炉的比萨送到了“水瓶宫”。
>>第七天休息
今天是母亲节,也是我们难得的休息日。
上午,我们先对“水瓶宫”进行了大扫除,然后用剩余的时间制作母亲节贺卡。下午,我们分别与家人进行在线视频聊天,为他们送上节日的祝福。
>>第九天似水流年
时间在过半以后,似乎突然加速流逝。大家心里都明白,距离返航的时间越来越近了,因此倍加珍惜在“水瓶宫”的每一刻。
昨晚下了一场雷雨,闪电和雷声给深海鱼类带来了惊吓。实际上,我们知道是翻滚的海浪惊扰了深海世界。我们的耳膜真切地感受到了海浪在跌宕起伏间引起的水压的变化,每隔5 ~ 6 秒就出现一次耳鸣。所幸,无论海面上如何浪涛翻滚,海底却始终是安全的。
早上,海德以深海潜水的方式出席了“水瓶宫”建成20 周年的在线庆典活动。随后与约瑟一起继续进行新型登月宇航服的研发工作。他们按照设计者的要求,在舱外设计了一条有障碍物的跑道,以便评估身穿宇航服的宇航员在户外步行、奔跑、跳跃、爬坡、采样时的情况,比如是否舒适。
在与学生进行在线交流时,学生们问了很多问题:是否感到害怕,如何与同事相处,如何在深海吃住,在水中如何交谈,等等。事实上,这些问题也正是我们在登月前需要解答的。下午,乔和蒂姆进行了户外障碍跨越练习。
乔用最短的时间完成了所有规定动作,是今天当之无愧的冠军选手。
>>第十天拂晓潜水
按照计划,今天所有小组成员必须在凌晨4点起床,完成唯一的一次拂晓潜水训练。
经过简单的准备,我们在蒂姆的率领下携带深水呼吸器潜入漆黑的海水中。因为有路标的牵引,我们甚至关闭了便携式光源,以便充分享受黑暗的魅力。不久,我们的眼前出现了光亮,感觉像露营时帐篷外点燃的篝火,令人产生一种温暖的感觉。返回“水瓶宫”前,我们有些留恋不舍。最后,海德用缓慢的筋斗结束了这段几乎失重环境下的潜水训练。
晚餐结束后,我们开始打包。户外训练时用过的潜水服、暂时派不上用场的仪器设备等已经先期运上海面。“水瓶宫”自身的减压程序也即将启动。
>>第十一天在深海的最后一天
早晨醒来时,心情变得很复杂,因为这是在深海停留的最后一天。
随队医生再次采集组员的血样,用于生理和新陈代谢的检测。我们则开始就返回的相关事宜进行磋商,以确保所有设备和资料都能安全运达地面。
今天最重要的任务是完成“水瓶宫”与牵引船的对接(类似宇宙飞船与国际空间站的对接)。例行体检之后,我们被要求躺在各自的休息舱中,盖好毛毯保持适度体温,分三次吸入纯氧(每次持续20 分钟),以逐渐清除体内的氮气。随着压力的变化,我们的耳朵开始嗡嗡作响。如果省去这个适应性程序,我们就可能得病甚至死亡。