劉澤康 （北京空間科技信息研究所）

2023年，中國(guó)空間站進(jìn)入為期十年以上的應(yīng)用與發(fā)展階段。一方面，研究人員充分利用空間站目前已配置的艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)柜和艙外載荷，開(kāi)展了空間生命科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)等多領(lǐng)域前沿研究，并取得了相當(dāng)顯著的成果；另一方面，為逐步提升中國(guó)載人航天工程近地軌道綜合能力和技術(shù)水平，通過(guò)統(tǒng)籌載人月球探測(cè)任務(wù)，研究人員正在開(kāi)展航天器研制、空間站升級(jí)、航天員選拔訓(xùn)練等工作。

空間應(yīng)用實(shí)（試）驗(yàn)廣泛開(kāi)展，取得大量國(guó)際先進(jìn)成果

空間站應(yīng)用與發(fā)展階段已經(jīng)歷了兩個(gè)航天員乘組——神舟十五號(hào)航天員乘組與神舟十六號(hào)航天員乘組。神舟十五號(hào)航天員在軌期間，開(kāi)展了多次載荷出艙任務(wù)，8項(xiàng)人因工程技術(shù)研究、28項(xiàng)航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及38項(xiàng)空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)，涵蓋了生命生態(tài)、材料科學(xué)、流體力學(xué)等。

在空間站艙外，載荷出艙是支撐空間站開(kāi)展大規(guī)模艙內(nèi)外科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)的重要功能，航天員已經(jīng)完成了能量粒子探測(cè)器、等離子體原位成像探測(cè)器、空間輻射生物學(xué)暴露實(shí)驗(yàn)裝置等多個(gè)載荷的出艙安裝工作。能量粒子探測(cè)器能夠測(cè)量空間站軌道中各類(lèi)粒子的能量、方向、通量以及它們產(chǎn)生的傳能線(xiàn)密度和輻射劑量率等，從而為空間站安全、航天員出艙、空間材料和生物實(shí)驗(yàn)提供關(guān)鍵參考數(shù)據(jù)。等離子體原位成像探測(cè)器對(duì)空間站軌道等離子體成分、密度、溫度、速度，空間站表面電位，以及空間站軌道等離子體速度和密度的三維空間分布進(jìn)行探測(cè)測(cè)量。從而積累科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，為研究空間環(huán)境對(duì)空間站與航天員造成危害的作用機(jī)理提供重要的依據(jù)，也可為空間站上的科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷提供必要的空間環(huán)境參數(shù)。通過(guò)空間輻射生物學(xué)裝置，我國(guó)首次開(kāi)展了艙外輻射生物學(xué)暴露實(shí)驗(yàn)，將為人體生物體的輻射損傷、遺傳變異，輻射防護(hù)藥品的制備，以及輻射風(fēng)險(xiǎn)生物學(xué)評(píng)估提供服務(wù)，對(duì)我國(guó)航天員在軌長(zhǎng)期生存，載人登月等重要空間計(jì)劃都具有十分重要的意義。

在空間站艙內(nèi)，地面科研人員與航天員密切配合，通過(guò)體系化的空間科學(xué)與應(yīng)用研究和新技術(shù)試驗(yàn)，不斷產(chǎn)出重大科技成果。在燃燒科學(xué)方面，神舟十五號(hào)航天員乘組通過(guò)夢(mèng)天艙燃燒科學(xué)柜中的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，成功執(zhí)行了首次在軌點(diǎn)火測(cè)試，驗(yàn)證了空間站燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能的完備性，以及整體實(shí)驗(yàn)流程的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，為后續(xù)項(xiàng)目順利實(shí)施打下良好基礎(chǔ)。在生命生態(tài)方面，搭載天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船上行的空間站雙光子顯微鏡項(xiàng)目也已開(kāi)展在軌實(shí)驗(yàn)并取得成功，首次在航天飛行過(guò)程中獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像，為未來(lái)開(kāi)展航天員在軌健康監(jiān)測(cè)提供了全新工具。在航天技術(shù)方面，空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置順利完成在軌試驗(yàn)，熱電轉(zhuǎn)換效率等綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。作為航天器電源系統(tǒng)新技術(shù)，斯特林熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能將熱能高效轉(zhuǎn)化為電能，從而減少對(duì)太陽(yáng)能的依賴(lài)，在未來(lái)載人月球及深空探測(cè)任務(wù)中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

空間輻射生物學(xué)裝置出艙

航天員進(jìn)行在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)

此外，我國(guó)首次在軌對(duì)導(dǎo)電環(huán)磨屑產(chǎn)生過(guò)程和團(tuán)簇現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)觀測(cè)，對(duì)后續(xù)改進(jìn)各類(lèi)航天器的空間導(dǎo)電環(huán)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、保證航天器在軌可靠穩(wěn)定運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。我國(guó)首次液態(tài)金屬空間熱管理在軌試驗(yàn)在地面科研人員和航天員的精心操作下，也取得了系列關(guān)鍵技術(shù)成果，該研究在航空航天、先進(jìn)能源、大功率器件等領(lǐng)域有著很高的應(yīng)用價(jià)值。后續(xù)，隨著更多在軌技術(shù)試驗(yàn)成果從空間站不斷傳來(lái)，這些成果將在未來(lái)航天器發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上產(chǎn)生巨大的作用。

面向社會(huì)開(kāi)放空間站資源，最大化發(fā)揮空間站綜合效益

空間站作為國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，是我國(guó)未來(lái)10～15年規(guī)模最大的空間綜合研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，目前已經(jīng)在軌部署了國(guó)際一流的科學(xué)研究與技術(shù)試驗(yàn)設(shè)施，當(dāng)前已具備大規(guī)模開(kāi)展空間科學(xué)研究的能力。因此，中國(guó)載人航天工程面向社會(huì)，通過(guò)多種方式，充分發(fā)揮其在科學(xué)發(fā)展、科普教育等方面的綜合效益，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展。

在推動(dòng)科技發(fā)展方面，中國(guó)載人航天工程面向社會(huì)公開(kāi)發(fā)布載人空間站應(yīng)用及發(fā)展工程科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目征集公告和指南，充分利用天舟貨運(yùn)飛船資源，持續(xù)開(kāi)展項(xiàng)目征集工作，不斷擴(kuò)大項(xiàng)目征集范圍，從而進(jìn)一步發(fā)揮載人航天工程綜合效益，促進(jìn)空間技術(shù)創(chuàng)新研究和航天高科技人才培養(yǎng)。

此外，通過(guò)征集航天育種實(shí)驗(yàn)搭載項(xiàng)目、空間站低成本貨物運(yùn)輸系統(tǒng)總體方案、載人月球車(chē)研制方案和空間站空間科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目等工作，不斷吸收社會(huì)力量參與推動(dòng)科技發(fā)展，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，最終服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)計(jì)民生。

在促進(jìn)科普教育方面，中國(guó)載人航天工程在圓滿(mǎn)完成“三步走”戰(zhàn)略任務(wù)，全面建成中國(guó)空間站之際，面向全社會(huì)舉辦了“逐夢(mèng)寰宇問(wèn)蒼穹——中國(guó)載人航天工程30年成就展”，首次面向社會(huì)公眾全面系統(tǒng)展示中國(guó)載人航天工程30年發(fā)展歷程和建設(shè)成就，重點(diǎn)展示載人航天事業(yè)取得的跨越式發(fā)展和歷史性成就，生動(dòng)展現(xiàn)了廣大航天人特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)的昂揚(yáng)精神風(fēng)貌，引起全社會(huì)的熱烈反響和廣泛關(guān)注。

中國(guó)載人航天工程30年成就展

在2023年中國(guó)航天日期間，中國(guó)載人航天工程開(kāi)展了“天空之鏡”中國(guó)空間站首次慢直播、“日出東方、逐夢(mèng)寰宇”載人航天精神暨全民國(guó)防教育活動(dòng)、致敬航天員——筑夢(mèng)航天主題聯(lián)動(dòng)科普活動(dòng)等各類(lèi)形式多樣、內(nèi)容豐富的科普教育活動(dòng),讓公眾進(jìn)一步了解我國(guó)載人航天事業(yè)，近距離感受我國(guó)航天科技成果，厚植航天夢(mèng)想和愛(ài)國(guó)情懷，激發(fā)了公眾特別是青少年崇尚科學(xué)、探索未知、追逐夢(mèng)想的熱情。

第三批航天員進(jìn)入太空，“新人”逐步成為中堅(jiān)力量

2023年5月30日，空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首個(gè)載人飛行任務(wù)——神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)的航天員乘組順利奔赴天宮，由三位博士組成的“博士乘組”開(kāi)啟了屬于他們的探索太空之旅。此次任務(wù)飛行乘組首次包含了3個(gè)航天員類(lèi)型，其中景海鵬為航天駕駛員，朱楊柱為航天飛行工程師，桂海潮為載荷專(zhuān)家。此外，本次任務(wù)也見(jiàn)證了中國(guó)第三批航天員首次執(zhí)行飛行任務(wù)，航天飛行工程師與載荷專(zhuān)家登上中國(guó)載人航天的舞臺(tái)。

航天飛行工程師是載人航天器上負(fù)責(zé)航天器運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)和維修的航天員，具有較深厚的航天器相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景和工作經(jīng)驗(yàn)，主要承擔(dān)航天器在軌系統(tǒng)/設(shè)備等的安裝調(diào)試、維護(hù)維修等任務(wù)，一般由從事航空航天工程及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)的科研人員中選出。載荷專(zhuān)家是載人航天器上從事空間科學(xué)研究和技術(shù)試驗(yàn)及負(fù)責(zé)有效載荷管理和操作的航天員，一般為某個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家或有特殊專(zhuān)長(zhǎng)的專(zhuān)業(yè)人員，對(duì)其承擔(dān)的空間科學(xué)研究項(xiàng)目或載荷的操作負(fù)責(zé)，一般由從事空間科學(xué)研究及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的科研人員中選出。

神舟十六號(hào)航天員乘組

在空間站進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展階段之際，通過(guò)新增從航空航天工程及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)的科研人員中選出的航天飛行工程師，以及從空間科學(xué)研究及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的科研人員中選出的載荷專(zhuān)家，能夠更好地滿(mǎn)足空間站應(yīng)用與發(fā)展階段繁重的空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)任務(wù)。

目前，神舟十六號(hào)航天員乘組按計(jì)劃正在陸續(xù)開(kāi)展各類(lèi)微重力基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)物理研究進(jìn)入世界前沿；在生命起源領(lǐng)域開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，揭示氨基酸與遺傳密碼子起源的關(guān)系；揭示微重力下定向分化人類(lèi)生殖細(xì)胞成熟的基本規(guī)律，在空間生殖學(xué)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展；開(kāi)展航天技術(shù)領(lǐng)域試驗(yàn)，獲得我國(guó)首批在軌環(huán)境下微生物腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)；開(kāi)展首次空間微藻多藻種培養(yǎng)與靶向熟化試驗(yàn)等?！安┦砍私M”在軌計(jì)劃開(kāi)展的實(shí)（試）驗(yàn)項(xiàng)目涉及多個(gè)領(lǐng)域，工作內(nèi)容可謂相當(dāng)飽和。

載人登月工程已啟動(dòng)實(shí)施，計(jì)劃2030年實(shí)現(xiàn)中國(guó)人登月

隨著中國(guó)空間站全面建成，在高效運(yùn)營(yíng)國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室、滾動(dòng)開(kāi)展大規(guī)?？臻g科學(xué)實(shí)驗(yàn)的前提下，載人登月成為了中國(guó)人探索太空的下一步。

目前，中國(guó)載人月球探測(cè)工程登月階段任務(wù)已啟動(dòng)實(shí)施，總體目標(biāo)是：2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球，開(kāi)展月球科學(xué)考察及相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)，突破掌握載人地月往返、月面短期駐留、人機(jī)聯(lián)合探測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，完成“登、巡、采、研、回”等多重任務(wù)，形成獨(dú)立自主的載人月球探測(cè)能力，推動(dòng)載人航天技術(shù)由近地走向深空的跨越式發(fā)展，深化人類(lèi)對(duì)月球和太陽(yáng)系起源與演化的認(rèn)識(shí)，為月球科學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)智慧。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，中國(guó)載人航天工程現(xiàn)已完成了載人月球探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和方案深化論證，突破了新一代載人飛船、新一代載人運(yùn)載火箭、月面著陸器、登月服等關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有中國(guó)特色的載人登月任務(wù)實(shí)施方案。

目前，我國(guó)載人登月的初步方案是采用兩枚運(yùn)載火箭分別將月面著陸器和載人飛船送至環(huán)月軌道；兩者在環(huán)月軌道交會(huì)對(duì)接，航天員從飛船進(jìn)入月面著陸器；月面著陸器與飛船分離，下降著陸于月面預(yù)定區(qū)域，航天員開(kāi)展科學(xué)考察與樣品采集；航天員乘坐著陸器上升至環(huán)月軌道，與飛船交會(huì)對(duì)接，航天員帶著月球樣品等轉(zhuǎn)移至飛船，飛船與著陸器分離，進(jìn)行月地轉(zhuǎn)移返回地球。

作為用于載人登月工程的新一代載人運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征十號(hào)運(yùn)載火箭目前已初具雛形：三級(jí)半構(gòu)型，箭體直徑5m，地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力約為27t。此外，新一代載人飛船由逃逸塔、返回艙和服務(wù)艙組成，采用模塊化設(shè)計(jì)，適應(yīng)近地、深空等任務(wù)需求。月面著陸器由登月艙和推進(jìn)艙組成，可將2名航天員送達(dá)月面。載人月球車(chē)質(zhì)量約200kg，能承載2名航天員。此外，我國(guó)正在研制的登月服采用半硬式構(gòu)型，單次工作時(shí)間不少于8h，具備支持航天員月面出艙活動(dòng)所需的作業(yè)、行走、攀爬、下蹲、駕車(chē)、人機(jī)協(xié)同等工作能力。

新一代運(yùn)載火箭模型圖

新一代載人飛船模型圖

中國(guó)空間站在轉(zhuǎn)入在軌運(yùn)營(yíng)與發(fā)展階段后，圍繞空間應(yīng)用、綜合效益、國(guó)際合作等方面通盤(pán)謀劃、創(chuàng)新突破、精準(zhǔn)發(fā)力，持續(xù)開(kāi)展一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)驗(yàn)證；充分發(fā)揮空間站科普教育的綜合效益；積極培養(yǎng)后續(xù)執(zhí)行空間站任務(wù)的各類(lèi)型航天員，并且按計(jì)劃有序推進(jìn)載人登月任務(wù)。我們將會(huì)見(jiàn)證中國(guó)載人航天工程在科學(xué)探索和應(yīng)用研究上不斷取得重大成果和突破，讓我們更深入地了解宇宙的奧秘，為人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)創(chuàng)新和發(fā)展的機(jī)遇，并與國(guó)際社會(huì)攜手合作，共同創(chuàng)造未來(lái)太空探索的新篇章。