在太空复杂电磁环境、空间碎片环境中，空间站长期在轨运行必然存在一定的风险。根据故障发生理论，无论是单机设备还是在轨环境，应急或故障事件的发生均有一定的概率。其中，“应急”是指应对突然发生的需要紧急处理的事件；“故障”是指系统中部分的元器件功能失效而导致整个系统功能恶化的事件。应急与故障处置能力是载人飞行航天员在轨正常长期驻留必不可少的能力。
针对飞行任务期间可能出现的应急和故障情况，综合设计了空间站载人环境、单机设备等相应的应急故障预案。按照重要性、紧急程度等，将航天员参与处置的应急故障级别分为以下4类：
需要航天员自主决策，立即处置的紧急故障，该类故障对在轨航天员或飞行器具有较大的危险性，影响航天员继续执行任务。
需要航天员自主决策，立即处置的非紧急故障。
组合体期间的非紧急故障，对处置的时效性要求不高，但影响设备的功能实现。
除Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类故障之外的其他一般故障。
Ⅰ类故障均为应急事件，具有不确定性和突发性的特点，故障发生后航天员应立即做出应急响应，主要包含失压、失火、掉电等威胁航天员安全，需要紧急处置或紧急撤离的故障。
Ⅱ类、Ⅲ类故障主要指空间站各分系统平台设备的故障。
其他故障一般是检测异常、环境异常、包装破损等一般的故障。
Ⅱ类、Ⅲ类以及其他故障虽然不如Ⅰ类故障的紧急程度高，但也需要根据要求进行处置，不然会影响设备的正常运行，造成不必要的物资损耗、舱内环境污染物增多，影响在轨工作生活环境。
通过总结归纳国际空间站事故案例及解决措施，结合我国空间实验室任务中航天员的训练经验，综合分析中国空间站应急与故障事件预案特点可知，载人飞行任务需要航天员具备的应急与故障处理胜任能力是一种综合能力。
利用胜任力洋葱模型，从载人飞行应急与故障处理的内容、知识要点、任务要求、训练目标的达成以及对乘组的整体约束对航天员具备的胜任能力进行分析，基于由内到外、由里及表，分层剖析。
胜任力洋葱模型
这些能力可以分为技术能力和非技术能力。
技术能力可以理解为掌握一定的专业技术知识，并运用这些知识去解决实践中遇到问题的一种能力。
非技术能力是指与技术能力相对应的技术以外的能力，又称为“软技能”，具有良好的非技术能力能更好地辅助、发挥、展示专业技术人员的技能。
专业技术能力是承担任务的基本资格，而非技术能力是综合素质和能力。因此，不仅需重视技术能力的培养，也要重视非技术能力的生成。
航天员应急与故障处理胜任能力的构建是一个复杂体系，涉及到对知识的学习、设备的操作、乘组的协同、乘组间沟通、决策指挥等各个方面，针对航天员应急与故障处理训练及处置综合能力成长的过程，构建三类７个层次的能力架构：
含２个层次，第一层次是获取基础知识及知识储备能力；第二层次是知识的熟练应用能力，能够在已有的知识储备上灵活调用、应用、关联等。
含２个层次，第一层次是工具的使用、操作能力，阀门的设置、电缆及管路的断接等单个操作；第二层次是设备的安装和拆解等单机设备正常及故障全流程操作能力及操作任务的执行力。
含３个层次，第一层次是应急与故障事件的认知和识别能力，指应急情况、故障现象发生后乘组中３名航天员对初步类别、级别、严重程度、处置方向等识别、判断、思考及在此过程中调用应用知识储备的能力；第二层次是应急与故障情况下不同设备完整流程的操作能力、不同操作项目之间的切换以及在操作过程中对测量数值、操作结果等判断辨别能力；第三层次是应急与故障处理情况下执行程序过程中的协同配合、指挥决策能力，是一个团队的整体协作处置能力。
在执行载人飞行任务前，通过训练，使航天员具备上述模型中所涵盖的能力、能够较好地应对和处理空间站应急与故障相关情况是一项系统性工程，训练目标如下：
需要使航天员掌握应急处置程序和故障处理的思路、处置流程和分工，加深对理论的掌握深度和应对危机意识。
需要使航天员熟练掌握单项操作技能，熟练设置、操作单机设备。
需要使航天员牢记处置流程并能熟练处置，在过程中做到分工清晰、指挥决策正确、协同配合默契。
为了达到上述目标，建立一个系统科学应对在轨应急故障情况的训练体系十分重要。结合组合体应急与故障处理的内容、特点，分别从理论培训、单项技能操作训练、程序训练3个方面开展训练。
主要包括手册宣讲、应急故障处理流程及排查涉及到的原理知识讲解、应急故障处理程序桌面推演、手册自学等。
对中国空间站及国际空间站运行中的故障情况及处置过程等情况进行讲解，传承优秀经验，吸取教训。
从理论上和逻辑上使航天员掌握应急处置程序和故障处理的思路，并保持时刻的应对意识／危机意识，牢记处置流程和分工，尤其是应急程序中失压、失火的处置程序，故障处理中涉及到环控生保技术的相关处置思路。
通过不断循环进行手册推演和培训，使航天员在大脑中形成应急故障处理的知识储备库，在真正实施处置时迅速调动所需知识。
主要是应急与故障处理中对于需要航天员操作的单项产品设备进行操作训练。如检漏仪、呼吸装置、灭火器的使用、净化器的操作、舱门开关、设备的更换等单项处置。
神十八乘组在轨开展全系统压力应急演练
应急处置程序训练前先针对各个单项操作开展训练，提高航天员对单机设备操作熟练程度和自信。在后续的程序训练中更有利于将精力用在程序上，而不需要在单机设备的操作上牵扯过多的精力。有助于航天员的技能培养和能力提高，有助于航天员分层次、分阶段地达到训练目标。
对应急处置进行程序训练，利用空间站训练模拟器，训练前教员先对舱内的驻留环境进行状态设置，按照航天员在轨正常驻留的舱内布局，防护措施及相关设备放置指定位置，利用模拟器教员台软件，投入故障，模拟器进行座舱灯光以及仪表显示等报警提示。航天员听到或看到报警提示后，对应急和故障情况作出响应，并按照手册进行处置。
程序训练能将理论知识以及单项操作技能串联起来，使航天员通过操作实践加深对处置流程的记忆，进一步明确应急处置流程中乘组之间的分工，通过训练磨合乘组间的协同工作。
训练侧重于应急程序相关操作的衔接以及乘组间的分工协同上。经过训练，航天员能够熟练地记住应急故障呈现的现象及处置流程，形成乘组内良好的分工协同。
神十八乘组进行模拟失火工况下的紧急撤离在轨训练
学习的认知逻辑是在已知的基础上主动建构新知的过程，呈现出螺旋形上升的发展过程。训练的逻辑要按照知识掌握的逻辑开展，训练难易程度的把握要根据认知的逻辑开展，课程单元设计亦应符合理论─实践─意识提升─应用反馈的认知逻辑，使航天员亲历完整的知识发现、建构、应用全过程。
由于应急程序与故障处理数量较多，模块化设计这种优化的训练方式有利于提高训练的针对性和效率。
训练内容的归类有多种方式，根据应急与故障的级别、紧急程度、重要性、所属分系统、处置的复杂度以及应急与故障的数量进行模块化划分是有效的划分方式，不同模块将分配不同的训练学时。
对航天员要求高，应急处置反应时间短的应急程序以及原理性强的故障处理按照人的记忆特性定期针对性地开展复训，按照记忆规律来科学分配训练学时和训练次数，有效提高训练效能。
神十八乘组开展穿脱舱内航天服在轨训练
从空间站关键技术验证阶段到应用与发展阶段，飞行乘组陆续进驻空间站。执行任务的每个乘组特点各不相同，乘组内乘员在年龄、知识储备及应用、经验、学习偏好等方面也不尽相同。应对突发情况对航天员分工角色的遍历要求及训练目标的达成，均需要考虑航天员的个体化训练需求。
随着空间站的长期运行，通过对出现的问题、故障情况的分析、定位，对运行过程中设备状态的不断深入思考，逐步深层次的剖析空间站故障预案和维护维修需求，针对故障处理新情况、新预案不断更新完善应急故障的处置流程，并开展专门的航天员训练。
在轨训练也是航天员训练必不可少的一项内容，在失重环境下，航天员的操作姿态、单项操作及处置程序耗时、乘组间协同配合等均与地面重力环境不同。在轨开展真实/模拟操作及程序训练，更加贴近任务实际，效果显著。
在轨训练中，应急与故障项目的选取采取关键、重要、需要紧急处置的原则，时间要求紧迫、威胁到航天员安全的、关键重要的应急程序应一比一演练。在轨训练的频次与任务的时长、遗忘规律以及关键任务时段相匹配。在训练安排方面，考虑在轨驻留时间对航天员能力的影响、组合体构型变化、在轨工作计划等因素，应科学统筹。
训练过程中，航天员紧张程度和故障应对要模拟真实的状态，在轨应急处理演练完成情况及耗时的分析和评估是在轨训练后的一项重要的工作，是对航天员应急响应能力、处置流程、协同配合能力的综合评估，航天员对在轨训练的总结以及教员的讲评是提高航天员对在轨应急处置认知的有效途径。
通过多次任务中航天员在轨日常工作生活中对各类故障情况处置的实践检验，以及通过对航天员在轨开展的压力应急处置演练、失火紧急撤离演练等在轨演练情况的观察和评估，航天员对应急处理程序掌握熟练，危机意识高，处理果断准确。航天员具有扎实的知识储备、良好的操作能力和协同配合能力、稳定的心态、高效的沟通能力和应激反应能力，验证了应急与故障处置训练方法的科学性和有效性。
参考文献
[1]张贵平,黄伟芬,吴大蔚,等.载人飞行航天员处置突发故障的能力训练需求分析与方法探索[J].载人航天,2024,30(04):412-418.
编辑/郝祎咛、张馨方
中国载人航天ID：zairenhangtian
