航天员乘飞船升空时为什么要半躺着

人类要穿越稠密大气层进行太空旅行，必须克服地球引力的影响。以神舟号飞船为例，飞船要进入近地轨道围绕地球飞行，必须达到第一宇宙速度，即每秒7.91千米的速度。飞船起飞质量约7.8吨，以威力巨大的长征二号F火箭为运载工具，从我国酒泉卫星发射场起飞，向东偏南方向飞行。火箭一直把飞船推到其入轨点，进入近地点200千米、远地点346千米的初始轨道，并达到能够维持飞船绕地球飞行的第一宇宙速度。火箭这段飞行的时间总计不到10分钟，约583秒，显然，这是一个不断加速的过程。加速运动就会有加速度过载，如同我们坐汽车，汽车启动或加速时，坐车的人就会感到一股力量从车头方向把人推向车后方向。火箭加速飞行过程中也同样会有加速度过载，并以火箭运动的反方向作用到飞船中航天员身体上，这种现象也称为“超重”。

宇宙速度示意图

加速度过载的度量单位为“g”，长征二号F火箭加速飞行时，作用到人体上的最大过载值接近5g。这是什么含义呢？通俗点讲，5g的过载作用于人体，意味着人将承受自身体重5倍的负荷，这是一个不小的力。其实飞船返回舱返回过程中，由于持续的减速，也会出现超重现象。

我们知道，人体耐受过载能力最强的方向是所谓的“胸背向”，即人的前胸到后背的方向。左右间的侧向次之。最薄弱的是“头盆向”，即人体头与骨盆的方向。所以为了保障航天员的安全，飞船起飞和返回过程中航天员取“半躺位”是最合适的，这个姿势既可以使大部分的过载分量作用于航天员的胸背方向，又不影响在此过程中航天员监视仪表和完成必要的操作。

神舟九号成员组在飞船舱内

为此，航天员的座椅也是经过特殊设计的，其基本造型就是为了适应航天员半躺的体位。座椅的椅盆配备了按每位航天员体形脱模定制的“赋形座垫”，加上座椅上的系缚装置，就可以使航天员稳定舒适地就位。除了防护过载外，对于起飞、返回过程中不可避免会出现的冲击、振动等力学因素也可起到一定的防护作用。

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