人類的文明史，某種程度上就是一本人類不斷探索未知的歷史。對未知世界的好奇心和求知欲，使得人類探索的腳步一經(jīng)啟動，再未停歇——從森林到沙漠，從赤道到兩極，從陸地到海洋，從地球到太空。在上下求索的過程中，載人航天極大擴(kuò)展了人類活動的疆域，吹響了人類進(jìn)軍太空的號角。

跨越夢想：

成功與挑戰(zhàn)

“兩彈一星”元勛、中科院院士王希季多次提到，陸地、海洋、大氣層、外層空間是人類活動的四大疆域。人類每進(jìn)入一個新的環(huán)境，都是一件震驚全球的、非常重大的歷史事件。從2000多年前，人類離開所熟悉的陸地向海洋進(jìn)軍，到上世紀(jì)初張揚(yáng)“翅膀”飛入大氣層，再到上世紀(jì)五六十年代跨進(jìn)外層空間，遨游太空從夢想成為現(xiàn)實——每一次的跨越，都代表著人類的文化、科學(xué)和技術(shù)有一個臺階式的躍進(jìn)。

千百年來，人類對于茫茫太空的追求更是經(jīng)歷了無數(shù)波折。當(dāng)人類突破地球大氣的屏障，克服地球引力，進(jìn)入外層空間，從地球之外觀看這顆藍(lán)色星球以及茫茫宇宙之時，人類的眼界得到極大的開拓，載人航天使人類認(rèn)知自身、認(rèn)知地球乃至整個宇宙的深度更廣泛、更深入。

在載人航天的歷程中，有這樣一些日子不應(yīng)該被遺忘：

1957年10月4日，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，從而為人類進(jìn)入太空展現(xiàn)了希望。

1961年4月12日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射第一艘載人航天器——“東方”號載人飛船，并圍繞地球軌道飛行一圈，宇航員尤里·加加林成為第一個進(jìn)入太空的地球人。

1965年3月18日，在第一艘多人飛船“上升”2號進(jìn)行的載人飛行中，前蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫走出艙外，在艙外活動了23分41秒，成為世界上第一個太空行走的宇航員。

1969年7月20日，美國“阿波羅登月計劃”成功實施，登月艙在月球表面著陸。宇航員阿姆斯特朗率先踏上月球荒涼沉寂的土地，月球上留下了人類的足跡。阿姆斯特朗說：“對一個人來說，這是一小步。對人類來說，這是巨大的一步?！?

40多年來，世界載人航天的發(fā)展取得了輝煌的業(yè)績，不僅促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，而且為人類未來進(jìn)一步探索宇宙奠定了基礎(chǔ)。然而，通往太空的道路并不平坦，載人航天成功與掌聲的背后，也有著悲壯與災(zāi)難：

1967年4月23日，前蘇聯(lián)的“聯(lián)盟”1號飛船在返回大氣層的過程中減速控制系統(tǒng)失靈，從而導(dǎo)致飛船墜毀，宇航員科馬羅夫成為世界上第一位在執(zhí)行空間飛行任務(wù)時獻(xiàn)身的宇航員。

1971年7月，3名前蘇聯(lián)宇航員于太空實驗室中工作了創(chuàng)紀(jì)錄的24天后，在返回地面的過程中因飛船失壓身亡。

1986年1月28日，美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)在發(fā)射升空73秒鐘后突然爆炸，價值12億美元的航天飛機(jī)被炸成碎片墜入大西洋，7名機(jī)組人員全部遇難。

2003年2月1日，美國“哥倫比亞”號航天飛機(jī)在結(jié)束了為期16天的太空任務(wù)之后，返回地球，但在著陸前發(fā)生意外，航天飛機(jī)解體墜毀，7名宇航員遇難。

40多年來，已先后有20多名宇航員在人類探索宇宙的道路上獻(xiàn)出了寶貴的生命。但無論征程多么兇險，無論路途多么遙遠(yuǎn)，載人航天的步伐始終沒有停止。21世紀(jì)，美、俄、中、歐盟、日等國家和地區(qū)都加快了載人航天的進(jìn)程，需要投入巨大人力、物力、財力，而且不時有風(fēng)險和意外出現(xiàn)的載人航天到底對于人類有何吸引力？人類為什么要鍥而不舍地發(fā)展載人航天呢？

春雷乍響：

意義及影響

載人航天不僅是一個國家科技實力的體現(xiàn)，而且與政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、外交等諸多方面有著千絲萬縷的關(guān)系?？v觀世界載人航天的發(fā)展，無論是前蘇聯(lián)還是美國，從上世紀(jì)60年代開始都把載人航天作為冷戰(zhàn)和爭奪世界霸主地位的籌碼來發(fā)展。1961年，當(dāng)前蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐“東方”號載人飛船安全返回，成為世界上第一個完成太空軌道飛行的宇航員時，前蘇聯(lián)舉國歡慶。加加林頓時成為民族英雄，他不僅對前蘇聯(lián)人民是一個極大的精神鼓舞，而且使他們整個國家都感到無比驕傲和自豪，前蘇聯(lián)似乎一夜之間就成了世界頭號強(qiáng)國。而美國政府失落之余，立刻作出反應(yīng)，將“登月計劃“作為美國戰(zhàn)勝前蘇聯(lián)的國家目標(biāo)。為此，美國政府投資250億美元，集中全國最好的科研單位、高等院校和航空航天公司，經(jīng)過近40萬科技專家8個年頭的艱苦努力，終于在1969年實現(xiàn)“阿波羅登月計劃”?！鞍⒉_登月計劃”的成功不僅確立了美國在航天技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位，而且又重新恢復(fù)了美國的科技強(qiáng)國形象。

據(jù)美國的一份官方報告稱，載人航天所取得的各項重大成就仍對當(dāng)今世界格局和國際地位產(chǎn)生著極其重要的政治影響。在科技力方面，載人航天集當(dāng)今世界航空航天的技術(shù)之大成，如果沒有高度發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)和科研能力，就不可能發(fā)展載人航天；在經(jīng)濟(jì)力方面，載人航天是世界上最昂貴的科學(xué)技術(shù)，需要國家大量的資金投入，如果一個國家沒有雄厚的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)能力就不可能發(fā)展載人航天。中國社科院世界經(jīng)濟(jì)與政治研究所國際戰(zhàn)略研究室的沈驥如研究員告訴記者，中國“神舟”系列載人飛船的成功發(fā)射和回收是當(dāng)今中國強(qiáng)大綜合國力的表現(xiàn)。發(fā)展載人航天，是對一個國家綜合國力、科技發(fā)展水平、參與國際事務(wù)能力和樹立國家形象的挑戰(zhàn)。中國的經(jīng)濟(jì)、科技等方面如果沒有發(fā)展到一個相當(dāng)高的程度，是無法把人送到太空去的。

發(fā)展載人航天可以提高國家聲望，從而增強(qiáng)民族自尊心、自信心和自豪感，增強(qiáng)民族凝聚力。當(dāng)“神舟”五號載人飛船成功發(fā)射之時，中華大地猶如春雷乍響，中華民族為自己國家取得的驕人成就而自豪、而驕傲，整個世界再次被中國震驚，為“神舟”矚目。正如鄧小平同志所說過的“沒有‘兩彈一星’就沒有中國的大國地位”一樣，某種程度上，擁有載人航天的中國終于真正跨進(jìn)了世界科技強(qiáng)國、航天強(qiáng)國的行列。

載人航天所具有的巨大軍事潛力不容忽視，同時用于和平發(fā)展的力量更為顯著，沈驥如說，從太空觀察地球，可以更深入地了解地球的構(gòu)造，探明地球的資源，勘探潛藏的礦藏、水、地下文物等；可以預(yù)測地震、洪水、颶風(fēng)、火山爆發(fā)、海嘯和其他自然災(zāi)害，保護(hù)人們的生命和財產(chǎn)安全。而太空育種、衛(wèi)星通訊、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等航天事業(yè)帶來的新變化，正在影響我們的生活。

回顧載人航天的發(fā)展史，美國和俄羅斯的經(jīng)驗表明，載人航天事業(yè)的發(fā)展又會反過來帶動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。載人航天的發(fā)展和取得的重大突破可以帶動材料技術(shù)、控制技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)、醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境工程等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，這又反過來促進(jìn)了科技、經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展。開發(fā)和利用航天科技成果，已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力和文明程度的重要尺度。

亞馬孫叢林中的一只蝴蝶輕拍翅膀，就可能導(dǎo)致一個月后千里之遙的北美某地的一場龍卷風(fēng)，一只直沖九霄的載人飛船產(chǎn)生的中長期效應(yīng)更是難以預(yù)料。沈驥如說，載人航天的巨大實際應(yīng)用潛力，不僅是美國、俄羅斯、歐盟和其他已經(jīng)發(fā)展和準(zhǔn)備發(fā)展載人航天國家的長期戰(zhàn)略，也是我們振奮中華民族精神，提高國家威望，展示我國政治、經(jīng)濟(jì)、科技的世界舞臺。

逐鹿太空：

資源并利益

1967年，聯(lián)合國制定并通過了《關(guān)于各國探索和利用外層空間包括月球與其他天體活動所應(yīng)遵循原則的條約》(簡稱《外空條約》)，其中明確了外層空間為全人類所共有。但是對于沒有能力進(jìn)入外層空間的國家而言，“共有”只是一句空談，目前只有那些擁有讓航天器進(jìn)入外層空間的能力，并擁有了讓航天器發(fā)揮持久作用能力的國家(或集團(tuán))，才真正擁有外層空間“話語權(quán)”，并憑借其科技能力，在“天”上占有一定的位置和頻率，從而獲得從陸、海、空三個疆域均難以獲得的巨大利益。

作為人類的生產(chǎn)力、科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，載人航天體現(xiàn)了人類的智慧和創(chuàng)造精神。雖然說開拓新的活動天地是人類的天性，但日益緊張的地球資源、外太空的無盡誘惑，外層空間潛在的豐富資源和巨大利益才是吸引人類進(jìn)入太空的實際動力。沈驥如指出，在月球上發(fā)現(xiàn)一種地球上沒有的元素——氦的同位素氦3，它可以用來進(jìn)行熱核發(fā)電，足以供給地球幾百萬年，解決能源危機(jī)問題。但實際是，現(xiàn)在世界上只有美國曾經(jīng)成功實現(xiàn)月球登陸，近期又提出2018年重返月球，建立月球基地。俄羅斯、歐盟、中國、日本、印度等也已提出月球探測計劃，在當(dāng)今各國航天核心技術(shù)和應(yīng)用成果被列為高度機(jī)密，各自為政的情況下，就算真正開發(fā)出同位素氦3這樣的能源，到底會有多少地球人能從中受益，還是一個未知數(shù)。

逐鹿太空，歸根結(jié)底，實力最有發(fā)言權(quán)。載人航天的發(fā)展無疑可以促進(jìn)太空資源的開發(fā)，但對于絕大多數(shù)亞非拉發(fā)展中國家，缺乏經(jīng)濟(jì)和科技支撐，載人航天對他們來說還是一個遙遠(yuǎn)的夢想，名義上對外層空間資源的擁有權(quán)，并未使他們真正獲得多少實際利益。正如當(dāng)今世界國家之間貧富差距加大一樣，載人航天的發(fā)展也是兩極化趨勢越來越明顯，美、俄等航天強(qiáng)國在外層空間資源利用和利益獲得上成果顯著。利用載人航天器所處的高真空和微重力等特殊環(huán)境，美國和俄羅斯都在空間站或航天飛機(jī)上建立了生產(chǎn)車間，成功地生產(chǎn)出半導(dǎo)體、各種金屬、光學(xué)玻璃、陶瓷、超純蛋白、藥品等。目前，美國已列出幾十種有能力在太空上生產(chǎn)的產(chǎn)品，俄羅斯(前蘇聯(lián))太空人已在空間站上完成了數(shù)萬次科學(xué)實驗。據(jù)美國媒體報道，“阿波羅計劃”期間，美國在航天活動中每一美元的投入，都獲得了十美元的回報。美國對自己的空間工業(yè)化和空間商業(yè)化的活動作過預(yù)測，21世紀(jì)初期，美國空間民用項目的年度總收入可達(dá)130億美元。

按《外空條約》規(guī)定，太空資源既然為全人類共有，航天事業(yè)帶來的利益也應(yīng)該為全人類共享。中國政府在2000年11月22日發(fā)表的《中國的航天》白皮書中明確指出，中國政府一直堅持為了和平目的探索和利用外層空間，使外層空間造福于全人類，在探索外層空間、擴(kuò)展對宇宙和地球的認(rèn)識的基礎(chǔ)上，和平利用外層空間，促進(jìn)人類文明和社會發(fā)展，造福全人類。

從可以預(yù)見的未來來看，人類現(xiàn)在面臨的資源枯竭、人口激增等亟待解決的幾大問題，只有通過擴(kuò)大人類生存空間，向外層空間要資源、要空間來解決。而共同開發(fā)、和平利用才是人類面對共同的外層空間應(yīng)有的共同態(tài)度。逐鹿太空，真正的贏家不應(yīng)該是少數(shù)科技強(qiáng)國，而是全人類。

攜手并進(jìn)：

載人和探月

中國的載人航天事業(yè)起步并不晚，早在20世紀(jì)60年代中國科學(xué)家就在跟蹤國外的飛船技術(shù)，并開始了技術(shù)方案的研究。在1970年4月成功發(fā)射了“東方紅”一號衛(wèi)星后，看到俄、美等國家從衛(wèi)星上天到載人登天僅僅四年的間隔，中國的科學(xué)家們也在盤算著中國的飛天之路。20世紀(jì)70年代初，甚至做出了一艘“曙光”一號載人飛船模型。但由于當(dāng)時中國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)相對薄弱，工業(yè)制造及相關(guān)工藝水平又低，加上“文革”的動蕩和天災(zāi)人禍，“曙光”一號最終塵封在一張張的構(gòu)思草圖中。自此，中國暫時停止了對載人航天的探索，把精力和重點(diǎn)放在各種類型的應(yīng)用衛(wèi)星方面。

1986年春天，楊嘉墀、陳芳允、王大珩、王淦昌等四位科學(xué)家在《關(guān)于跟蹤研究外國戰(zhàn)略性高技術(shù)發(fā)展的建議》中列入了載人航天的研究，由此啟動的“863”計劃為中國的載人航天開辟了道路。

1992年9月，中國正式啟動實施載人航天工程，其核心就是研制“神舟”號載人飛船。此后經(jīng)過我國科研人員的多年努力，從1999年11月20日，中國自主研制的第一艘試驗飛船“神舟”一號成功發(fā)射，到2003年1月5日“神舟”四號無人飛船的安全返回，中國載人航天工程成功進(jìn)行了四次無人飛行試驗。

2003年10月15日上午9時整，我國自行研制的“神舟”五號載人飛船在甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，載著我國第一位航天員楊利偉順利飛入太空?！吧裰邸蔽逄栞d人飛船的首飛成功標(biāo)志著我國成為世界上第三個能夠獨(dú)立開展載人航天飛行活動的國家。據(jù)悉，載有兩名航天員的“神舟”六號載人飛船也將于近期發(fā)射，那將是我國載人航天的又一次盛舉。

在2000年11月我國政府發(fā)表的《中國的航天》白皮書中，提到我國載人航天工程的近期發(fā)展目標(biāo)，其中有兩項特別引人注目：實現(xiàn)載人航天飛行，建立初步配套的載人航天工程研制試驗體系；發(fā)展空間科學(xué)、開展深空探測。在目前載人航天已經(jīng)取得重大突破、載人航天工程研制實驗體系初步建立的情況下，深空探測已經(jīng)提上我國航天事業(yè)發(fā)展日程，名為“嫦娥工程”的探月計劃已經(jīng)啟動，預(yù)計2006年12月發(fā)射第一顆月球探測衛(wèi)星“嫦娥”一號。

談到“神舟”系列載人航天與探月計劃的聯(lián)系，中國工程院院士、中國航天科技集團(tuán)科技委主任王禮恒認(rèn)為，載人航天為探月奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。中國載人航天工程經(jīng)過十多年的實施，為進(jìn)行繞月探測奠定了非常好的技術(shù)基礎(chǔ)，包括運(yùn)載火箭系統(tǒng)、應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)等，中國目前都已初具規(guī)模、自成體系。中國科學(xué)院院士、我國月球探測工程首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)認(rèn)為月球探測將成為我國空間科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的第三個里程碑。他說，發(fā)射人造地球衛(wèi)星、載人航天和深空探測是航天活動的三部曲。要充分利用我國在開展人造衛(wèi)星工程、載人航天工程和空間科學(xué)研究等方面創(chuàng)造的條件和取得的成果，加強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)新和必要的技術(shù)攻關(guān)，在求實創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，實施“又快、又好、又省”的發(fā)展策略，探索更加經(jīng)濟(jì)、更加高效的月球探測工程發(fā)展道路。王禮恒提醒說，中國同步實施載人航天和探月這兩大航天工程，當(dāng)務(wù)之急是將兩者有機(jī)結(jié)合起來，避免不必要的重復(fù)建設(shè)、實現(xiàn)航天資源共享。

探索無限：

前景與展望

回顧歷史，載人航天的發(fā)展階段是沿著載人飛船、試驗性空間站、實用性空間站、航天飛機(jī)和長久性空間站的道路前進(jìn)的。現(xiàn)在，載人航天器已由試驗性過渡到實用性和研究性，并具有國際化、大型化的特征，目前正在由美國、俄羅斯、日本等16國聯(lián)合建造的“國際空間站”就是一個典型，預(yù)計到2010年建成，將在其中進(jìn)行生命科學(xué)、空間科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、微重力加工、商業(yè)產(chǎn)品開發(fā)等一系列的基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用開發(fā)研究。今后人類還將建立空間基地，使載人航天器向生產(chǎn)性和服務(wù)性方向發(fā)展。

縱觀全球，有60多個國家在從事航天技術(shù)的研究。為了在未來的太空中占有一席之地，世界上許多國家不僅制定了雄偉的“重返月球”和“登上火星”的計劃，并開展了許多研究、試驗與探測。

1991年，美國與俄羅斯就共同制定了一個在2012年遠(yuǎn)征火星的計劃。1997年美國向火星發(fā)射了“火星探路者”探測器，對火星進(jìn)行考察，今后還將發(fā)射若干個探測器對火星的氣候、地質(zhì)條件進(jìn)行考察，以便為載人探測做準(zhǔn)備。美國、俄羅斯、日本等國家和歐洲航天局也相繼提出了載人登月或月球探測計劃。

浩瀚的宇宙像一個巨大的寶庫在吸引著人類的注意力，從20世紀(jì)末開始，大規(guī)模開發(fā)太空資源、開創(chuàng)空間產(chǎn)業(yè)、實現(xiàn)太空居住等造福人類之舉，已逐漸成為航天活動的主旋律。21世紀(jì)，太空旅游已經(jīng)成為個別人豪華的度假選擇，月球基地、載人火星登陸將在不久實現(xiàn)，隨著載人航天技術(shù)的發(fā)展，人類利用太空資源的能力將會不斷增強(qiáng)，人類將通過對太空領(lǐng)域的探索和開發(fā)而實現(xiàn)自身飛躍式發(fā)展?！八枷胗卸噙h(yuǎn)，人類就能走多遠(yuǎn)”終將成為現(xiàn)實，載人航天會給人類文明、社會的進(jìn)步和世界的繁榮做出更大的貢獻(xiàn)。



中國載人航天工程總設(shè)計師王永志說過：“長距離的星際旅行盡管在近期還不太現(xiàn)實，但它仍是人類永久的夢想和追求?！辈稍L中，專家們就未來載人航天的幾個發(fā)展方向發(fā)表了觀點(diǎn)。

國際空間站。中國國防科技信息中心副研究員陳有榮告訴記者，2004年1月，布什向全世界宣布的“空間探索新計劃”中，第一個目標(biāo)是在2010年前完成國際空間站的組裝任務(wù)，實現(xiàn)對俄羅斯、歐洲11國、日本、加拿大和巴西等15個合作伙伴國的承諾。國際空間站今后的研究工作將著重關(guān)注空間長期飛行對人體的影響。與此同時，俄羅斯等其他國家對國際空間站的熱情同樣高漲。建成后的空間站重量達(dá)420噸，工作壽命10至15年，最多可接納6～7名航天員。

新一代航天器。美國的航天飛機(jī)5年后全部退役，“肯定會有一個新的航天飛行器代替”，北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副院長黃海教授說。這種新的航天器被美國稱為“載人探索飛船”(CEV)，2008年前開始飛行試驗，在2010年航天飛機(jī)退役后，新的CEV將具備把航天員和科學(xué)家送往國際空間站的能力。“但這種新型載人航天器的主要用途，是將航天員送入地球以外的月球和火星等其他星體”，陳有榮告訴記者。而布什則稱，這將是自“阿波羅”飛船問世以來第一種可將人類送入另外一個星球的載人飛船。

月球基地。陳有榮告訴記者，2008年前，美國將利用無人探測器對月球表面進(jìn)行一系列探測，為未來登月做準(zhǔn)備；最早在2015年、最晚不超過2020年重返月球，在月球上建立太空基地，實現(xiàn)在月球上生活和工作的目標(biāo)。

載人上火星。布什宣布的“空間探索新計劃”明確指出，載人航天發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)是建立月球基地和載人登陸火星，事實上，建立月球基地也正是為載人火星登陸打基礎(chǔ)。美國和俄羅斯等國家已達(dá)成聯(lián)合進(jìn)行火星探測的協(xié)議，并制定了載人火星飛行計劃，目標(biāo)是今后30年左右實現(xiàn)載人火星登陸。

星際旅游。陳有榮介紹道，2001年4月28日，世界上首位太空游客、美國富翁蒂托搭乘“聯(lián)盟”TM32號飛船從哈薩克斯坦拜科努爾航天發(fā)射場出發(fā)，到國際空間站上旅游觀光8天，5月6日返回地面。蒂托此行耗資2000萬美元,而他的太空之旅開創(chuàng)了太空旅游的新時代。2002年4月25日～5月5日，世界上第二位太空游客、南非億萬富翁馬克·沙特沃斯也在太空度過了10天的時光，其中8天生活和工作在國際空間站上。目前，俄羅斯、美國、日本等國家的許多企業(yè)已提出多種低成本、可重復(fù)使用的亞軌道飛行器方案并加緊開發(fā)。未來20年內(nèi)，會有更多的人以旅游者的身份進(jìn)入太空，太空旅游最終將成為一項產(chǎn)業(yè)。



“神舟”五號的發(fā)射成功和“神舟”六號的即將發(fā)射，顯然已將原來的美蘇兩極格局打破，載人航天也由此進(jìn)入了多極化時代，有專家向記者如是表示。實際上，“除中國外，歐空局(歐洲空間局)、日本、印度等也都在積極謀求載人航天發(fā)展，并已有所作為”，中國國防科技信息中心副研究員陳有榮告訴記者，“新興航天力量不容忽視”。

“神五”，將中國推進(jìn)載人航天大國之列

“‘神五’的成功發(fā)射后，中國成為了世界上可以獨(dú)立發(fā)展載人航天技術(shù)的第三個國家，”北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副院長黃海教授如是說。

2003年10月，中國首個載人飛船“神舟”五號發(fā)射成功，中國成為世界上繼美蘇之后第三個實現(xiàn)載人航天的國家。相關(guān)專家向記者表示，中國載人航天雖然起步較晚，但一開始就站在了高起點(diǎn)上，并不是從“加加林”時代的飛船起步，也沒有進(jìn)行亞軌道飛船試驗，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，中國的載人飛船技術(shù)在“神舟”五號上已經(jīng)達(dá)到國際第三代載人飛船的水平。

在談到發(fā)射“神舟”五號的意義時，美國知名航天政策分析專家約翰·派克向媒體指出，中國作為第一個亞洲國家和第一個發(fā)展中國家完成載人航天，不僅顯示了中國的國家實力，從而也使中國成為美俄之外的第三股載人航天力量，而這顯然將改變該領(lǐng)域國際競爭合作的格局。

今年10月中旬，載2～3人的“神舟”六號發(fā)射在即，世人的目光無疑將又一次地投向中國。而不久后的將來，中國在載人航天方面還要走得更遠(yuǎn)。中國政府早在2000年11月發(fā)表的《中國的航天》白皮書就確定了中國若干年航天發(fā)展的方向：分三步建立中國的載人航天體系。走完了載人飛行的第一步后，中國將進(jìn)入載人航天第二步，即空間實驗室工程，第三步則是通過研制更經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)輸工具，研制和發(fā)射空間站。

歐洲、印度、日本，載人航天正在準(zhǔn)備

“歐洲、印度、日本等新興航天力量也有意在載人航天領(lǐng)域一顯身手，”陳有榮說。

上個世紀(jì)80年代中期，西歐航天技術(shù)的發(fā)展開始轉(zhuǎn)向以載人航天為重點(diǎn)，并繼續(xù)通過國際合作，逐步建立自主的載人航天體系。預(yù)計，在2010年后有可能研制成功成本低、效能高的第二代天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)。

2004年2月3日，歐洲航天局(ESA)也正式宣布了先載人登上月球、再載人飛火星的“曙光女神”火星探測計劃，這似乎是在同美國同年1月宣布的火星探測計劃公開競爭，陳有榮表示。根據(jù)“曙光女神”火星探測計劃，歐洲將在2011年發(fā)射一個火星探測器，采擷半公斤的火星巖石回地球進(jìn)行分析；在2020年到2025年實現(xiàn)載人登月；在2030年到2035年間發(fā)射載人火星探測器，實現(xiàn)歐洲航天員登上這顆紅色星球的夢想，尋找生命的跡象。這份計劃比美國龐大的“空間探索新計劃”更為細(xì)致，美國的計劃僅僅提出了在2020年之前重返月球以及在2030年左右登陸火星的寬泛目標(biāo)，而據(jù)“曙光女神”計劃的主任弗朗克·奧加羅說，為了實施歐洲這一雄心勃勃的火星探測計劃，ESA已經(jīng)制定了“路線圖”。

就在中國的“神舟”五號著陸的第二天，印度總理瓦杰帕伊就敦促本國科學(xué)家力爭用自己的航天器把人送上月球。

另外，日本參與了國際空間站的建造，負(fù)責(zé)研制一個日本實驗艙。目前，日本宇宙事業(yè)開發(fā)團(tuán)已經(jīng)完成了實驗艙大部分初期研究及研制工作，而這些工作為的是日本能夠研制出自己獨(dú)立發(fā)射的載人航天器。與此同時，日本媒體報道中稱，東京計劃到2020年把第一艘本國制造的載人飛船送上月球。



“從根本上來說，載人航天是二戰(zhàn)后‘冷戰(zhàn)’時期的產(chǎn)物”，中國科學(xué)院院士胡文瑞說。上個世紀(jì)50年代末開始，美國和前蘇聯(lián)這兩個超級大國在載人航天領(lǐng)域展開了這場曠日持久的馬拉松賽。“半個世紀(jì)以來，這場競賽中，美蘇載人航天計劃的制定和實施，為人類探索太空做出了巨大貢獻(xiàn)，”中國國防科技信息中心副研究員陳有榮告訴記者。

載人軌道飛行，前蘇聯(lián)拔得頭籌

“冷戰(zhàn)”時期，前蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人赫魯曉夫積極支持蘇聯(lián)實施太空計劃。這種背景下，1958年6月5日，前蘇聯(lián)科學(xué)院院士、火箭飛船總設(shè)計師科羅廖夫在為政府起草的《開發(fā)宇宙空間的遠(yuǎn)景工作》中提出：1961～1965年完成能乘2～3人的載人飛船的研制，1962年開始建造國際空間站。至此，前蘇聯(lián)正式開始了載人航天的研究工作。

同年10月7日，美國宇航局(NASA)正式批準(zhǔn)“水星”號載人飛船工程。這也是美國宇航局1958年10月1日成立后作出的第一個重大決策。

1961年4月12日，前蘇聯(lián)發(fā)射世界第一艘載人飛船“東方”1號，尤里·加加林少校乘“東方”1號飛船繞地球運(yùn)行一圈。加加林由此成為世界上第一位遨游太空的航天員，前蘇聯(lián)在與美國開展的載人航天競賽中贏得了世界第一。

1961年5月5日，美國航天員艾倫·B·謝潑德駕駛“水星”MR3飛船進(jìn)行首次載人亞軌道飛行。1962年2月20日，美國航天員歐約翰·H·格倫中校駕駛“水星”6號飛船繞地球飛行3圈，美國載人航天自此進(jìn)入地球軌道。

出艙、多人飛行、對接，蘇聯(lián)略勝一籌

“載人軌道飛行之后，在另外兩個關(guān)鍵技術(shù)——出艙、交會對接方面，前蘇聯(lián)和美國幾乎同步。”北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院副院長黃海教授說。而在多人飛行方面，陳有榮說：“前蘇聯(lián)還是領(lǐng)先了一步?！?

1962年8月12日，前蘇聯(lián)發(fā)射的“東方”4號與“東方”3號首次在太空實現(xiàn)載人飛船的交會飛行，最近相距5公里。

1964年10月12日，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了能載3人的第二代載人飛船“上升”1號。這是蘇聯(lián)、也是世界航天史上第一次多人飛行。

1965年3月23日，美國成功發(fā)射第二代載人飛船“雙子星座”3號，飛船載著美國航天員格里索姆中校和約翰·楊少校。美國實現(xiàn)了自己的首次多人飛行。

1965年3月18日，前蘇聯(lián)發(fā)射載有別列亞耶夫、列昂諾夫的“上升”2號飛船。飛行中，列昂諾夫進(jìn)行了世界航天史上第一次太空行走，他在離飛船5米處活動了12分鐘，完成了目視觀測、拆卸工作及其他實驗。前蘇聯(lián)又一次在出艙技術(shù)上領(lǐng)先。

1965年6月3日，美國發(fā)射載有航天員麥克迪維特上尉和懷特上尉的“雙子星座”4號飛船，懷特到艙外行走21分鐘，用噴氣裝置使自己在太空中機(jī)動飛行。美國實現(xiàn)了自己的第一次太空行走。

1966年3月16日，美國發(fā)射“雙子星座”8號，飛行中首次實現(xiàn)載人飛船與一個名叫“阿金納”的對接艙體對接。美國終于在空間對接技術(shù)上搶了前蘇聯(lián)的先。

“阿波羅計劃”，美國率先登月

在與前蘇聯(lián)展開的誰第一個把人送上天的競賽中失利后，美國把眼光轉(zhuǎn)向了月球。1961年5月25日，美國前總統(tǒng)肯尼迪在國會宣布：在20世紀(jì)60年代結(jié)束之前，美國要把人送上月球，并安全返回地面。美國開始正式實施舉世聞名的“阿波羅載人登月工程計劃”。

1969年7月21日2時39分，宇航員阿姆斯特朗搭載“阿波羅”11號登上月球。有資料記載了當(dāng)時的情景：“阿姆斯特朗一步步地爬下舷梯，到了最后一層，他若有所思地向月面邁出了左腳，輕輕地用穿著月面靴的腳蹭蹭月面。此時是7月21日格林尼治時間2時56分。接著，他使勁踩了一下，既不滑也不下陷，于是右腳也踏上了月面?！睆拇耍⒛匪固乩实脑捳Z——“這對一個人來說，只不過是小小的一步，可是對人類來講，卻是巨大的一步”，被永久地刻在了人類航天史冊上。

“阿波羅計劃”于1972年12月結(jié)束，歷時11年，工程耗資255億美元，40萬人和2萬多家企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)參加，迄今為止世界上還沒有哪個計劃能在規(guī)模和資金上超過它。陳有榮告訴記者，它的成功和取得的成就，在政治、科學(xué)和技術(shù)上都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響?！鞍⒉_計劃”所取得的很多技術(shù)成果，為后來的航天計劃奠定了基礎(chǔ)。

事實上，“50年前，蘇聯(lián)也在做登月計劃”，胡文瑞院士告訴記者。但最終，因為種種原因，蘇聯(lián)的登月計劃擱淺了。

前蘇聯(lián)“聯(lián)盟”號，最成功的飛船系列

“‘聯(lián)盟’號是迄今為止技術(shù)最為成熟的飛船系列”，胡文瑞院士說。

“聯(lián)盟”號飛船是迄今為止前蘇聯(lián)和俄羅斯使用時間最長、發(fā)射次數(shù)最多的一種航天器，陳有榮說，它對“軌道站”的建立，乃至前蘇聯(lián)整個航天業(yè)的發(fā)展立下了汗馬功勞，作出了巨大貢獻(xiàn)。

從20世紀(jì)60年代開始，前蘇聯(lián)技術(shù)人員一直在對聯(lián)盟飛船進(jìn)行改進(jìn)，使之成為載人飛船中最大的一個家族。由于采用了模塊化設(shè)計，聯(lián)盟飛船具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以執(zhí)行各種任務(wù)。既能自主長期飛行，為載人航天站接送航天員，在對接后又可作為空間站的一個艙體進(jìn)行聯(lián)合飛行。到目前為止，前蘇聯(lián)和俄羅斯制造的各種型號聯(lián)盟飛船已經(jīng)超過230多艘。從1967年“聯(lián)盟”1號首次飛行到今天，近四十年的實踐證明“聯(lián)盟”飛船是一種經(jīng)久耐用、性能良好的運(yùn)輸飛船。

目前，美國和前蘇聯(lián)以前研制的飛船均已被全部淘汰。而“聯(lián)盟TM”號飛船是當(dāng)今世界上仍在繼續(xù)使用的唯一的飛船型號，也是目前國際空間站機(jī)組人員和物資的重要運(yùn)輸工具，并且它沒有被淘汰的趨勢。不僅如此，美國還計劃用它作為未來國際空間站營救航天員的運(yùn)輸工具。

“很高興見到你!”——美蘇“太空中的握手”

20世紀(jì)70年代，美蘇在載人航天方面有了“第一次的親密接觸”。

1975年7月17日，“阿波羅”18號飛船和“聯(lián)盟”19號飛船在太空中成功對接，阿波羅飛船兩名航天員進(jìn)入了聯(lián)盟號，聯(lián)盟號宇航員列昂諾夫微笑地用英語歡迎：“很高興見到您!”美蘇兩國航天員對接中的互訪實現(xiàn)。

飛船對接狀態(tài)保持了兩天，共同飛行了45個小時。這次被譽(yù)為“太空中的握手”的飛行，是載人航天史上的第一次國際合作，在技術(shù)上為航天員救援提供了新的手段，并為未來的太空計劃提供了早期樣板。

航天飛機(jī)，美國的愛與痛

載人飛船之后，美國有了新寵——航天飛機(jī)。

1981年4月12日，美國發(fā)射了世界上第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞”號，航天飛機(jī)正式啟用。此后美國又陸續(xù)發(fā)射了“挑戰(zhàn)者”號、“亞特蘭蒂斯”號、“發(fā)現(xiàn)”號和“奮進(jìn)”號航天飛機(jī)。

“航天飛機(jī)的技術(shù)非常先進(jìn)”，胡文瑞院士說。與飛船相比，“航天飛機(jī)有自己的助推器，不需要飛船所必需的運(yùn)載火箭；飛船降落時，需減速，并且要用到降落傘，而航天飛機(jī)可以像飛機(jī)一樣滑行”，黃海教授告訴記者。此外，黃教授告訴記者，“航天飛機(jī)的體積和容量都比飛船要大，前者可達(dá)71立方米，而后者的宇航員艙只有三四立方米左右,在運(yùn)載人員和貨物方面，航天飛機(jī)的優(yōu)勢明顯”，并且，“航天飛機(jī)可以重復(fù)使用。理論上來講，航天飛機(jī)的主發(fā)動機(jī)可用50～55次，助推器可用22次之多”。

但這些相對于飛船的優(yōu)點(diǎn)看起來還只是停留在理論水平，“航天飛機(jī)的安全性現(xiàn)在看來還沒能很好地解決”，胡院士表示。1986年1月28日，“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)在發(fā)射升空僅73秒后即爆炸，機(jī)上7名航天員全部遇難；2003年2月1日，“哥倫比亞”號航天飛機(jī)在返航途中解體，悲劇再次上演，機(jī)上7名航天員全部遇難。兩次事故，令美舉國上下哀慟不已。

此外，“相對于飛船，航天飛機(jī)的成本極其昂貴，理論上講，一架航天飛機(jī)的使用次數(shù)必須達(dá)到20次以上，平均成本才會降下來，但實際上這個‘20次以上’目前還沒能達(dá)到”，胡院士說。

盡管如此，美國航天飛機(jī)投入運(yùn)營20多年來，已成功飛行110多次，在太空部署過衛(wèi)星、維修過“哈勃”、完成了無數(shù)科學(xué)試驗，是目前正在建造中的國際空間站的主要運(yùn)送工具。

空間站，合作而非競爭的主題與趨勢

人類的航天活動并不滿足于飛船和航天飛機(jī)在太空中的短暫飛行，“尋求能夠在太空長期生活與工作的基地，充分利用太空獨(dú)特的環(huán)境從事多種科學(xué)技術(shù)研究、試驗與生產(chǎn)等活動”的動力下，陳有榮說，“空間站應(yīng)運(yùn)而生”。

1971年4月，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一個試驗性載人空間站——“禮炮”1號空間站，隨后前蘇聯(lián)和俄羅斯相繼發(fā)射了一系列的“禮炮號”空間站，并于1986年2月至1996年4月發(fā)射了“和平號”空間站——世界上第一個長期載人空間站。2003年3月23日，“和平號”在繞地球飛行8萬多圈、行程約35億公里、超期服役近10年后，墜毀在太平洋預(yù)定海域。

到目前為止，美國發(fā)展并完成了一個太空實驗室計劃，而現(xiàn)在正在建設(shè)和使用之中的則是集聚了多個國家空間力量的國際空間站，預(yù)計至2007年全部完成裝配，屆時將達(dá)到6～7人長期在軌工作的能力。

空間站的出現(xiàn)和發(fā)展給美蘇長久以來的激烈角逐關(guān)系帶來了沖擊，載人航天的發(fā)展歷史中出現(xiàn)了新的氣息，“空間站的主題和趨勢，是合作而不是競爭”，黃教授和陳有榮一致表示。

事實上，“國際空間站就是迄今為止最大的一個航天合作計劃”，陳有榮說。1993年12月，美國為首的“自由”號空間站合作伙伴正式邀請俄羅斯加盟，在原“自由”號空間站和“和平”2號空間站的基礎(chǔ)上，聯(lián)合建造起國際空間站。這樣，參與國際空間站建設(shè)的國家就有美國、俄羅斯、歐空局11個國家(德國、法國、意大利、英國、比利時、荷蘭、西班牙、丹麥、挪威、瑞典和瑞士)、日本、加拿大和巴西(1997年加入)等16個。

陳有榮介紹說，“和平”號天馬行空近17載中，共接待了來自10多個國家和國際組織的航天員100多人次。而美國通過航天飛機(jī)與“和平號”的9次對接飛行，使美國共有44名宇航員造訪“和平號”，其中有5名宇航員到“和平號”上長期工作和生活，累計時間977天，使美國掌握了航天飛機(jī)與大型空間站在軌交會對接的技術(shù)，積累了在空間站上長期工作和生活以及處理應(yīng)急情況的經(jīng)驗，所取得的成功經(jīng)驗降低了目前正在組裝的國際空間站裝配和運(yùn)行中的技術(shù)風(fēng)險。

合作體現(xiàn)在空間站的每一個環(huán)節(jié)里，“空間站機(jī)組人員和補(bǔ)給品多年來是靠美國的航天飛機(jī)和蘇聯(lián)的飛船聯(lián)合運(yùn)輸?shù)摹?，胡院士告訴記者。

就在“哥倫比亞”號失事3天后，俄羅斯的“進(jìn)步M-47”飛船在拜科努爾航天中心發(fā)射，并與國際空間站成功對接。當(dāng)天俄羅斯官員對美國有線電視新聞網(wǎng)說，俄將在今年發(fā)射6艘“進(jìn)步”飛船，彌補(bǔ)美國航天飛機(jī)停飛的空缺，給建設(shè)中的國際空間站運(yùn)送補(bǔ)給品。俄羅斯外長伊萬諾夫表態(tài)，決不能讓國際空間站成為災(zāi)難的“受害者”。在此期間，有關(guān)國際空間站的建設(shè)將全部由俄羅斯承擔(dān)，俄羅斯將利用自有的宇宙飛船向國際空間站送去機(jī)組人員和補(bǔ)給品。對于俄羅斯通過增加宇宙飛船的發(fā)射以增加運(yùn)輸能力的計劃，美宇航局表示贊賞之余，也表示要更多地投入國際空間站的建設(shè)。對此，觀察家認(rèn)為，這個動向可能標(biāo)志著美國會更重視載人航天事業(yè)中合作的一面，這是推動國際空間站建設(shè)的一個契機(jī)，因為毫無疑問的是，沒有合作，國際空間站的未來無法想象。

美國知名航天政策分析專家約翰·派克說：如果美國不決定和俄羅斯等國家合作，也許國際空間站現(xiàn)在根本就不存在；如果沒有俄羅斯的“聯(lián)盟”號飛船可以利用，一旦美國航天飛機(jī)出事，對美國載人航天造成的打擊很可能要比現(xiàn)在嚴(yán)重得多。派克甚至公開向媒體表示，載人航天發(fā)展到目前為止，主題其實就是競爭或者合作，就目前看來，合作而非競爭，不僅僅是空間站的發(fā)展主題和趨勢，也是國際載人航天發(fā)展的趨勢。



有人說，這是個浮躁的年代，所有人都想站在聚光燈下，迎接來自四面八方的鮮花。而他們，卻以行動告訴我，即使在連張平靜的書桌都放不下的時候，也會有人用自己寧靜的心靈筑就一方堅實的土地，而不管是否會因此獲得掌聲。

成功回收的背后

我國西部沙漠深處的莽莽戈壁灘，又一次迎來了一批熟悉的客人。他們就是為了我國“神舟”號飛船安全回收而進(jìn)行又一次空投實驗的航空航天工作者。這其中，就有空軍航空醫(yī)學(xué)研究所的研究人員們。為了飛船和航天員能夠安全返回，他們已經(jīng)參與了數(shù)十架次的高空空投實驗保障，以確保萬無一失。

如果不是有人介紹，記者怎么也不會想到，多次獲國家和軍隊科技成果獎勵的肖華軍研究員，就是眼前這位相貌平平的文職軍官。作為空軍航空醫(yī)學(xué)研究所航空生理研究室主任，正是他和同事們攻克了在萬余米高空空投作業(yè)防護(hù)的難題，為空投實驗的成功奠定了堅實的研究基礎(chǔ)。十年的艱苦努力，都隱藏在了“神舟”飛船返回艙安全回收的背后，沒有在公眾前曝光過一絲一毫。是什么讓他們耐得住如此寂寞？

在他整潔的辦公室里，記者一眼就看到了一個為星星和飛船所環(huán)繞的地球儀。肖華軍自豪地說，這是“神舟”五號發(fā)射成功的紀(jì)念品。談起“神舟”飛船，他的話開始滔滔不絕。

據(jù)肖華軍介紹，飛船回收是載人航天飛行成敗的最重要環(huán)節(jié)之一。他們所參與的工作是模擬“神舟”飛船返回艙回收的高空空投試驗,這是保證回收的關(guān)鍵舉措。正是通過反復(fù)的高空空投試驗，才能驗證回收系統(tǒng)的性能。為了確保高空空投安全保障的萬無一失，我國從1995年起就開始啟動相關(guān)的研究工作。

要保證空投實驗?zāi)軌蜻M(jìn)行，首先要把重達(dá)數(shù)噸的模擬返回艙帶到高空。在這方面，美國和俄羅斯等國家采取的都是“吊艙”的方式，即用大型運(yùn)輸機(jī)將模擬艙吊到萬余米的高空，再按動按鈕將其放下。而出于成本和時間的考慮，我國當(dāng)時的決策者們選擇了史無前例的一種方式，即將模擬艙放入飛機(jī)，由空投人員在高空中將之滑出機(jī)艙，以模擬飛船進(jìn)入大氣層回收的全過程。而對高空空投人員進(jìn)行安全保障這一任務(wù)就交給了空軍航空醫(yī)學(xué)研究所。領(lǐng)導(dǎo)們之所以作出這一決定，是空軍航空醫(yī)學(xué)研究所幾十年的研究成果在做支撐，而領(lǐng)導(dǎo)們也對他們的實力給予了充分的信任。而他們對這一信任所作的回報就是十年不懈地研究和試驗。

前無古人的路徑

在萬余米高空進(jìn)行空投作業(yè)，最大的難點(diǎn)在于空投人員打開艙門時，會直接暴露在高空大氣環(huán)境當(dāng)中。由于低壓缺氧，空投人員在一分鐘之內(nèi)就可能喪失意識甚至失去生命，這種低壓危脅不亞于航天員在飛船返回過程中所遭遇的挑戰(zhàn)。

要解決這一問題，可以采取“座艙增壓”的方法，降低空投人員在艙內(nèi)暴露的高度。但是在采用這一方法后，空投人員在飛到高空、打開艙門前，就要經(jīng)過半個小時的減壓過程。在完成空投操作后，還要再給艙內(nèi)增壓后才能返回。由此延長的時間無疑會給空投人員帶來潛在的生命危險。因此，經(jīng)過深思熟慮后，他們決定放棄這一方式，提出了高空空投供氧裝備保障方案。

在此之前，高空萬余米低壓缺氧環(huán)境對機(jī)體的影響及防護(hù)已有不少報道，但不增壓直接飛到萬余米高空時對空投人員暴露在低壓環(huán)境的防護(hù)措施則未見報道。國外也沒有絲毫的現(xiàn)實經(jīng)驗可以借鑒。憑借著空軍航空醫(yī)學(xué)研究所幾十年所積累的研究成果，肖華軍他們開始尋找一條前無古人的解決路徑。

該研究室副主任鄭曉惠也長期參與了此課題的基礎(chǔ)研究。他告訴記者，當(dāng)空投人員在萬余米高空直接暴露于低壓缺氧環(huán)境時，可能遭遇的最大問題是罹患“高空減壓病”。而“高空減壓病”之所以發(fā)生，主要是由于大氣壓降低，在組織、體液中溶解的氮?dú)獗浑x析出來，在血管內(nèi)形成氣泡，栓塞了血管，危及生命安全。根據(jù)發(fā)病機(jī)理，他們決定采用“吸氧排氮”的方式，并從空投員選拔階段就開始采取防治措施。

在選擇空投員時，他們對候選人員通過模擬高空環(huán)境的低壓艙進(jìn)行了專項缺氧耐力、高空耐力及耳氣功能體檢。經(jīng)過一步步地篩選，各項檢查都合格的人員才被確定為空投人員。

在運(yùn)輸機(jī)升空前，將指導(dǎo)空投人員進(jìn)行吸氧排氮，并對機(jī)上供氧、氣密裝置及空投人員所攜帶的氧氣瓶、備份氧氣瓶進(jìn)行嚴(yán)格檢查……在飛機(jī)起飛后，他們會通過指揮員密切掌握持續(xù)吸氧的空投人員的身體狀況，一旦發(fā)現(xiàn)空投人員有明顯的缺氧、嚴(yán)重胃腸脹氣等癥狀時，就立即通知飛行人員并請示指揮員下降至安全高度。正是這些周密的安全防護(hù)措施，才打消了許多空投員對在如此高度進(jìn)行這樣高難度空投作業(yè)的思想顧慮，并保證了空投實驗中人員的安全。

當(dāng)記者向該研究室的工作表示敬意時，肖華軍誠懇地向記者表示，真正的英雄是那些直接從事高空空投實驗的空投人員以及駕駛飛機(jī)克服空投難點(diǎn)的飛行員和指揮員們。雖然空投作業(yè)總共的飛行時間只有數(shù)十分鐘，但就是為了這生命長河中短暫的一瞬，空投人員們甘愿冒著付出自己生命的風(fēng)險。

其實，對于龐大而復(fù)雜的載人航天工程而言，還有很多像他們這樣在背后默默奉獻(xiàn)的人們。而且，其他的幕后英雄們可能還要付出更多。這一切都將鑄入中國載人航天史。


在“神舟”五號飛船一飛沖天之后，航天員的形象在人們心目中陡然高大起來。羨慕航天員的您是否想過，自己有一天也會穿上特制的宇航服飛往外太空呢？如果您是一位身體很棒的科學(xué)家，那這就是一個很可能實現(xiàn)的夢想。因為未來的航天員將會從旅行者變?yōu)榭茖W(xué)家。

剛剛起步的太空生活

一位見證了我國載人航天發(fā)展歷史的中科院專家向記者透露，航天員在“神舟”飛船上的居住條件還是比較舒適的：自由活動空間有數(shù)立方米，艙內(nèi)溫度在20攝氏度左右，濕度則在50%上下。置身于這樣一個怡人的環(huán)境里，航天員們的首要任務(wù)是先適應(yīng)太空的生活。

雖然擔(dān)當(dāng)飛行任務(wù)的航天員早已經(jīng)過了嚴(yán)格的選拔訓(xùn)練，但是外太空的生活對他們來說還是一個嚴(yán)峻的考驗。太空環(huán)境的特點(diǎn)是高真空、高輻射、低重力。這些既是可利用的空間資源，但又會使航天員不適。針對這些對人體不利的環(huán)境因素，承擔(dān)航天員系統(tǒng)和飛船系統(tǒng)的環(huán)境控制與生命保障工作的科研工作者，不僅要對飛船的工程設(shè)計提出醫(yī)學(xué)和工效學(xué)要求，而且還要創(chuàng)造一個適合于航天員生活和工作的大氣環(huán)境。據(jù)了解，其具體分工是，飛船系統(tǒng)的環(huán)控生保工作者要對包括氣體的總壓、氧分壓、二氧化碳分壓、溫濕度、對人體代謝產(chǎn)物進(jìn)行處理等等在內(nèi)的環(huán)境因素進(jìn)行科學(xué)的設(shè)定，而航天員系統(tǒng)則要負(fù)責(zé)飛船中的供氣調(diào)壓、溫濕度控制、測量控制、水管理、食品管理、通風(fēng)凈化、煙檢測和防滅火等工作。

據(jù)悉，“神舟”六號與“神舟”五號飛船相比，飛船系統(tǒng)的環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)將面臨最大的考驗。因為“神舟”六號的航天員人數(shù)將會從1人增加到2人，而飛行時間也將由21小時變?yōu)橹辽?天。所以航天員所處的艙內(nèi)環(huán)境會進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。除此之外，航天員所參與的活動內(nèi)容也會更趨豐富。在“神舟”五號上，楊利偉只是進(jìn)行了一些空間適應(yīng)性實驗，而“神舟”六號的航天員則會在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，參與科學(xué)試驗操作。那位中科院專家透露，未來的航天員將會成為開展空間實驗的主力。

琳瑯滿目的科學(xué)實驗

有一位科學(xué)家曾經(jīng)作出這樣的論斷：“當(dāng)今世界，誰占據(jù)了空間，誰就控制了地球?！睂τ诳臻g資源的利用和開發(fā)，不僅可以直接改善生存環(huán)境，還能夠為人類開拓新的生存空間。

專家告訴記者，就資源利用而言，航天器軌道高度就是人類開發(fā)利用的第一太空要素。截至目前，世界各國的科學(xué)家們已經(jīng)利用航天器軌道高度進(jìn)行了空間對地觀測，并通過形形色色的對地觀測成果，服務(wù)于國土海洋陸地資源調(diào)查、地球生態(tài)環(huán)境、自然災(zāi)害、全球氣候和環(huán)境污染監(jiān)測，農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、工業(yè)建設(shè)和搶險救災(zāi)等社會生產(chǎn)活動。其中，太陽常數(shù)、太陽紫外探測器以及地球輻射收支儀所組成的地球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是我國首次進(jìn)行的空間地球環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)測，對氣象預(yù)報、自然災(zāi)害預(yù)測與防護(hù)、國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)等都能起到重大作用。

另外，由于太空的高潔凈、高熱、深冷和微重力環(huán)境，是地面上難以獲得的資源。利用這些資源開展科學(xué)研究，可以獲取在地面上由于重力干擾所無法認(rèn)知的規(guī)律，因而能夠幫助科學(xué)家在探索生命世界、開拓新能源、新型材料、新工藝等方面獲得意想不到的成果。

“未來我國在飛船上所進(jìn)行的應(yīng)用研究會越來越多，”那位專家向記者肯定地表示，“所以將來一定會從科學(xué)家和工程師中選拔和訓(xùn)練專職從事空間實驗的航天員。”到那時，對奇?zhèn)ス妍?、神秘莫測的宇宙感興趣的人們就可以通過努力進(jìn)入科學(xué)領(lǐng)域而一展身手了。



您看過《飛向人馬座》這本書嗎？凡是閱讀過這本科幻小說的讀者，一定都會為浩瀚無垠、瑰麗壯觀的宇宙景象所陶醉，也會被神秘莫測、驚險傳奇的太空旅行所吸引。在這本中國科幻史上劃時代的著作中，作者鄭文光在描繪輕松、愉快的星際旅行的同時，也提醒人們，太空中處處潛藏殺機(jī)：年輕、美麗的女主人公繼來就是因為不小心受到宇宙射線的輻射導(dǎo)致生命垂危，幸而接受了同伴的激光手術(shù)和藥物治療才轉(zhuǎn)危為安。

現(xiàn)實中，航天醫(yī)學(xué)專家告訴記者，在載人航天的飛行過程中，除了受到宇宙輻射的威脅之外，航天員還要面對心血管功能障礙、骨質(zhì)丟失、肌肉萎縮、免疫功能下降、內(nèi)分泌功能紊亂、空間運(yùn)動病等多種生理疾病的考驗。不過，值得慶幸的是，經(jīng)過40多年的努力，我國在保障航天員健康和安全方面已經(jīng)開始與俄羅斯、美國、法國等先進(jìn)國家同臺競技。

細(xì)胞成角逐中心

近日，記者在綠樹環(huán)抱的航天醫(yī)學(xué)工程研究所見到了潛心研究航天員健康問題已達(dá)十年的李瑩輝博士。如今，她已是該所空間細(xì)胞分子生物學(xué)研究室主任。

在西北長大的李瑩輝干練中不乏豪爽之氣。她向記者坦言，即將發(fā)射的“神舟”六號和已于2003年10月升空的“神舟”五號飛船因為飛行時間較短，所以由空間環(huán)境的改變而給航天員帶來的困擾還比較少。在短短幾天的飛行中，航天員容易在心血管系統(tǒng)、空間運(yùn)動病等方面產(chǎn)生一些問題，如出現(xiàn)暈厥、面部浮腫、站立能力下降等現(xiàn)象。但是，與未來進(jìn)行更長期的空間探索時面對的挑戰(zhàn)比，這些問題還只是“小菜一碟”。她認(rèn)為，目前航天醫(yī)學(xué)所面臨的最大挑戰(zhàn)是，如何在較長的空間飛行期間，針對空間環(huán)境因素進(jìn)行有效的醫(yī)學(xué)防護(hù)和對抗，將空間環(huán)境對人的影響降低到最小程度。而這一問題同時也是制約人類向更深、更遠(yuǎn)、更高的外層空間探索的瓶頸因素之一。

實際上，俄羅斯、美國、法國、中國在內(nèi)的許多國家已經(jīng)開始圍繞“細(xì)胞”展開該領(lǐng)域的角逐。李瑩輝告訴記者，四十多年的航天實踐證實，無論空間環(huán)境在航天員生理、病理方面的表現(xiàn)如何，其所有作用都是通過細(xì)胞個體、細(xì)胞內(nèi)部及細(xì)胞間的相互作用反映出來的。同時，由于整體條件下存在著多種因素相互制約、相互影響的復(fù)雜調(diào)節(jié)過程，難以確定環(huán)境因素對組織細(xì)胞的直接影響。近年來，人們開始更多地研究這些變化的發(fā)生機(jī)理，特別是空間環(huán)境對細(xì)胞、分子及基因表達(dá)的影響，涉及細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能，增殖、分化，衰老、凋亡，信號傳導(dǎo)和基因表達(dá)調(diào)控等等方面。

“對細(xì)胞的研究將成為未來航天醫(yī)學(xué)的核心之一。”李瑩輝認(rèn)為，“除中國外，其他一些航天大國的研究歷程也對此做了充分的佐證。”據(jù)介紹，在經(jīng)歷了40多年的載人航天醫(yī)學(xué)研究與對抗防護(hù)措施應(yīng)用后，美國、俄羅斯等航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的先行者認(rèn)為，必須在基于對空間環(huán)境導(dǎo)致的醫(yī)學(xué)問題的細(xì)胞、分子損傷本質(zhì)認(rèn)識的基礎(chǔ)上，才能發(fā)展針對性強(qiáng)的有效對抗防護(hù)措施。同時，他們還提出，21世紀(jì)航天醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要目標(biāo)是發(fā)展基于細(xì)胞分子知識的航天員健康在線監(jiān)測、在線防護(hù)、在線診斷和在線治療修復(fù)的戰(zhàn)略和技術(shù)。李瑩輝興奮地告訴記者，在這場競爭激烈的角逐中，中國——這位載人航天領(lǐng)域的后來者，并沒有落于人后。

讓法國人自嘆“stupid”的寶盒

在航天醫(yī)學(xué)工程研究所一間普通的實驗室里，記者看到一個類似小烤箱的盒狀裝置。李瑩輝告訴記者，這是她實驗室十幾年辛勤工作的結(jié)晶——第二代空間細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)SCS II(Space cell culture system)。別看它貌不驚人，可價值數(shù)百萬元呢。

據(jù)介紹，該系統(tǒng)可以搭載在有人或無人飛行任務(wù)以及失重飛機(jī)試驗中，實現(xiàn)細(xì)胞自動培養(yǎng)、細(xì)胞圖像實時記錄、細(xì)胞固定以及細(xì)胞生長環(huán)境監(jiān)測等多種功能。有了這個“寶盒”，就可以將地面上復(fù)雜而龐大的細(xì)胞培養(yǎng)實驗室濃縮整合于可在空間實施的高科技微型實驗室中，為開展空間醫(yī)學(xué)實驗研究提供技術(shù)平臺。

李瑩輝告訴了記者一個有趣的故事。在第一屆由兩國政府進(jìn)行的“中法空間論壇”期間，法方對中方研制的空間細(xì)胞自動培養(yǎng)裝置產(chǎn)生了濃厚興趣。然而，當(dāng)法方代表團(tuán)成員參觀這臺機(jī)器的地面樣機(jī)時，卻說出了一連串的“stupid”，這令中方人員大為吃驚。法方代表一再要求工程師講解得再詳細(xì)一些，原來他們是在感嘆自己的空間實驗裝置為何沒有這樣巧妙的設(shè)計。明白了原委后，現(xiàn)任載人航天辦公室副主任的原所長宿雙寧緊鎖的眉頭頓時化為燦爛的笑容。

李瑩輝透露，在接受記者采訪后，她就將和同事們攜帶該設(shè)備飛赴法國，與法方進(jìn)行失重飛機(jī)搭載合作研究。此次實驗將通過實時重力變化考核這個具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的空間醫(yī)學(xué)細(xì)胞學(xué)實驗系統(tǒng)，為其成為國際公共搭載平臺做進(jìn)一步的準(zhǔn)備。這也是我國空間實驗裝備邁向國際空間平臺的第一步。

從細(xì)胞中破解的密碼

一位從事航天醫(yī)學(xué)研究的法國科學(xué)家告訴李瑩輝，一個在太空中飛行了100天左右的航天員在返回地球15年后，還依然存在骨丟失的情況，而且由此造成的骨骼結(jié)構(gòu)的變化是不可逆轉(zhuǎn)的。近年來的研究還證實，骨丟失甚至?xí)?dǎo)致腎結(jié)石。除此之外，航天員在太空飛行一個月以上，還會造成骨骼肌萎縮、心血管功能障礙、免疫功能下降、內(nèi)分泌紊亂等多種生理病理問題。

李瑩輝告訴記者，針對空間環(huán)境導(dǎo)致的上述嚴(yán)重影響航天員身體健康的生理、病理變化，近年來航天醫(yī)學(xué)工程研究所已系統(tǒng)、深入地研究了其變化發(fā)生、發(fā)展的機(jī)理，建立了一系列具有航天醫(yī)學(xué)特點(diǎn)的實驗?zāi)Ｐ秃脱芯糠椒ǎ瑢崿F(xiàn)了利用先進(jìn)的細(xì)胞分子生物學(xué)技術(shù)對空間實時飛行樣品進(jìn)行分析研究。

由于航天醫(yī)學(xué)研究的特殊針對性(如心肌細(xì)胞、成骨細(xì)胞、免疫細(xì)胞等)和空間醫(yī)學(xué)細(xì)胞學(xué)實驗的復(fù)雜性，需要根據(jù)不同研究目的、不同飛行時間和某個航天員所表現(xiàn)出的特定生理、病理反應(yīng)，進(jìn)行不同信息的采集和提取、樣品預(yù)處理和保存。目前，航天醫(yī)學(xué)工程研究所已經(jīng)研制成功對航天員健康狀況進(jìn)行實時監(jiān)測的原型機(jī)，可以在飛行過程中對航天員的血樣、尿樣和唾液進(jìn)行分析研究。

李瑩輝還告訴記者，針對骨丟失、心血管功能障礙等不同的空間醫(yī)學(xué)問題，航天醫(yī)學(xué)工程研究所還進(jìn)行了藥物、力學(xué)刺激等防護(hù)措施研究。在藥物防護(hù)研究中，經(jīng)過她和同事們的不懈努力，該實驗室已篩選出了幾種改善心肌細(xì)胞功能、提高心肌細(xì)胞收縮力和增強(qiáng)成骨細(xì)胞活性的藥物。這些成果在進(jìn)一步完善后，將有望用于航天員健康防護(hù)，并成為地面相關(guān)醫(yī)學(xué)問題的保健藥物。另外，該所還初步開發(fā)出空間骨丟失對抗儀。該儀器可以通過對腿部的骨骼進(jìn)行短時間刺激，在地面模擬實驗條件下提高骨密度，對抗模擬失重導(dǎo)致的骨丟失。目前進(jìn)一步的開發(fā)工作還在進(jìn)行當(dāng)中。

“破解細(xì)胞秘密將為航天員在太空中的健康和安全提供更多保障?！崩瞵撦x告訴記者，下一步，她們所關(guān)注的焦點(diǎn)將是航天員的重力敏感系統(tǒng)——細(xì)胞骨架系統(tǒng)中的分子表達(dá)與調(diào)控。她們希望，沿著這一線索，能夠發(fā)現(xiàn)航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更廣闊的天地。



“未晚先投宿，雞鳴早看天?！薄对鰪V賢文》中收錄的這聯(lián)對句，高度強(qiáng)調(diào)天時氣象對人的決定性影響，同時是古人旅行經(jīng)驗的集成式總結(jié)。但當(dāng)出行地?fù)Q作遙不可測的太空，人類唯一可以依附、憑藉的只剩自己相對無比渺小的飛行器時，他們又該在哪個時候、用怎樣的方式“看天”？

人類飛天夢想古已有之，但神秘浩瀚的宇宙空間，并沒有非得對人友好的道理。對被地球呵護(hù)得無微不至的人類來說，失重、超重、噪聲、震動、輻射、晝夜節(jié)律改變、狹小的生活環(huán)境，無不對人的生理、心理帶來巨大影響——就在人們決定向太空邁出勇敢的第一步時，他突然發(fā)現(xiàn)，眼前的空間竟是如此險惡；而小心謹(jǐn)慎的探索，一時變得如此重要。

從1992年起，我國載人航天工程穩(wěn)步推進(jìn)，“神舟”飛船陸續(xù)升空，“嫦娥”探月工程也已正式啟動。21世紀(jì)的世界載人航天活動，亦將越來越多種多樣、豐富多彩。如火如荼的載人航天潮，面臨哪些源自空間環(huán)境的影響和挑戰(zhàn)？帶著這個問題，記者采訪了中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心空間環(huán)境預(yù)報中心的幾位資深科技人員。

宇宙空間風(fēng)雨驟

空間環(huán)境通常指地面上幾十公里高度以上廣大的宇宙空間，但目前與人類航天活動關(guān)系最為密切的仍只是日地空間環(huán)境。專家介紹，耀斑等太陽表面活動引起高強(qiáng)度的空間輻射，這種輻射的增強(qiáng)可能表現(xiàn)為等離子體(粒子)，也可能表現(xiàn)為電磁輻射(光)，它們構(gòu)成地球空間環(huán)境形成和擾動的基本外源。而太陽表面、太陽風(fēng)、磁層、電離層和熱層各種瞬時或短時間內(nèi)的狀態(tài)改變，即是目前定義的“空間天氣”。

“空間天氣和地球上的天氣在某種程度上來看是相同的?！笨臻g環(huán)境預(yù)報中心劉四清研究員原來從事空間物理理論探討，2000年起來中心加盟空間環(huán)境應(yīng)用研究。她介紹，和地球上陰、晴、雨、雪、干、濕等天氣一樣，空間天氣也有風(fēng)、雨等現(xiàn)象。不同的是，空間天氣中的“風(fēng)”是高速運(yùn)動的等離子體流，而不像地球上是流動的空氣團(tuán)；空間天氣中的“雨”——例如極光——也由磁層沉降的帶電粒子組成，而不是地球上云霧凝聚成的大小水滴。

現(xiàn)在關(guān)心空間天氣的人，遠(yuǎn)沒有關(guān)心一般意義上天氣的人多，因為受空間天氣直接影響的人畢竟還很少。人類最早知道的空間天氣現(xiàn)象，是原始人類首次看到的北極光。至于太陽風(fēng)的存在，直至1958年才由美國科學(xué)家帕克最后證實，雖然很早以前人們就看到彗星尾巴總是背著太陽，猜想這大概是從太陽“吹”出來的某種物質(zhì)造成。再往后，人們才進(jìn)一步得知太陽活動和地磁事件能對衛(wèi)星操作、導(dǎo)航、極地高空飛行、電力輸送、長途電話通訊、短波通訊、輸油管道系統(tǒng)、地球物理勘探特別是航天飛機(jī)及空間站活動帶來重大影響。

雖然肉眼看來太空中空無一物，但在空間環(huán)境預(yù)報中心葉宗海研究員這樣的空間物理學(xué)家眼中，這里除了深空中的小行星、行星及彗星等“實體”，還充滿了中性氣體、電離氣體、等離子體、各種能量的帶電粒子、種種尺度的流星體和空間碎片，以及引力場、電場、磁場和各種波長的電磁輻射。至于構(gòu)成地球周圍空間環(huán)境、左右區(qū)域內(nèi)空間天氣的“要素”，則有地球表面吸收大部分太陽紫外線和X射線、保護(hù)人類免受輻射侵害的稠密的大氣層；作為地球高層大氣電離部分，由電子、離子和中性粒子構(gòu)成，能量很低的電離層；由超音速太陽風(fēng)與地球磁場相互作用形成、為太陽風(fēng)所包圍的由地磁場起控制作用，為人類阻擋大部分高能帶電粒子的地球磁層；以及源于宇宙各星系、在星際空間高速運(yùn)轉(zhuǎn)的流星體，和時間性、軌道規(guī)則性更差一些的空間碎片等。

受太陽活動的影響，地球周圍空間環(huán)境狀態(tài)不斷變化。太陽活動既有長至11年周期的變化，也有短至十幾分鐘的爆發(fā)過程；表面平靜時，太陽幾乎不發(fā)射高能帶電粒子，但一旦發(fā)生大的太陽爆發(fā)，高強(qiáng)度的高能帶電粒子就充斥空間。太陽活動高低年間，300千米高度上的平均大氣密度可以相差10倍，航天器因受到阻力不同，軌道變化過程和軌道壽命隨之改變。突然的太陽爆發(fā)同樣可能造成大氣密度的急劇上升，例如1981年4月12日，美國哥倫比亞號航天飛機(jī)首次飛行即遭遇大磁暴，軌道下降速度比預(yù)計快60%，幸好攜帶燃料足夠、采取措施及時才幸免于難。此后，美、俄、歐、日等航天組織無不投入巨資，開展空間環(huán)境的預(yù)報工作。

在各類近地空間物質(zhì)中，俗稱“太空垃圾”的空間碎片因具體可見、破壞性強(qiáng)，一直受到人們的廣泛關(guān)注。這些人類空間活動的廢棄物，大到廢棄衛(wèi)星和各類航天器的金屬部件，小到固體發(fā)動機(jī)點(diǎn)火產(chǎn)生的殘渣和粉末，大多漂浮在距地面2萬公里的空間?，F(xiàn)在國外最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡，可以觀測到直徑1厘米左右的碎片，但事實上一顆迎面而來的直徑為0.5毫米的金屬微粒，足以戳穿密封的飛行服，一塊僅有阿司匹林藥片大的殘骸就能將人造衛(wèi)星撞成“殘廢”。

專家介紹，目前可被地面觀測并測定軌道的空間物體有9300多個，據(jù)估計無法被觀測到的、直徑大于1厘米的空間碎片數(shù)量超過11萬個，大于1毫米的超過4000萬個，總數(shù)量正以每年2%～5%的速度遞增，碎片總重量現(xiàn)約3000噸。有科研人員提出，按照空間碎片目前的增長速度，“到2300年任何東西都無法進(jìn)入太空軌道”!

欲往太空困難重

“空間環(huán)境對航天系統(tǒng)的影響，首先體現(xiàn)在對航天器的影響上?！比~宗海介紹，自1957年10月4日人類第一顆人造衛(wèi)星進(jìn)入空間開始，空間環(huán)境對航天系統(tǒng)影響的問題就受到空間界的關(guān)注。隨著空間內(nèi)各類航天器的增多，航天器發(fā)生的故障和異常不斷增加，即使到最近仍有36%的故障和異常是由空間環(huán)境引起的。四十余年的航天歷史表明，日地空間環(huán)境對航天器的制約，簡直達(dá)到“苛刻”的程度。

這種影響具體表現(xiàn)在哪些方面？空間環(huán)境中，除高層大氣的阻力影響航天器的軌道和壽命外，原子氧的剝蝕破壞航天器材料；出現(xiàn)在地球附近的微小流星體，以及來自各種航天器并不斷積累的空間碎片，以各種方式威脅航天器的安全；高能帶電粒子的轟擊，可導(dǎo)致“單粒子事件”和星載材料、器件的性能衰退，太陽能電池輸出功率下降；等離子體能引起航天器表面帶電，嚴(yán)重時電位可高達(dá)2萬伏，放電時的強(qiáng)電流可導(dǎo)致航天器徹底報廢，放電發(fā)出的電磁輻射，也會干擾航天器的工作；太陽發(fā)出的紫外輻射、X射線等高能電磁輻射，使高層大氣溫度增加，改變航天器表面材料的特性，增大大氣阻力，使航天器提前隕落……

劉四清說：“如果平靜時的太陽風(fēng)是‘河流’，那么爆發(fā)時的太陽風(fēng)就是‘洪水’。”事實正是如此，對航行太空的航天員來說，遠(yuǎn)離地球上賴以生存的空氣，僅僅太陽強(qiáng)大的紫外輻射、X射線就會帶來巨大的傷害；更不用提失去地磁場的保護(hù)后，高能帶電粒子輻射為人體帶來的不適感、各種疾患甚至死亡。又例如，航天器在相對稠密的電離層等離子體中運(yùn)行時，航天器后面出現(xiàn)一個密度放空或減低的等離子體尾流區(qū)，當(dāng)航天器出艙在這一區(qū)域活動時，有可能發(fā)生嚴(yán)重的不等量充電，導(dǎo)致生命危險。

顯然，對空間環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報，研究航天系統(tǒng)對它們的影響和應(yīng)對方法，探討危機(jī)來臨前的應(yīng)急措施，以及保護(hù)空間環(huán)境使其免受人類活動污染的辦法，都已成為迫在眉睫的重大課題。葉宗海認(rèn)為，為達(dá)到預(yù)報空間環(huán)境變化的目標(biāo)，必須建立連續(xù)、穩(wěn)定、實時的地基和天基空間環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測內(nèi)容包括太陽電磁輻射流量、太陽表面擾動成像、日冕物質(zhì)拋射，以及太陽風(fēng)的行星際擾動和近地空間的磁強(qiáng)、電離層結(jié)構(gòu)、宇宙線通量等的變化情況。

在具體的業(yè)務(wù)流程上，空間環(huán)境安全保障系統(tǒng)覆蓋航天任務(wù)的全過程。在航天器研制的第一個階段——航天器可行性論證階段，空間環(huán)境影響在航天器軌道優(yōu)選和壽命設(shè)計方面可能成為至關(guān)重要的因素；在方案設(shè)計和制作階段，空間環(huán)境參數(shù)是航天系統(tǒng)特別是生命安全系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)；在航天器的發(fā)射運(yùn)行階段，對任務(wù)安全期的選擇、在軌飛行操作和航天員在軌活動的安全保障、對惡劣環(huán)境的應(yīng)急處理和在軌異常診斷等方面，空間環(huán)境的預(yù)測和監(jiān)視都起到重要作用；在航天器任務(wù)結(jié)束后的總結(jié)階段，對航天器技術(shù)系統(tǒng)和生命系統(tǒng)的設(shè)計評估、異常事后分析等方面，同樣離不開空間環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和空間環(huán)境效應(yīng)分析。

為避免或減少空間環(huán)境對航天活動的危害，世界各主要航天大國積極支持和開展空間環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報工作。1989年8至10月，前蘇聯(lián)計劃發(fā)射兩顆衛(wèi)星，但這段時間太陽發(fā)生一系列大爆發(fā)活動，給近地空間環(huán)境造成劇烈擾動。為避免受到破壞性影響，前蘇聯(lián)推遲了衛(wèi)星發(fā)射。挑戰(zhàn)者事故發(fā)生后，美國宇航局(NASA)開發(fā)出一個航天飛機(jī)的碰撞躲避程序。依據(jù)這一程序，航天飛機(jī)從1989年到1994年2月共收到4次警報，執(zhí)行過3次碰撞躲避操作。

葉宗海透露，美國等航天大國在強(qiáng)大的航天力量背后，都有著一支強(qiáng)有力的、軍民結(jié)合的航天保障支撐隊伍，經(jīng)過多年技術(shù)和資源積累，已經(jīng)具備很強(qiáng)的事前、事后和實時地為航天系統(tǒng)提供空間環(huán)境保障的能力。一個最明顯的例證是：“阿波羅”登月計劃制定之初，NASA就建立了專用的“太陽粒子警報網(wǎng)”，在每次載人飛行時都精心預(yù)報太陽質(zhì)子事件，據(jù)其選擇飛行時機(jī)、制定飛行計劃。這項工作極為成功，盡管當(dāng)時太陽質(zhì)子事件頻繁，但除1972年“阿波羅”16號返回途中未能幸免外，其余9次飛行都成功避開了太陽質(zhì)子事件。

為“神舟”升空保駕

雖然起步相對較晚，我國的空間環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報工作仍然做得有聲有色，為我國航天事業(yè)起到了極好的支撐作用。隸屬于中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心的空間環(huán)境預(yù)報中心，是為我國航天用戶提供空間環(huán)境保障服務(wù)的主要業(yè)務(wù)型機(jī)構(gòu)。在載人航天工程和“863”計劃的系統(tǒng)支持下，空間環(huán)境預(yù)報中心于1992年開始籌建，1998年3月基本建成。經(jīng)過一年多的試運(yùn)行，于1999年11月投入正式運(yùn)行，向國內(nèi)外公開發(fā)布空間環(huán)境預(yù)報，向用戶提供空間環(huán)境常規(guī)預(yù)報和專項預(yù)報服務(wù)。

葉宗海介紹，1997～2002年正值獅子座流星雨33年一次的回歸期，產(chǎn)生這一著名流星雨的母體彗星Tempel-Tuttle回到近日點(diǎn)，由于與地球軌道非常接近，聚集在彗星前后的流星體微粒以高速噴向地球，產(chǎn)生遠(yuǎn)超平時的流星暴。在此期間發(fā)射或運(yùn)行的航天器，勢必要考慮可能來自于流星暴的影響?？臻g環(huán)境預(yù)報中心專家預(yù)測發(fā)現(xiàn)，“神舟”一號飛船原定發(fā)射的1998年11月18日北京時間7：00，正逢獅子座流星暴最強(qiáng)期，而2天后的11月20日7：00流星暴則已結(jié)束。他們據(jù)此建議飛船推遲2天發(fā)射，保障了“神舟”一號的安全運(yùn)行。

雖然“神舟”一號至五號飛船的發(fā)射，正處于第23太陽活動周峰年期間(1999～2003年)，但在中科院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心空間環(huán)境預(yù)報中心科技人員的共同努力下，我國載人航天計劃得到了有力的空間環(huán)境信息保障。除了日常進(jìn)行的研究和準(zhǔn)備，隨著發(fā)射時間的臨近，中心人員的工作越來越緊張：預(yù)定發(fā)射時間前3個月開始，中心就開始提供空間環(huán)境中期預(yù)報；進(jìn)入1個月的倒計時，中心每周提供空間環(huán)境安全期預(yù)報。報告內(nèi)容包括發(fā)射期間可能出現(xiàn)的災(zāi)害性空間環(huán)境事件，及其對飛船可能產(chǎn)生的影響；發(fā)射前一周開始，必須提供每天一次的短期報告，凡有重大情況都須在第一時間向上匯報；飛船升空入軌后，更要派專人24小時值班，報告周期縮短至飛船每飛行5圈的時間。2002年，“神舟”三號留軌艙遭遇大型太陽擾動事件，由于大氣密度增大艙體軌道衰變嚴(yán)重，在空間環(huán)境預(yù)報中心的建議下，有關(guān)部門密切監(jiān)視留軌艙軌道變化情況，并及時對其進(jìn)行了軌道維持。

我國空間環(huán)境預(yù)報事業(yè)開創(chuàng)伊始，資料奇缺，經(jīng)費(fèi)也很欠缺?？臻g環(huán)境預(yù)報中心的科研人員采用了以課題來發(fā)展學(xué)科的方式，從20世紀(jì)90年代初開始，他們先后進(jìn)行了“空間環(huán)境模式”、“大氣”一號氣球衛(wèi)星、“實踐”四號衛(wèi)星等多個課題的研究，終于獲得穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)和研究人員隊伍，帶動新學(xué)科的發(fā)展，同時不斷總結(jié)理論，指導(dǎo)課題中的實踐。目前，我國很多衛(wèi)星都被要求搭載中科院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心研制的空間環(huán)境監(jiān)測儀器。

在空間環(huán)境預(yù)報中心研究員、我國國防科工委“空間碎片行動計劃”首席科學(xué)家都亨等的努力下，我國早已研制出25厘米車載望遠(yuǎn)鏡和65厘米望遠(yuǎn)鏡，利用現(xiàn)有設(shè)備參加了“國際空間碎片協(xié)調(diào)委員會”組織的“隕落期國際聯(lián)盟”，發(fā)現(xiàn)了不少未知碎片；他們建立了小型空間碎片數(shù)據(jù)庫，初步分析出各種來源對空間碎片發(fā)展趨勢的影響；他們掌握了發(fā)射和在軌運(yùn)行的碰撞與預(yù)警技術(shù)，自主研制了空間碎片初級預(yù)警系統(tǒng)；他們掌握了風(fēng)險評估技術(shù)，形成了完整的防護(hù)設(shè)計工作鏈……

今年3月8日，我國專門針對“太空垃圾”的觀測中心——“中國科學(xué)院空間目標(biāo)與碎片觀測研究中心”在中科院紫金山天文臺成立，利用該臺分布全國的觀測點(diǎn)對太空中千千萬萬的碎片進(jìn)行全面監(jiān)測，力爭為我國在空間航天領(lǐng)域建起安全預(yù)警系統(tǒng)?？臻g目標(biāo)與碎片觀測研究中心聚集我國空間碎片研究領(lǐng)域10多名高級專家，研究范圍包括建立小空間碎片數(shù)據(jù)庫，對已發(fā)現(xiàn)的空間垃圾進(jìn)行實時跟蹤監(jiān)測，搜索尚未被發(fā)現(xiàn)的空間垃圾，對航天器發(fā)射和在軌運(yùn)行時可能碰撞的“太空碎片”進(jìn)行預(yù)警技術(shù)研究，并建立風(fēng)險評估體系等。

“神舟”六號發(fā)射在即，空間環(huán)境預(yù)報中心科技人員又早早地忙碌了起來……

替全人遠(yuǎn)航壯行

就人類的空間探測而言，20世紀(jì)的壯舉無疑是“阿波羅”登月計劃，21世紀(jì)則將是載人火星探測。2004年1月14日，美國總統(tǒng)布什提出美國未來太空探測計劃，根據(jù)這一計劃，美國實現(xiàn)載人火星探測的時間定在2030年。載人火星探測的目的和意義主要是其科學(xué)價值，即探明火星上有沒有生命。太陽系九大行星中，火星是除地球外最可能存在生命的行星，這一假設(shè)一旦確認(rèn)，將是科學(xué)上的一大發(fā)現(xiàn)——表明生命在宇宙中是普遍存在的，從而在理論上將導(dǎo)致一場革命。

火星探險工程浩繁、投入巨大，據(jù)估計完成一個載人火星探測計劃約需200億~550億美元。僅從科技角度來看，要完成這一巨大的工程，除太空醫(yī)學(xué)專家任務(wù)繁重，需深入研究長時間太空飛行狀態(tài)下的人體健康保護(hù)、抵御太空輻射、宇航員心理壓力、失重狀態(tài)下血液循環(huán)、荷爾蒙分泌系統(tǒng)及返回地球后對人體重力的重新適應(yīng)等課題外，空間物理學(xué)家們也需加緊對太陽系其它天體的探測和研究。

專家介紹，在對太陽系的開發(fā)和利用中，除了月球和火星外，還應(yīng)該考慮小行星以及一些外層行星的衛(wèi)星。處于火星與木星運(yùn)行軌道中間的小行星帶，包括數(shù)以萬計的小行星。對小行星的探測，主要是要開發(fā)利用它的氫和金屬資源——?dú)淇芍瞥赏七M(jìn)劑，金屬可用來建造火星基地。探測土衛(wèi)六等大型衛(wèi)星，則是因為它們外裹很厚的大氣，環(huán)境條件與地球上出現(xiàn)生命前的環(huán)境極為相似。據(jù)悉，NASA將人類對太陽系的探測分為3個等級：第1級的探測耗時100天左右，如在月面上建立月球站和基地；第2級的探測耗時500~1000天之間，包括對火星和小行星的載人探測；第3級探測耗時2000天以上，即對木衛(wèi)三和土衛(wèi)六的探測。各級探測具體達(dá)成的時間表，目前尚難預(yù)測。

目前，國際上對空間環(huán)境的認(rèn)識深度仍然很淺，研究手段也還遠(yuǎn)不充分，各國對外發(fā)布的信息僅限于太陽活動和地磁場擾動程度，載人航天所需的更直接影響載人航天安全和運(yùn)行管理的空間環(huán)境參數(shù)預(yù)報——例如太陽質(zhì)子事件的強(qiáng)度和在載人航天器軌道上的能譜、通量，在艙內(nèi)外形成的劑量，以及單粒子事件的發(fā)生概率——都需通過專門研究進(jìn)行有針對性的預(yù)報。但讓葉宗海備感自豪的是，我國科技人員仍基于有限的預(yù)報能力，有力地保障了“神舟”飛船的安全性。目前，空間環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報部門主要的數(shù)據(jù)來源，是國內(nèi)國際各類科學(xué)衛(wèi)星和監(jiān)測太陽、地磁活動的有關(guān)地面臺站。他指出，在國家和科技界對航天活動的高度重視下，空間環(huán)境工作一定會得到越來越大的支持，取得越來越快的發(fā)展。屆時專用于空間環(huán)境探測和預(yù)報的業(yè)務(wù)衛(wèi)星完全可能發(fā)射升空。

據(jù)了解，我國空間環(huán)境專家目前仍未將目光延伸到火星，但為配合“嫦娥工程”，對月地環(huán)境的初步分析和研究計劃已經(jīng)提報探月工程中心，受到高度重視。劉四清認(rèn)為，人類目前對空間環(huán)境研究的主要目標(biāo)，仍僅限于認(rèn)識和預(yù)報空間環(huán)境，要獲得在太空環(huán)境內(nèi)自如行動能力，還須寄希望于航天器、宇航服材料和相關(guān)設(shè)計、制造工藝的提高。雖然征服太空仍是一個夢想，但現(xiàn)代科技發(fā)展的加速度越來越大、改善人類生活的能力越來越強(qiáng)，她堅信依靠人類“絕對不該被低估的創(chuàng)造力”，這個夢想實現(xiàn)的時間一定要比現(xiàn)在人們估計的要早得多!