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，載人航天極大擴展了人類活動的疆域，吹響了人類進軍太空的號角。

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軍，到上世紀初張揚“翅膀”飛入大氣層，再到上世紀五六十年代跨進外層空間，遨游太空從夢想成為現實——每一次的跨越，都代表著人類的文化、科學和技術有一個臺階式的躍進。

千百年來，人類對于茫茫太空的追求更是經歷了無數波折。當人類突破地球大氣的屏障，克服地球引力，進入外層空間，從地球之外觀看這顆藍色星球以及茫茫宇宙之時，人類的眼界得到極大的開拓，載人航天使人類認知自身、認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該被遺忘：

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

1961年4月12日，前蘇聯成功地發(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號進行的載人飛行中，前蘇聯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，不僅促進了科學技術與經濟的發(fā)展和社會的進步，而且為人類未來進一步探索宇宙奠定了基礎。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，也有著悲壯與災難：

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

1971年7月，3名前蘇聯宇航員于太空實驗室中工作了創(chuàng)紀錄的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被炸成碎片墜入大西洋，7名機組人員全部遇難。

2003年2月1日，美國“哥倫比亞”號航天飛機在結束了為期16天的太空任務之后，返回地球，但在著陸前發(fā)生意外，航天飛機解體墜毀，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出了寶貴的生命。但無論征程多么兇險，無論路途多么遙遠，載人航天的步伐始終沒有停止。21世紀，美、俄、中、歐盟、日等國家和地區(qū)都加快了載人航天的進程，需要投入巨大人力、物力、財力，而且不時有風險和意外出現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，而且與政治、經濟、軍事、外交等諸多方面有著千絲萬縷的關系?？v觀世界載人航天的發(fā)展，無論是前蘇聯還是美國，從上世紀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，當前蘇聯宇航員加加林乘坐“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，前蘇聯舉國歡慶。加加林頓時成為民族英雄，他不僅對前蘇聯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，前蘇聯似乎一夜之間就成了世界頭號強國。而美國政府失落之余，立刻作出反應，將“登月計劃“作為美國戰(zhàn)勝前蘇聯的國家目標。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，經過近40萬科技專家8個年頭的艱苦努力，終于在1969年實現“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領域的世界領先地位，而且又重新恢復了美國的科技強國形象。

據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今世界格局和國際地位產生著極其重要的政治影響。在科技力方面，載人航天集當今世界航空航天的技術之大成，如果沒有高度發(fā)達的科學技術和科研能力，就不可能發(fā)展載人航天；在經濟力方面，載人航天是世界上最昂貴的科學技術，需要國家大量的資金投入，如果一個國家沒有雄厚的經濟基礎和強勁的經濟能力就不可能發(fā)展載人航天。中國社科院世界經濟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)射和回收是當今中國強大綜合國力的表現。發(fā)展載人航天，是對一個國家綜合國力、科技發(fā)展水平、參與國際事務能力和樹立國家形象的挑戰(zhàn)。中國的經濟、科技等方面如果沒有發(fā)展到一個相當高的程度，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，從而增強民族自尊心、自信心和自豪感，增強民族凝聚力。當“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了世界科技強國、航天強國的行列。

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造，探明地球的資源，勘探潛藏的礦藏、水、地下文物等；可以預測地震、洪水、颶風、火山爆發(fā)、海嘯和其他自然災害，保護人們的生命和財產安全。而太空育種、衛(wèi)星通訊、遠程教育、遠程醫(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，美國和俄羅斯的經驗表明，載人航天事業(yè)的發(fā)展又會反過來帶動國民經濟的發(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、控制技術、自動化技術、信息技術、醫(yī)學、生物技術、環(huán)境工程等基礎學科的發(fā)展，這又反過來促進了科技、經濟的共同發(fā)展。開發(fā)和利用航天科技成果，已經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，就可能導致一個月后千里之遙的北美某地的一場龍卷風，一只直沖九霄的載人飛船產生的中長期效應更是難以預料。沈驥如說，載人航天的巨大實際應用潛力，不僅是美國、俄羅斯、歐盟和其他已經發(fā)展和準備發(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、經濟、科技的世界舞臺。

逐鹿太空：

資源并利益

1967年，聯合國制定并通過了《關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)，才真正擁有外層空間“話語權”，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。

作為人類的生產力、科學技術發(fā)展到一定階段的必然產物，載人航天體現了人類的智慧和創(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入太空的實際動力。沈驥如指出，在月球上發(fā)現一種地球上沒有的元素——氦的同位素氦3，它可以用來進行熱核發(fā)電，足以供給地球幾百萬年，解決能源危機問題。但實際是，現在世界上只有美國曾經成功實現月球登陸，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，在當今各國航天核心技術和應用成果被列為高度機密，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。

逐鹿太空，歸根結底，實力最有發(fā)言權。載人航天的發(fā)展無疑可以促進太空資源的開發(fā)，但對于絕大多數亞非拉發(fā)展中國家，缺乏經濟和科技支撐，載人航天對他們來說還是一個遙遠的夢想，名義上對外層空間資源的擁有權，并未使他們真正獲得多少實際利益。正如當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上建立了生產車間，成功地生產出半導體、各種金屬、光學玻璃、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的產品，俄羅斯(前蘇聯)太空人已在空間站上完成了數萬次科學實驗。據美國媒體報道，“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)化的活動作過預測，21世紀初期，美國空間民用項目的年度總收入可達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、擴展對宇宙和地球的認識的基礎上，和平利用外層空間，促進人類文明和社會發(fā)展，造福全人類。

從可以預見的未來來看，人類現在面臨的資源枯竭、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有的共同態(tài)度。逐鹿太空，真正的贏家不應該是少數科技強國，而是全人類。

攜手并進：

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60年代中國科學家就在跟蹤國外的飛船技術，并開始了技術方案的研究。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，中國的科學家們也在盤算著中國的飛天之路。20世紀70年代初，甚至做出了一艘“曙光”一號載人飛船模型。但由于當時中國經濟基礎相對薄弱，工業(yè)制造及相關工藝水平又低，加上“文革”的動蕩和天災人禍，“曙光”一號最終塵封在一張張的構思草圖中。自此，中國暫時停止了對載人航天的探索，把精力和重點放在各種類型的應用衛(wèi)星方面。

1986年春天，楊嘉墀、陳芳允、王大珩、王淦昌等四位科學家在《關于跟蹤研究外國戰(zhàn)略性高技術發(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志著我國成為世界上第三個能夠獨立開展載人航天飛行活動的國家。據悉，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，其中有兩項特別引人注目：實現載人航天飛行，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、開展深空探測。在目前載人航天已經取得重大突破、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”的探月計劃已經啟動，預計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系，中國工程院院士、中國航天科技集團科技委主任王禮恒認為，載人航天為探月奠定了技術基礎。中國載人航天工程經過十多年的實施，為進行繞月探測奠定了非常好的技術基礎，包括運載火箭系統、應用衛(wèi)星系統、測控系統、發(fā)射場系統等，中國目前都已初具規(guī)模、自成體系。中國科學院院士、我國月球探測工程首席科學家歐陽自遠認為月球探測將成為我國空間科學和技術發(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研究等方面創(chuàng)造的條件和取得的成果，加強系統設計創(chuàng)新和必要的技術攻關，在求實創(chuàng)新的基礎上，實施“又快、又好、又省”的發(fā)展策略，探索更加經濟、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，當務之急是將兩者有機結合起來，避免不必要的重復建設、實現航天資源共享。

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、航天飛機和長久性空間站的道路前進的。現在，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國聯合建造的“國際空間站”就是一個典型，預計到2010年建成，將在其中進行生命科學、空間科學、航天醫(yī)學、微重力加工、商業(yè)產品開發(fā)等一系列的基礎科學和應用開發(fā)研究。今后人類還將建立空間基地，使載人航天器向生產性和服務性方向發(fā)展。

縱觀全球，有60多個國家在從事航天技術的研究。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，對火星進行考察，今后還將發(fā)射若干個探測器對火星的氣候、地質條件進行考察，以便為載人探測做準備。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世紀末開始，大規(guī)模開發(fā)太空資源、開創(chuàng)空間產業(yè)、實現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，太空旅游已經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，隨著載人航天技術的發(fā)展，人類利用太空資源的能力將會不斷增強，人類將通過對太空領域的探索和開發(fā)而實現自身飛躍式發(fā)展?！八枷胗卸噙h，人類就能走多遠”終將成為現實，載人航天會給人類文明、社會的進步和世界的繁榮做出更大的貢獻。



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

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，第一個目標是在2010年前完成國際空間站的組裝任務，實現對俄羅斯、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”，北京航空航天大學宇航學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年航天飛機退役后，新的CEV將具備把航天員和科學家送往國際空間站的能力?！暗@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行一系列探測，為未來登月做準備；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，實現在月球上生活和工作的目標。

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)展的長遠目標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。美國和俄羅斯等國家已達成聯合進行火星探測的協議，并制定了載人火星飛行計劃，目標是今后30年左右實現載人火星登陸。

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、可重復使用的亞軌道飛行器方案并加緊開發(fā)。未來20年內，會有更多的人以旅游者的身份進入太空，太空旅游最終將成為一項產業(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立發(fā)展載人航天技術的第三個國家，”北京航空航天大學宇航學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載人航天的國家。相關專家向記者表示，中國載人航天雖然起步較晚，但一開始就站在了高起點上，并不是從“加加林”時代的飛船起步，也沒有進行亞軌道飛船試驗，實現了跨越式發(fā)展，中國的載人飛船技術在“神舟”五號上已經達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。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濟可靠的運輸工具，研制和發(fā)射空間站。

歐洲、印度、日本，載人航天正在準備

“歐洲、印度、日本等新興航天力量也有意在載人航天領域一顯身手，”陳有榮說。

上個世紀80年代中期，西歐航天技術的發(fā)展開始轉向以載人航天為重點，并繼續(xù)通過國際合作，逐步建立自主的載人航天體系。預計，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輸系統。

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“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行分析；在2020年到2025年實現載人登月；在2030年到2035年間發(fā)射載人火星探測器，實現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，而據“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，負責研制一個日本實驗艙。目前，日本宇宙事業(yè)開發(fā)團已經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)’時期的產物”，中國科學院院士胡文瑞說。上個世紀50年代末開始，美國和前蘇聯這兩個超級大國在載人航天領域展開了這場曠日持久的馬拉松賽?！鞍雮€世紀以來，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，”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，前蘇聯拔得頭籌

“冷戰(zhàn)”時期，前蘇聯領導人赫魯曉夫積極支持蘇聯實施太空計劃。這種背景下，1958年6月5日，前蘇聯科學院院士、火箭飛船總設計師科羅廖夫在為政府起草的《開發(fā)宇宙空間的遠景工作》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“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入地球軌道。

出艙、多人飛行、對接，蘇聯略勝一籌

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

1962年8月12日，前蘇聯發(fā)射的“東方”4號與“東方”3號首次在太空實現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、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。美國實現了自己的首次多人飛行。

1965年3月18日，前蘇聯發(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。前蘇聯又一次在出艙技術上領先。

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動飛行。美國實現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上搶了前蘇聯的先。

“阿波羅計劃”，美國率先登月

在與前蘇聯展開的誰第一個把人送上天的競賽中失利后，美國把眼光轉向了月球。1961年5月25日，美國前總統肯尼迪在國會宣布：在20世紀60年代結束之前，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)、研究機構參加，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、科學和技術上都產生了深遠的影響?！鞍⒉_計劃”所取得的很多技術成果，為后來的航天計劃奠定了基礎。

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

前蘇聯“聯盟”號，最成功的飛船系列

“‘聯盟’號是迄今為止技術最為成熟的飛船系列”，胡文瑞院士說。

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

從20世紀60年代開始，前蘇聯技術人員一直在對聯盟飛船進行改進，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計，聯盟飛船具有很強的適應性，可以執(zhí)行各種任務。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行聯合飛行。到目前為止，前蘇聯和俄羅斯制造的各種型號聯盟飛船已經超過230多艘。從1967年“聯盟”1號首次飛行到今天，近四十年的實踐證明“聯盟”飛船是一種經久耐用、性能良好的運輸飛船。

目前，美國和前蘇聯以前研制的飛船均已被全部淘汰。而“聯盟TM”號飛船是當今世界上仍在繼續(xù)使用的唯一的飛船型號，也是目前國際空間站機組人員和物資的重要運輸工具，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輸工具。

“很高興見到你!”——美蘇“太空中的握手”

20世紀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“聯盟”19號飛船在太空中成功對接，阿波羅飛船兩名航天員進入了聯盟號，聯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。

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，美國的愛與痛

載人飛船之后，美國有了新寵——航天飛機。

1981年4月12日，美國發(fā)射了世界上第一架航天飛機“哥倫比亞”號，航天飛機正式啟用。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”號和“奮進”號航天飛機。

“航天飛機的技術非常先進”，胡文瑞院士說。與飛船相比，“航天飛機有自己的助推器，不需要飛船所必需的運載火箭；飛船降落時，需減速，并且要用到降落傘，而航天飛機可以像飛機一樣滑行”，黃海教授告訴記者。此外，黃教授告訴記者，“航天飛機的體積和容量都比飛船要大，前者可達71立方米，而后者的宇航員艙只有三四立方米左右,在運載人員和貨物方面，航天飛機的優(yōu)勢明顯”，并且，“航天飛機可以重復使用。理論上來講，航天飛機的主發(fā)動機可用50～55次，助推器可用22次之多”。

但這些相對于飛船的優(yōu)點看起來還只是停留在理論水平，“航天飛機的安全性現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”號航天飛機在發(fā)射升空僅73秒后即爆炸，機上7名航天員全部遇難；2003年2月1日，“哥倫比亞”號航天飛機在返航途中解體，悲劇再次上演，機上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，航天飛機的成本極其昂貴，理論上講，一架航天飛機的使用次數必須達到20次以上，平均成本才會降下來，但實際上這個‘20次以上’目前還沒能達到”，胡院士說。

盡管如此，美國航天飛機投入運營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”、完成了無數科學試驗，是目前正在建造中的國際空間站的主要運送工具。

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，充分利用太空獨特的環(huán)境從事多種科學技術研究、試驗與生產等活動”的動力下，陳有榮說，“空間站應運而生”。

1971年4月，前蘇聯成功發(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，而現在正在建設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，預計至2007年全部完成裝配，屆時將達到6～7人長期在軌工作的能力。

空間站的出現和發(fā)展給美蘇長久以來的激烈角逐關系帶來了沖擊，載人航天的發(fā)展歷史中出現了新的氣息，“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號空間站的基礎上，聯合建造起國際空間站。這樣，參與國際空間站建設的國家就有美國、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與大型空間站在軌交會對接的技術，積累了在空間站上長期工作和生活以及處理應急情況的經驗，所取得的成功經驗降低了目前正在組裝的國際空間站裝配和運行中的技術風險。

合作體現在空間站的每一個環(huán)節(jié)里，“空間站機組人員和補給品多年來是靠美國的航天飛機和蘇聯的飛船聯合運輸的”，胡院士告訴記者。

就在“哥倫比亞”號失事3天后，俄羅斯的“進步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。當天俄羅斯官員對美國有線電視新聞網說，俄將在今年發(fā)射6艘“進步”飛船，彌補美國航天飛機停飛的空缺，給建設中的國際空間站運送補給品。俄羅斯外長伊萬諾夫表態(tài)，決不能讓國際空間站成為災難的“受害者”。在此期間，有關國際空間站的建設將全部由俄羅斯承擔，俄羅斯將利用自有的宇宙飛船向國際空間站送去機組人員和補給品。對于俄羅斯通過增加宇宙飛船的發(fā)射以增加運輸能力的計劃，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。對此，觀察家認為，這個動向可能標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的一個契機，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，也許國際空間站現在根本就不存在；如果沒有俄羅斯的“聯盟”號飛船可以利用，一旦美國航天飛機出事，對美國載人航天造成的打擊很可能要比現在嚴重得多。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，他們已經參與了數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)防護的難題，為空投實驗的成功奠定了堅實的研究基礎。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)射成功的紀念品。談起“神舟”飛船，他的話開始滔滔不絕。

據肖華軍介紹，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,這是保證回收的關鍵舉措。正是通過反復的高空空投試驗，才能驗證回收系統的性能。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的研究工作。

要保證空投實驗能夠進行，首先要把重達數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，即用大型運輸機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，由空投人員在高空中將之滑出機艙，以模擬飛船進入大氣層回收的全過程。而對高空空投人員進行安全保障這一任務就交給了空軍航空醫(yī)學研究所。領導們之所以作出這一決定，是空軍航空醫(yī)學研究所幾十年的研究成果在做支撐，而領導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

在萬余米高空進行空投作業(yè)，最大的難點在于空投人員打開艙門時，會直接暴露在高空大氣環(huán)境當中。由于低壓缺氧，空投人員在一分鐘之內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，就要經過半個小時的減壓過程。在完成空投操作后，還要再給艙內增壓后才能返回。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)境對機體的影響及防護已有不少報道，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)境的防護措施則未見報道。國外也沒有絲毫的現實經驗可以借鑒。憑借著空軍航空醫(yī)學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研究。他告訴記者，當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、體液中溶解的氮氣被離析出來，在血管內形成氣泡，栓塞了血管，危及生命安全。根據發(fā)病機理，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)境的低壓艙進行了專項缺氧耐力、高空耐力及耳氣功能體檢。經過一步步地篩選，各項檢查都合格的人員才被確定為空投人員。

在運輸機升空前，將指導空投人員進行吸氧排氮，并對機上供氧、氣密裝置及空投人員所攜帶的氧氣瓶、備份氧氣瓶進行嚴格檢查……在飛機起飛后，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)現空投人員有明顯的缺氧、嚴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措施，才打消了許多空投員對在如此高度進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克服空投難點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險。

其實，對于龐大而復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家，那這就是一個很可能實現的夢想。因為未來的航天員將會從旅行者變?yōu)榭茖W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：自由活動空間有數立方米，艙內溫度在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是先適應太空的生活。

雖然擔當飛行任務的航天員早已經過了嚴格的選拔訓練，但是外太空的生活對他們來說還是一個嚴峻的考驗。太空環(huán)境的特點是高真空、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，承擔航天員系統和飛船系統的環(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計提出醫(yī)學和工效學要求，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。據了解，其具體分工是，飛船系統的環(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、對人體代謝產物進行處理等等在內的環(huán)境因素進行科學的設定，而航天員系統則要負責飛船中的供氣調壓、溫濕度控制、測量控制、水管理、食品管理、通風凈化、煙檢測和防滅火等工作。

據悉，“神舟”六號與“神舟”五號飛船相比，飛船系統的環(huán)境控制和生命保障系統將面臨最大的考驗。因為“神舟”六號的航天員人數將會從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環(huán)境會進行相應的調節(jié)。除此之外，航天員所參與的活動內容也會更趨豐富。在“神舟”五號上，楊利偉只是進行了一些空間適應性實驗，而“神舟”六號的航天員則會在此基礎上更進一步，參與科學試驗操作。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。

琳瑯滿目的科學實驗

有一位科學家曾經作出這樣的論斷：“當今世界，誰占據了空間，誰就控制了地球。”對于空間資源的利用和開發(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，世界各國的科學家們已經利用航天器軌道高度進行了空間對地觀測，并通過形形色色的對地觀測成果，服務于國土海洋陸地資源調查、地球生態(tài)環(huán)境、自然災害、全球氣候和環(huán)境污染監(jiān)測，農業(yè)估產、工業(yè)建設和搶險救災等社會生產活動。其中，太陽常數、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)測系統是我國首次進行的空間地球環(huán)境系統監(jiān)測，對氣象預報、自然災害預測與防護、國家經濟建設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研究，可以獲取在地面上由于重力干擾所無法認知的規(guī)律，因而能夠幫助科學家在探索生命世界、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行的應用研究會越來越多，”那位專家向記者肯定地表示，“所以將來一定會從科學家和工程師中選拔和訓練專職從事空間實驗的航天員?！钡侥菚r，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入科學領域而一展身手了。



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：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致生命垂危，幸而接受了同伴的激光手術和藥物治療才轉危為安。

現實中，航天醫(yī)學專家告訴記者，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、骨質丟失、肌肉萎縮、免疫功能下降、內分泌功能紊亂、空間運動病等多種生理疾病的考驗。不過，值得慶幸的是，經過40多年的努力，我國在保障航天員健康和安全方面已經開始與俄羅斯、美國、法國等先進國家同臺競技。

細胞成角逐中心

近日，記者在綠樹環(huán)抱的航天醫(yī)學工程研究所見到了潛心研究航天員健康問題已達十年的李瑩輝博士。如今，她已是該所空間細胞分子生物學研究室主任。

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、空間運動病等方面產生一些問題，如出現暈厥、面部浮腫、站立能力下降等現象。但是，與未來進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”。她認為，目前航天醫(yī)學所面臨的最大挑戰(zhàn)是，如何在較長的空間飛行期間，針對空間環(huán)境因素進行有效的醫(yī)學防護和對抗，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、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、中國在內的許多國家已經開始圍繞“細胞”展開該領域的角逐。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、病理方面的表現如何，其所有作用都是通過細胞個體、細胞內部及細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、相互影響的復雜調節(jié)過程，難以確定環(huán)境因素對組織細胞的直接影響。近年來，人們開始更多地研究這些變化的發(fā)生機理，特別是空間環(huán)境對細胞、分子及基因表達的影響，涉及細胞結構、功能，增殖、分化，衰老、凋亡，信號傳導和基因表達調控等等方面。

“對細胞的研究將成為未來航天醫(yī)學的核心之一?！崩瞵撦x認為，“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。”據介紹，在經歷了40多年的載人航天醫(yī)學研究與對抗防護措施應用后，美國、俄羅斯等航天醫(yī)學領域的先行者認為，必須在基于對空間環(huán)境導致的醫(yī)學問題的細胞、分子損傷本質認識的基礎上，才能發(fā)展針對性強的有效對抗防護措施。同時，他們還提出，21世紀航天醫(yī)學發(fā)展的重要目標是發(fā)展基于細胞分子知識的航天員健康在線監(jiān)測、在線防護、在線診斷和在線治療修復的戰(zhàn)略和技術。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晶——第二代空間細胞培養(yǎng)系統SCS II(Space cell culture system)。別看它貌不驚人，可價值數百萬元呢。

據介紹，該系統可以搭載在有人或無人飛行任務以及失重飛機試驗中，實現細胞自動培養(yǎng)、細胞圖像實時記錄、細胞固定以及細胞生長環(huán)境監(jiān)測等多種功能。有了這個“寶盒”，就可以將地面上復雜而龐大的細胞培養(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)學實驗研究提供技術平臺。

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行的“中法空間論壇”期間，法方對中方研制的空間細胞自動培養(yǎng)裝置產生了濃厚興趣。然而，當法方代表團成員參觀這臺機器的地面樣機時，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計。明白了原委后，現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備飛赴法國，與法方進行失重飛機搭載合作研究。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權的空間醫(yī)學細胞學實驗系統，為其成為國際公共搭載平臺做進一步的準備。這也是我國空間實驗裝備邁向國際空間平臺的第一步。

從細胞中破解的密碼

一位從事航天醫(yī)學研究的法國科學家告訴李瑩輝，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構的變化是不可逆轉的。近年來的研究還證實，骨丟失甚至會導致腎結石。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)境導致的上述嚴重影響航天員身體健康的生理、病理變化，近年來航天醫(yī)學工程研究所已系統、深入地研究了其變化發(fā)生、發(fā)展的機理，建立了一系列具有航天醫(yī)學特點的實驗模型和研究方法，實現了利用先進的細胞分子生物學技術對空間實時飛行樣品進行分析研究。

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

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)學問題，航天醫(yī)學工程研究所還進行了藥物、力學刺激等防護措施研究。在藥物防護研究中，經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胞功能、提高心肌細胞收縮力和增強成骨細胞活性的藥物。這些成果在進一步完善后，將有望用于航天員健康防護，并成為地面相關醫(yī)學問題的保健藥物。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，對抗模擬失重導致的骨丟失。目前進一步的開發(fā)工作還在進行當中。

“破解細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，她們所關注的焦點將是航天員的重力敏感系統——細胞骨架系統中的分子表達與調控。她們希望，沿著這一線索，能夠發(fā)現航天醫(yī)學領域更廣闊的天地。



“未晚先投宿，雞鳴早看天?！薄对鰪V賢文》中收錄的這聯對句，高度強調天時氣象對人的決定性影響，同時是古人旅行經驗的集成式總結。但當出行地換作遙不可測的太空，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，眼前的空間竟是如此險惡；而小心謹慎的探索，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，“神舟”飛船陸續(xù)升空，“嫦娥”探月工程也已正式啟動。21世紀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院空間科學與應用研究中心空間環(huán)境預報中心的幾位資深科技人員。

宇宙空間風雨驟

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度的空間輻射，這種輻射的增強可能表現為等離子體(粒子)，也可能表現為電磁輻射(光)，它們構成地球空間環(huán)境形成和擾動的基本外源。而太陽表面、太陽風、磁層、電離層和熱層各種瞬時或短時間內的狀態(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。”空間環(huán)境預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、雨等現象。不同的是，空間天氣中的“風”是高速運動的等離子體流，而不像地球上是流動的空氣團；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。

現在關心空間天氣的人，遠沒有關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象，是原始人類首次看到的北極光。至于太陽風的存在，直至1958年才由美國科學家帕克最后證實，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”出來的某種物質造成。再往后，人們才進一步得知太陽活動和地磁事件能對衛(wèi)星操作、導航、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、地球物理勘探特別是航天飛機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)境預報中心葉宗海研究員這樣的空間物理學家眼中，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。至于構成地球周圍空間環(huán)境、左右區(qū)域內空間天氣的“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、離子和中性粒子構成，能量很低的電離層；由超音速太陽風與地球磁場相互作用形成、為太陽風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、在星際空間高速運轉的流星體，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首次飛行即遭遇大磁暴，軌道下降速度比預計快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)境的預報工作。

在各類近地空間物質中，俗稱“太空垃圾”的空間碎片因具體可見、破壞性強，一直受到人們的廣泛關注。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)動機點火產生的殘渣和粉末，大多漂浮在距地面2萬公里的空間?，F在國外最先進的望遠鏡，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，據估計無法被觀測到的、直徑大于1厘米的空間碎片數量超過11萬個，大于1毫米的超過4000萬個，總數量正以每年2%～5%的速度遞增，碎片總重量現約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入太空軌道”!

欲往太空困難重

“空間環(huán)境對航天系統的影響，首先體現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)星進入空間開始，空間環(huán)境對航天系統影響的問題就受到空間界的關注。隨著空間內各類航天器的增多，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，簡直達到“苛刻”的程度。

這種影響具體表現在哪些方面？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，嚴重時電位可高達2萬伏，放電時的強電流可導致航天器徹底報廢，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是‘河流’，那么爆發(fā)時的太陽風就是‘洪水’。”事實正是如此，對航行太空的航天員來說，遠離地球上賴以生存的空氣，僅僅太陽強大的紫外輻射、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行時，航天器后面出現一個密度放空或減低的等離子體尾流區(qū)，當航天器出艙在這一區(qū)域活動時，有可能發(fā)生嚴重的不等量充電，導致生命危險。

顯然，對空間環(huán)境進行監(jiān)測預報，研究航天系統對它們的影響和應對方法，探討危機來臨前的應急措施，以及保護空間環(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。葉宗海認為，為達到預報空間環(huán)境變化的目標，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，監(jiān)測內容包括太陽電磁輻射流量、太陽表面擾動成像、日冕物質拋射，以及太陽風的行星際擾動和近地空間的磁強、電離層結構、宇宙線通量等的變化情況。

在具體的業(yè)務流程上，空間環(huán)境安全保障系統覆蓋航天任務的全過程。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)選和壽命設計方面可能成為至關重要的因素；在方案設計和制作階段，空間環(huán)境參數是航天系統特別是生命安全系統設計的重要依據；在航天器的發(fā)射運行階段，對任務安全期的選擇、在軌飛行操作和航天員在軌活動的安全保障、對惡劣環(huán)境的應急處理和在軌異常診斷等方面，空間環(huán)境的預測和監(jiān)視都起到重要作用；在航天器任務結束后的總結階段，對航天器技術系統和生命系統的設計評估、異常事后分析等方面，同樣離不開空間環(huán)境監(jiān)測數據和空間環(huán)境效應分析。

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)測和預報工作。1989年8至10月，前蘇聯計劃發(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)出一個航天飛機的碰撞躲避程序。依據這一程序，航天飛機從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大的航天力量背后，都有著一支強有力的、軍民結合的航天保障支撐隊伍，經過多年技術和資源積累，已經具備很強的事前、事后和實時地為航天系統提供空間環(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”，在每次載人飛行時都精心預報太陽質子事件，據其選擇飛行時機、制定飛行計劃。這項工作極為成功，盡管當時太陽質子事件頻繁，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。隸屬于中國科學院空間科學與應用研究中心的空間環(huán)境預報中心，是為我國航天用戶提供空間環(huán)境保障服務的主要業(yè)務型機構。在載人航天工程和“863”計劃的系統支持下，空間環(huán)境預報中心于1992年開始籌建，1998年3月基本建成。經過一年多的試運行，于1999年11月投入正式運行，向國內外公開發(fā)布空間環(huán)境預報，向用戶提供空間環(huán)境常規(guī)預報和專項預報服務。

葉宗海介紹，1997～2002年正值獅子座流星雨33年一次的回歸期，產生這一著名流星雨的母體彗星Tempel-Tuttle回到近日點，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，產生遠超平時的流星暴。在此期間發(fā)射或運行的航天器，勢必要考慮可能來自于流星暴的影響?？臻g環(huán)境預報中心專家預測發(fā)現，“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期，而2天后的11月20日7：00流星暴則已結束。他們據此建議飛船推遲2天發(fā)射，保障了“神舟”一號的安全運行。

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與應用研究中心空間環(huán)境預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。除了日常進行的研究和準備，隨著發(fā)射時間的臨近，中心人員的工作越來越緊張：預定發(fā)射時間前3個月開始，中心就開始提供空間環(huán)境中期預報；進入1個月的倒計時，中心每周提供空間環(huán)境安全期預報。報告內容包括發(fā)射期間可能出現的災害性空間環(huán)境事件，及其對飛船可能產生的影響；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重，在空間環(huán)境預報中心的建議下，有關部門密切監(jiān)視留軌艙軌道變化情況，并及時對其進行了軌道維持。

我國空間環(huán)境預報事業(yè)開創(chuàng)伊始，資料奇缺，經費也很欠缺。空間環(huán)境預報中心的科研人員采用了以課題來發(fā)展學科的方式，從20世紀90年代初開始，他們先后進行了“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)定的經費和研究人員隊伍，帶動新學科的發(fā)展，同時不斷總結理論，指導課題中的實踐。目前，我國很多衛(wèi)星都被要求搭載中科院空間科學與應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”首席科學家都亨等的努力下，我國早已研制出25厘米車載望遠鏡和65厘米望遠鏡，利用現有設備參加了“國際空間碎片協調委員會”組織的“隕落期國際聯盟”，發(fā)現了不少未知碎片；他們建立了小型空間碎片數據庫，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)射和在軌運行的碰撞與預警技術，自主研制了空間碎片初級預警系統；他們掌握了風險評估技術，形成了完整的防護設計工作鏈……

今年3月8日，我國專門針對“太空垃圾”的觀測中心——“中國科學院空間目標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對太空中千千萬萬的碎片進行全面監(jiān)測，力爭為我國在空間航天領域建起安全預警系統。空間目標與碎片觀測研究中心聚集我國空間碎片研究領域10多名高級專家，研究范圍包括建立小空間碎片數據庫，對已發(fā)現的空間垃圾進行實時跟蹤監(jiān)測，搜索尚未被發(fā)現的空間垃圾，對航天器發(fā)射和在軌運行時可能碰撞的“太空碎片”進行預警技術研究，并建立風險評估體系等。

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

替全人遠航壯行

就人類的空間探測而言，20世紀的壯舉無疑是“阿波羅”登月計劃，21世紀則將是載人火星探測。2004年1月14日，美國總統布什提出美國未來太空探測計劃，根據這一計劃，美國實現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，這一假設一旦確認，將是科學上的一大發(fā)現——表明生命在宇宙中是普遍存在的，從而在理論上將導致一場革命。

火星探險工程浩繁、投入巨大，據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)學專家任務繁重，需深入研究長時間太空飛行狀態(tài)下的人體健康保護、抵御太空輻射、宇航員心理壓力、失重狀態(tài)下血液循環(huán)、荷爾蒙分泌系統及返回地球后對人體重力的重新適應等課題外，空間物理學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。處于火星與木星運行軌道中間的小行星帶，包括數以萬計的小行星。對小行星的探測，主要是要開發(fā)利用它的氫和金屬資源——氫可制成推進劑，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生命前的環(huán)境極為相似。據悉，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。各級探測具體達成的時間表，目前尚難預測。

目前，國際上對空間環(huán)境的認識深度仍然很淺，研究手段也還遠不充分，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行管理的空間環(huán)境參數預報——例如太陽質子事件的強度和在載人航天器軌道上的能譜、通量，在艙內外形成的劑量，以及單粒子事件的發(fā)生概率——都需通過專門研究進行有針對性的預報。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)測和預報部門主要的數據來源，是國內國際各類科學衛(wèi)星和監(jiān)測太陽、地磁活動的有關地面臺站。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)境探測和預報的業(yè)務衛(wèi)星完全可能發(fā)射升空。

據了解，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提報探月工程中心，受到高度重視。劉四清認為，人類目前對空間環(huán)境研究的主要目標，仍僅限于認識和預報空間環(huán)境，要獲得在太空環(huán)境內自如行動能力，還須寄希望于航天器、宇航服材料和相關設計、制造工藝的提高。雖然征服太空仍是一個夢想，但現代科技發(fā)展的加速度越來越大、改善人類生活的能力越來越強，她堅信依靠人類“絕對不該被低估的創(chuàng)造力”，這個夢想實現的時間一定要比現在人們估計的要早得多!