首位戴眼鏡的宇航員是誰(shuí)（桂海潮）

今年5月30日，我國(guó)神舟十六號(hào)乘組成功入駐“天宮”。三個(gè)“上天”的航天員中，景海鵬、和朱楊柱都是職業(yè)宇航員，唯有桂海潮的身份是載荷專家。他這個(gè)載荷專家到底是干什么？能由航天員代替嗎？

什么是載荷？

載荷，讀音為zài hè 。指的是使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的外力及其它因素，或者說(shuō)是物體所攜帶或承受的負(fù)荷、重量或壓力。在不同的領(lǐng)域，載荷有不同的含義。

比如工程和建筑領(lǐng)域，載荷指的是施加在結(jié)構(gòu)物上的力或重量。它可以是靜態(tài)載荷（如自身重量）或動(dòng)態(tài)載荷（如風(fēng)力或地震力）。設(shè)計(jì)工程師需要考慮這些載荷來(lái)確保結(jié)構(gòu)物的安全性和穩(wěn)定性。

而在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，載荷通常指的是數(shù)據(jù)或信息，即在網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)設(shè)備或處理器上傳輸、存儲(chǔ)或處理的內(nèi)容。例如，網(wǎng)絡(luò)包的載荷是指?jìng)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)部分，與頭部信息（如源地址和目標(biāo)地址）相對(duì)應(yīng)。

在航空航天領(lǐng)域，載荷的含義有不同，它通常是指飛行器所攜帶的貨物、燃料或科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。這些載荷對(duì)于飛行器的設(shè)計(jì)、燃料消耗以及飛行性能都具有重要影響。那么載荷專家是干什么呢？難道是計(jì)算飛行器載荷的專家嗎？載荷專家可沒(méi)這么簡(jiǎn)單。

何為載荷專家？

隨著空間科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的深入，空間科技活動(dòng)越來(lái)越專門化。職業(yè)航天員大都是飛行員或試飛員出身，他們身強(qiáng)體壯能適應(yīng)太空環(huán)境，但在科學(xué)技術(shù)方面的專業(yè)水平與能力不足，難以勝任這些科學(xué)技術(shù)工作，于是載荷專家應(yīng)運(yùn)而生。

載荷專家是在航天任務(wù)中負(fù)責(zé)執(zhí)行特定載荷相關(guān)任務(wù)的專業(yè)人士。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，載荷是指搭載在航天器上，用于開展科學(xué)研究、技術(shù)驗(yàn)證或其他任務(wù)的設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器、衛(wèi)星等。而載荷專家就負(fù)責(zé)使用這些設(shè)備。

在航天任務(wù)中，載荷專家通常是由科學(xué)家、工程師或其他相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員組成。他們的主要職責(zé)是確保載荷的安全運(yùn)行、收集數(shù)據(jù)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作以及分析結(jié)果。載荷專家可能需要參與整個(gè)任務(wù)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，并在任務(wù)執(zhí)行期間提供技術(shù)支持和解決問(wèn)題。

他們的具體工作內(nèi)容取決于載荷的性質(zhì)和任務(wù)的目標(biāo)。例如，在科學(xué)探索任務(wù)中，載荷專家可能負(fù)責(zé)操作遙感儀器、收集地球觀測(cè)數(shù)據(jù)或執(zhí)行生物實(shí)驗(yàn)。在通信衛(wèi)星任務(wù)中，載荷專家可能需要設(shè)置和測(cè)試衛(wèi)星通信設(shè)備。

在空間站中，載荷專家的主要工作是負(fù)責(zé)空間站上各種載荷設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)，確保它們能夠正常工作。對(duì)空間站上各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作和維護(hù)，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)負(fù)責(zé)診斷和解決問(wèn)題，然后收集和分析各種載荷設(shè)備的數(shù)據(jù)。

美國(guó)“阿波羅17號(hào)”登月飛行的航天員哈里森·施密特就是第一位真正的載荷專家。1972年12月，他隨同尤金·塞爾南一起搭乘阿波羅17號(hào)登月船進(jìn)行了月球探索任務(wù)，并在此期間負(fù)責(zé)執(zhí)行一系列地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)包括使用激光測(cè)距儀器、收集月球樣品、進(jìn)行地震測(cè)量和安裝地球物理設(shè)備等。施密特的任務(wù)是為了展示NASA在實(shí)現(xiàn)載人登月目標(biāo)之外，也可以進(jìn)行科學(xué)研究和探索。

雖然之前已經(jīng)有航天員執(zhí)行過(guò)一些類似的任務(wù)，但施密特是第一個(gè)被正式稱為載荷專家的航天員，他的任務(wù)也是載荷專家這一角色在航天領(lǐng)域的早期發(fā)展歷程中的重要里程碑。自那時(shí)以來(lái)，載荷專家已經(jīng)成為了航天任務(wù)中不可或缺的一部分，為航天領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新做出了重要貢獻(xiàn)。

載荷專家需要掌握的知識(shí)和技能

作為空間站中的重要工作人員之一，載荷專家需要具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和技能，以確保各種載荷設(shè)備能夠安全可靠地運(yùn)行。

首先是物理學(xué)知識(shí)。載荷專家需要熟悉物理學(xué)的基本理論和知識(shí)，包括力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱力學(xué)等方面的知識(shí)。在空間站中，各種載荷設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)都需要物理學(xué)知識(shí)的支持，例如理解各種傳感器的工作原理、掌握空間站內(nèi)外的物理環(huán)境等。

光靠物理學(xué)顯然不夠，載荷專家還需要熟悉電子學(xué)的基本理論和知識(shí)，包括電路設(shè)計(jì)、電子元器件、通信和導(dǎo)航設(shè)備等方面的知識(shí)。許多載荷設(shè)備都是電子設(shè)備，需要熟練操作和維護(hù)它們，以保證它們能夠正常工作。

此外材料科學(xué)也是載荷專家必須掌握的重要領(lǐng)域。在空間站中，各種載荷設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造都需要材料科學(xué)的支持，例如熟悉常用材料的特性和性能、了解材料的加工工藝等。載荷專家需要掌握材料在太空環(huán)境下的性質(zhì)和變化，以便更好地維護(hù)和更新它們。

最基礎(chǔ)的當(dāng)然還是太空環(huán)境知識(shí)。載荷專家需要對(duì)太空環(huán)境有深入的認(rèn)識(shí)和了解，包括太陽(yáng)輻射、宇宙射線、微重力、溫度變化等方面的知識(shí)。這些因素將影響各種載荷設(shè)備的性能和壽命，因此載荷專家需要在設(shè)備設(shè)計(jì)、操作和維護(hù)中考慮這些因素。

最至關(guān)重要的就是故障排除技能。在空間站中，各種載荷設(shè)備可能會(huì)遭受故障和損壞。因此，載荷專家需要具備良好的故障排除技能，能夠快速診斷和解決設(shè)備問(wèn)題。這需要他們具備扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及良好的判斷力和決策能力。

艱苦的航天訓(xùn)練

掌握好這些知識(shí)和技能還不夠，因?yàn)檩d荷專家是要上天的。為此，載荷專家們必須具備宇航員的身體素質(zhì)。這在科研人員中是很難做到的，在一般印象中，科研人員往往因?yàn)槿狈﹀憻挓o(wú)法勝任宇航員的工作，桂海潮也是這樣。

我國(guó)空間站的首位載荷專家就是桂海潮，他畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位。2020年9月，我國(guó)第三批預(yù)備航天員選拔中，桂海潮從2500多名參選者中脫穎而出，成為預(yù)備航天員中的4名載荷專家之一。在4人中，桂海潮的身體素質(zhì)并不占據(jù)優(yōu)勢(shì)。他需要接受8大類、200余項(xiàng)課目的嚴(yán)格訓(xùn)練和考核，這對(duì)一個(gè)科研人員來(lái)說(shuō)是巨大的挑戰(zhàn)。

據(jù)桂海潮回憶，載荷專家選拔的時(shí)候只需要通過(guò)6個(gè)G的超重測(cè)試，而訓(xùn)練的最終目標(biāo)卻要達(dá)到8個(gè)G。6G已經(jīng)是普通人的承受極限，超過(guò)6G便會(huì)感覺(jué)到嚴(yán)重不適，伴隨而來(lái)的是劇烈的惡心，耳鳴，眩暈。飛行員通常可以承受超過(guò)20~30秒左右 7~8G的短時(shí)間過(guò)載，這意味著桂海潮必須達(dá)到飛行員和宇航員的標(biāo)準(zhǔn)。

超重測(cè)試只是200余課目中的一種。此外的轉(zhuǎn)椅科目、潛水訓(xùn)練、沙漠野外生存挑戰(zhàn)、睡眠剝奪試驗(yàn)等訓(xùn)練項(xiàng)目每一項(xiàng)都不輕松。為了圓夢(mèng)航天，桂海潮通過(guò)請(qǐng)教教員找經(jīng)驗(yàn)，每次訓(xùn)練結(jié)束他都要給自己加練。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)兩年多的刻苦訓(xùn)練，桂海潮終于達(dá)到了一級(jí)航天員的水平。他成功入選神州十六號(hào)乘組，成為中國(guó)首位戴眼鏡執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員，擔(dān)負(fù)著在空間站開展大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要使命。

總結(jié)

載荷專家在空間站內(nèi)負(fù)責(zé)管理和維護(hù)各種載荷設(shè)備，確保它們能夠正常工作，同時(shí)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。他們需要具備專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠在太空環(huán)境中進(jìn)行工作，并快速診斷和解決設(shè)備問(wèn)題。職業(yè)宇航員無(wú)法代替他們的工作，因?yàn)橛詈絾T往往在科學(xué)技術(shù)方面的專業(yè)水平與能力不足，難以勝任這些科學(xué)技術(shù)工作。我國(guó)空間站的首位載荷專家桂海潮通過(guò)艱苦的訓(xùn)練，才終于圓夢(mèng)航天。他能文能武，在獲得工學(xué)博士學(xué)位、成為北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師的同時(shí)，又通過(guò)訓(xùn)練達(dá)到一級(jí)航天員的身體水平。

目前桂海潮正在空間站與我國(guó)航天員景海鵬和朱楊柱一起執(zhí)行任務(wù)，我們期待他的實(shí)驗(yàn)取得成功，并為我國(guó)帶回重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為我國(guó)航天事業(yè)做出更多貢獻(xiàn)。