漫漫飞天路
记者 任黎明
人类的文明史，某种程度上就是一本人类不断探索未知的历史。对未知世界的好奇心和求知欲，使得人类探索的脚步一经启动，再未停歇——从森林到沙漠，从赤道到两极，从陆地到海洋，从地球到太空。在上下求索的过程中，载人航天极大扩展了人类活动的疆域，吹响了人类进军太空的号角。
跨越梦想：
成功与挑战
“两弹一星”元勋、中科院院士王希季多次提到，陆地、海洋、大气层、外层空间是人类活动的四大疆域。人类每进入一个新的环境，都是一件震惊全球的、非常重大的历史事件。从2000多年前，人类离开所熟悉的陆地向海洋进军，到上世纪初张扬“翅膀”飞入大气层，再到上世纪五六十年代跨进外层空间，遨游太空从梦想成为现实——每一次的跨越，都代表着人类的文化、科学和技术有一个台阶式的跃进。
千百年来，人类对于茫茫太空的追求更是经历了无数波折。当人类突破地球大气的屏障，克服地球引力，进入外层空间，从地球之外观看这颗蓝色星球以及茫茫宇宙之时，人类的眼界得到极大的开拓，载人航天使人类认知自身、认知地球乃至整个宇宙的深度更广泛、更深入。
在载人航天的历程中，有这样一些日子不应该被遗忘：
1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，从而为人类进入太空展现了希望。
1961年4月12日，前苏联成功地发射第一艘载人航天器——“东方”号载人飞船，并围绕地球轨道飞行一圈，宇航员尤里·加加林成为第一个进入太空的地球人。
1965年3月18日，在第一艘多人飞船“上升”2号进行的载人飞行中，前苏联宇航员列昂诺夫走出舱外，在舱外活动了23分41秒，成为世界上第一个太空行走的宇航员。
1969年7月20日，美国“阿波罗登月计划”成功实施，登月舱在月球表面着陆。宇航员阿姆斯特朗率先踏上月球荒凉沉寂的土地，月球上留下了人类的足迹。阿姆斯特朗说：“对一个人来说，这是一小步。对人类来说，这是巨大的一步。”
40多年来，世界载人航天的发展取得了辉煌的业绩，不仅促进了科学技术与经济的发展和社会的进步，而且为人类未来进一步探索宇宙奠定了基础。然而，通往太空的道路并不平坦，载人航天成功与掌声的背后，也有着悲壮与灾难：
1967年4月23日，前苏联的“联盟”1号飞船在返回大气层的过程中减速控制系统失灵，从而导致飞船坠毁，宇航员科马罗夫成为世界上第一位在执行空间飞行任务时献身的宇航员。
1971年7月，3名前苏联宇航员于太空实验室中工作了创纪录的24天后，在返回地面的过程中因飞船失压身亡。
1986年1月28日，美国“挑战者”号航天飞机在发射升空73秒钟后突然爆炸，价值12亿美元的航天飞机被炸成碎片坠入大西洋，7名机组人员全部遇难。
2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在结束了为期16天的太空任务之后，返回地球，但在着陆前发生意外，航天飞机解体坠毁，7名宇航员遇难。
40多年来，已先后有20多名宇航员在人类探索宇宙的道路上献出了宝贵的生命。但无论征程多么凶险，无论路途多么遥远，载人航天的步伐始终没有停止。21世纪，美、俄、中、欧盟、日等国家和地区都加快了载人航天的进程，需要投入巨大人力、物力、财力，而且不时有风险和意外出现的载人航天到底对于人类有何吸引力？人类为什么要锲而不舍地发展载人航天呢？
春雷乍响：
意义及影响
载人航天不仅是一个国家科技实力的体现，而且与政治、经济、军事、外交等诸多方面有着千丝万缕的关系。纵观世界载人航天的发展，无论是前苏联还是美国，从上世纪60年代开始都把载人航天作为冷战和争夺世界霸主地位的筹码来发展。1961年，当前苏联宇航员加加林乘坐“东方”号载人飞船安全返回，成为世界上第一个完成太空轨道飞行的宇航员时，前苏联举国欢庆。加加林顿时成为民族英雄，他不仅对前苏联人民是一个极大的精神鼓舞，而且使他们整个国家都感到无比骄傲和自豪，前苏联似乎一夜之间就成了世界头号强国。而美国政府失落之余，立刻作出反应，将“登月计划“作为美国战胜前苏联的国家目标。为此，美国政府投资250亿美元，集中全国最好的科研单位、高等院校和航空航天公司，经过近40万科技专家8个年头的艰苦努力，终于在1969年实现“阿波罗登月计划”。“阿波罗登月计划”的成功不仅确立了美国在航天技术领域的世界领先地位，而且又重新恢复了美国的科技强国形象。
据美国的一份官方报告称，载人航天所取得的各项重大成就仍对当今世界格局和国际地位产生着极其重要的政治影响。在科技力方面，载人航天集当今世界航空航天的技术之大成，如果没有高度发达的科学技术和科研能力，就不可能发展载人航天；在经济力方面，载人航天是世界上最昂贵的科学技术，需要国家大量的资金投入，如果一个国家没有雄厚的经济基础和强劲的经济能力就不可能发展载人航天。中国社科院世界经济与政治研究所国际战略研究室的沈骥如研究员告诉记者，中国“神舟”系列载人飞船的成功发射和回收是当今中国强大综合国力的表现。发展载人航天，是对一个国家综合国力、科技发展水平、参与国际事务能力和树立国家形象的挑战。中国的经济、科技等方面如果没有发展到一个相当高的程度，是无法把人送到太空去的。
发展载人航天可以提高国家声望，从而增强民族自尊心、自信心和自豪感，增强民族凝聚力。当“神舟”五号载人飞船成功发射之时，中华大地犹如春雷乍响，中华民族为自己国家取得的骄人成就而自豪、而骄傲，整个世界再次被中国震惊，为“神舟”瞩目。正如邓小平同志所说过的“没有‘两弹一星’就没有中国的大国地位”一样，某种程度上，拥有载人航天的中国终于真正跨进了世界科技强国、航天强国的行列。
载人航天所具有的巨大军事潜力不容忽视，同时用于和平发展的力量更为显著，沈骥如说，从太空观察地球，可以更深入地了解地球的构造，探明地球的资源，勘探潜藏的矿藏、水、地下文物等；可以预测地震、洪水、飓风、火山爆发、海啸和其他自然灾害，保护人们的生命和财产安全。而太空育种、卫星通讯、远程教育、远程医疗等航天事业带来的新变化，正在影响我们的生活。
回顾载人航天的发展史，美国和俄罗斯的经验表明，载人航天事业的发展又会反过来带动国民经济的发展。载人航天的发展和取得的重大突破可以带动材料技术、控制技术、自动化技术、信息技术、医学、生物技术、环境工程等基础学科的发展，这又反过来促进了科技、经济的共同发展。开发和利用航天科技成果，已经成为衡量一个国家综合国力和文明程度的重要尺度。
亚马孙丛林中的一只蝴蝶轻拍翅膀，就可能导致一个月后千里之遥的北美某地的一场龙卷风，一只直冲九霄的载人飞船产生的中长期效应更是难以预料。沈骥如说，载人航天的巨大实际应用潜力，不仅是美国、俄罗斯、欧盟和其他已经发展和准备发展载人航天国家的长期战略，也是我们振奋中华民族精神，提高国家威望，展示我国政治、经济、科技的世界舞台。
逐鹿太空：
资源并利益
1967年，联合国制定并通过了《关于各国探索和利用外层空间包括月球与其他天体活动所应遵循原则的条约》(简称《外空条约》)，其中明确了外层空间为全人类所共有。但是对于没有能力进入外层空间的国家而言，“共有”只是一句空谈，目前只有那些拥有让航天器进入外层空间的能力，并拥有了让航天器发挥持久作用能力的国家(或集团)，才真正拥有外层空间“话语权”，并凭借其科技能力，在“天”上占有一定的位置和频率，从而获得从陆、海、空三个疆域均难以获得的巨大利益。
作为人类的生产力、科学技术发展到一定阶段的必然产物，载人航天体现了人类的智慧和创造精神。虽然说开拓新的活动天地是人类的天性，但日益紧张的地球资源、外太空的无尽诱惑，外层空间潜在的丰富资源和巨大利益才是吸引人类进入太空的实际动力。沈骥如指出，在月球上发现一种地球上没有的元素——氦的同位素氦3，它可以用来进行热核发电，足以供给地球几百万年，解决能源危机问题。但实际是，现在世界上只有美国曾经成功实现月球登陆，近期又提出2018年重返月球，建立月球基地。俄罗斯、欧盟、中国、日本、印度等也已提出月球探测计划，在当今各国航天核心技术和应用成果被列为高度机密，各自为政的情况下，就算真正开发出同位素氦3这样的能源，到底会有多少地球人能从中受益，还是一个未知数。
逐鹿太空，归根结底，实力最有发言权。载人航天的发展无疑可以促进太空资源的开发，但对于绝大多数亚非拉发展中国家，缺乏经济和科技支撑，载人航天对他们来说还是一个遥远的梦想，名义上对外层空间资源的拥有权，并未使他们真正获得多少实际利益。正如当今世界国家之间贫富差距加大一样，载人航天的发展也是两极化趋势越来越明显，美、俄等航天强国在外层空间资源利用和利益获得上成果显著。利用载人航天器所处的高真空和微重力等特殊环境，美国和俄罗斯都在空间站或航天飞机上建立了生产车间，成功地生产出半导体、各种金属、光学玻璃、陶瓷、超纯蛋白、药品等。目前，美国已列出几十种有能力在太空上生产的产品，俄罗斯(前苏联)太空人已在空间站上完成了数万次科学实验。据美国媒体报道，“阿波罗计划”期间，美国在航天活动中每一美元的投入，都获得了十美元的回报。美国对自己的空间工业化和空间商业化的活动作过预测，21世纪初期，美国空间民用项目的年度总收入可达130亿美元。
按《外空条约》规定，太空资源既然为全人类共有，航天事业带来的利益也应该为全人类共享。中国政府在2000年11月22日发表的《中国的航天》白皮书中明确指出，中国政府一直坚持为了和平目的探索和利用外层空间，使外层空间造福于全人类，在探索外层空间、扩展对宇宙和地球的认识的基础上，和平利用外层空间，促进人类文明和社会发展，造福全人类。
从可以预见的未来来看，人类现在面临的资源枯竭、人口激增等亟待解决的几大问题，只有通过扩大人类生存空间，向外层空间要资源、要空间来解决。而共同开发、和平利用才是人类面对共同的外层空间应有的共同态度。逐鹿太空，真正的赢家不应该是少数科技强国，而是全人类。
携手并进：
载人和探月
中国的载人航天事业起步并不晚，早在20世纪60年代中国科学家就在跟踪国外的飞船技术，并开始了技术方案的研究。在1970年4月成功发射了“东方红”一号卫星后，看到俄、美等国家从卫星上天到载人登天仅仅四年的间隔，中国的科学家们也在盘算着中国的飞天之路。20世纪70年代初，甚至做出了一艘“曙光”一号载人飞船模型。但由于当时中国经济基础相对薄弱，工业制造及相关工艺水平又低，加上“文革”的动荡和天灾人祸，“曙光”一号最终尘封在一张张的构思草图中。自此，中国暂时停止了对载人航天的探索，把精力和重点放在各种类型的应用卫星方面。
1986年春天，杨嘉墀、陈芳允、王大珩、王淦昌等四位科学家在《关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议》中列入了载人航天的研究，由此启动的“863”计划为中国的载人航天开辟了道路。
1992年9月，中国正式启动实施载人航天工程，其核心就是研制“神舟”号载人飞船。此后经过我国科研人员的多年努力，从1999年11月20日，中国自主研制的第一艘试验飞船“神舟”一号成功发射，到2003年1月5日“神舟”四号无人飞船的安全返回，中国载人航天工程成功进行了四次无人飞行试验。
2003年10月15日上午9时整，我国自行研制的“神舟”五号载人飞船在甘肃酒泉卫星发射中心升空，载着我国第一位航天员杨利伟顺利飞入太空。“神舟”五号载人飞船的首飞成功标志着我国成为世界上第三个能够独立开展载人航天飞行活动的国家。据悉，载有两名航天员的“神舟”六号载人飞船也将于近期发射，那将是我国载人航天的又一次盛举。
在2000年11月我国政府发表的《中国的航天》白皮书中，提到我国载人航天工程的近期发展目标，其中有两项特别引人注目：实现载人航天飞行，建立初步配套的载人航天工程研制试验体系；发展空间科学、开展深空探测。在目前载人航天已经取得重大突破、载人航天工程研制实验体系初步建立的情况下，深空探测已经提上我国航天事业发展日程，名为“嫦娥工程”的探月计划已经启动，预计2006年12月发射第一颗月球探测卫星“嫦娥”一号。
谈到“神舟”系列载人航天与探月计划的联系，中国工程院院士、中国航天科技集团科技委主任王礼恒认为，载人航天为探月奠定了技术基础。中国载人航天工程经过十多年的实施，为进行绕月探测奠定了非常好的技术基础，包括运载火箭系统、应用卫星系统、测控系统、发射场系统等，中国目前都已初具规模、自成体系。中国科学院院士、我国月球探测工程首席科学家欧阳自远认为月球探测将成为我国空间科学和技术发展的第三个里程碑。他说，发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是航天活动的三部曲。要充分利用我国在开展人造卫星工程、载人航天工程和空间科学研究等方面创造的条件和取得的成果，加强系统设计创新和必要的技术攻关，在求实创新的基础上，实施“又快、又好、又省”的发展策略，探索更加经济、更加高效的月球探测工程发展道路。王礼恒提醒说，中国同步实施载人航天和探月这两大航天工程，当务之急是将两者有机结合起来，避免不必要的重复建设、实现航天资源共享。
探索无限：
前景与展望
回顾历史，载人航天的发展阶段是沿着载人飞船、试验性空间站、实用性空间站、航天飞机和长久性空间站的道路前进的。现在，载人航天器已由试验性过渡到实用性和研究性，并具有国际化、大型化的特征，目前正在由美国、俄罗斯、日本等16国联合建造的“国际空间站”就是一个典型，预计到2010年建成，将在其中进行生命科学、空间科学、航天医学、微重力加工、商业产品开发等一系列的基础科学和应用开发研究。今后人类还将建立空间基地，使载人航天器向生产性和服务性方向发展。
纵观全球，有60多个国家在从事航天技术的研究。为了在未来的太空中占有一席之地，世界上许多国家不仅制定了雄伟的“重返月球”和“登上火星”的计划，并开展了许多研究、试验与探测。
1991年，美国与俄罗斯就共同制定了一个在2012年远征火星的计划。1997年美国向火星发射了“火星探路者”探测器，对火星进行考察，今后还将发射若干个探测器对火星的气候、地质条件进行考察，以便为载人探测做准备。美国、俄罗斯、日本等国家和欧洲航天局也相继提出了载人登月或月球探测计划。
浩瀚的宇宙像一个巨大的宝库在吸引着人类的注意力，从20世纪末开始，大规模开发太空资源、开创空间产业、实现太空居住等造福人类之举，已逐渐成为航天活动的主旋律。21世纪，太空旅游已经成为个别人豪华的度假选择，月球基地、载人火星登陆将在不久实现，随着载人航天技术的发展，人类利用太空资源的能力将会不断增强，人类将通过对太空领域的探索和开发而实现自身飞跃式发展。“思想有多远，人类就能走多远”终将成为现实，载人航天会给人类文明、社会的进步和世界的繁荣做出更大的贡献。
载人航天：明天会更好
记者 董晓瑞
中国载人航天工程总设计师王永志说过：“长距离的星际旅行尽管在近期还不太现实，但它仍是人类永久的梦想和追求。”采访中，专家们就未来载人航天的几个发展方向发表了观点。
国际空间站。中国国防科技信息中心副研究员陈有荣告诉记者，2004年1月，布什向全世界宣布的“空间探索新计划”中，第一个目标是在2010年前完成国际空间站的组装任务，实现对俄罗斯、欧洲11国、日本、加拿大和巴西等15个合作伙伴国的承诺。国际空间站今后的研究工作将着重关注空间长期飞行对人体的影响。与此同时，俄罗斯等其他国家对国际空间站的热情同样高涨。建成后的空间站重量达420吨，工作寿命10至15年，最多可接纳6～7名航天员。
新一代航天器。美国的航天飞机5年后全部退役，“肯定会有一个新的航天飞行器代替”，北京航空航天大学宇航学院副院长黄海教授说。这种新的航天器被美国称为“载人探索飞船”(CEV)，2008年前开始飞行试验，在2010年航天飞机退役后，新的CEV将具备把航天员和科学家送往国际空间站的能力。“但这种新型载人航天器的主要用途，是将航天员送入地球以外的月球和火星等其他星体”，陈有荣告诉记者。而布什则称，这将是自“阿波罗”飞船问世以来第一种可将人类送入另外一个星球的载人飞船。
月球基地。陈有荣告诉记者，2008年前，美国将利用无人探测器对月球表面进行一系列探测，为未来登月做准备；最早在2015年、最晚不超过2020年重返月球，在月球上建立太空基地，实现在月球上生活和工作的目标。
载人上火星。布什宣布的“空间探索新计划”明确指出，载人航天发展的长远目标是建立月球基地和载人登陆火星，事实上，建立月球基地也正是为载人火星登陆打基础。美国和俄罗斯等国家已达成联合进行火星探测的协议，并制定了载人火星飞行计划，目标是今后30年左右实现载人火星登陆。
星际旅游。陈有荣介绍道，2001年4月28日，世界上首位太空游客、美国富翁蒂托搭乘“联盟”TM32号飞船从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场出发，到国际空间站上旅游观光8天，5月6日返回地面。蒂托此行耗资2000万美元,而他的太空之旅开创了太空旅游的新时代。2002年4月25日～5月5日，世界上第二位太空游客、南非亿万富翁马克·沙特沃斯也在太空度过了10天的时光，其中8天生活和工作在国际空间站上。目前，俄罗斯、美国、日本等国家的许多企业已提出多种低成本、可重复使用的亚轨道飞行器方案并加紧开发。未来20年内，会有更多的人以旅游者的身份进入太空，太空旅游最终将成为一项产业。
载人航天进入多极化时代 新兴航天力量世界瞩目
记者 董晓瑞
“神舟”五号的发射成功和“神舟”六号的即将发射，显然已将原来的美苏两极格局打破，载人航天也由此进入了多极化时代，有专家向记者如是表示。实际上，“除中国外，欧空局(欧洲空间局)、日本、印度等也都在积极谋求载人航天发展，并已有所作为”，中国国防科技信息中心副研究员陈有荣告诉记者，“新兴航天力量不容忽视”。
“神五”，将中国推进载人航天大国之列
“‘神五’的成功发射后，中国成为了世界上可以独立发展载人航天技术的第三个国家，”北京航空航天大学宇航学院副院长黄海教授如是说。
2003年10月，中国首个载人飞船“神舟”五号发射成功，中国成为世界上继美苏之后第三个实现载人航天的国家。相关专家向记者表示，中国载人航天虽然起步较晚，但一开始就站在了高起点上，并不是从“加加林”时代的飞船起步，也没有进行亚轨道飞船试验，实现了跨越式发展，中国的载人飞船技术在“神舟”五号上已经达到国际第三代载人飞船的水平。
在谈到发射“神舟”五号的意义时，美国知名航天政策分析专家约翰·派克向媒体指出，中国作为第一个亚洲国家和第一个发展中国家完成载人航天，不仅显示了中国的国家实力，从而也使中国成为美俄之外的第三股载人航天力量，而这显然将改变该领域国际竞争合作的格局。
今年10月中旬，载2～3人的“神舟”六号发射在即，世人的目光无疑将又一次地投向中国。而不久后的将来，中国在载人航天方面还要走得更远。中国政府早在2000年11月发表的《中国的航天》白皮书就确定了中国若干年航天发展的方向：分三步建立中国的载人航天体系。走完了载人飞行的第一步后，中国将进入载人航天第二步，即空间实验室工程，第三步则是通过研制更经济可靠的运输工具，研制和发射空间站。
欧洲、印度、日本，载人航天正在准备
“欧洲、印度、日本等新兴航天力量也有意在载人航天领域一显身手，”陈有荣说。
上个世纪80年代中期，西欧航天技术的发展开始转向以载人航天为重点，并继续通过国际合作，逐步建立自主的载人航天体系。预计，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运输系统。
2004年2月3日，欧洲航天局(ESA)也正式宣布了先载人登上月球、再载人飞火星的“曙光女神”火星探测计划，这似乎是在同美国同年1月宣布的火星探测计划公开竞争，陈有荣表示。根据“曙光女神”火星探测计划，欧洲将在2011年发射一个火星探测器，采撷半公斤的火星岩石回地球进行分析；在2020年到2025年实现载人登月；在2030年到2035年间发射载人火星探测器，实现欧洲航天员登上这颗红色星球的梦想，寻找生命的迹象。这份计划比美国庞大的“空间探索新计划”更为细致，美国的计划仅仅提出了在2020年之前重返月球以及在2030年左右登陆火星的宽泛目标，而据“曙光女神”计划的主任弗朗克·奥加罗说，为了实施欧洲这一雄心勃勃的火星探测计划，ESA已经制定了“路线图”。
就在中国的“神舟”五号着陆的第二天，印度总理瓦杰帕伊就敦促本国科学家力争用自己的航天器把人送上月球。
另外，日本参与了国际空间站的建造，负责研制一个日本实验舱。目前，日本宇宙事业开发团已经完成了实验舱大部分初期研究及研制工作，而这些工作为的是日本能够研制出自己独立发射的载人航天器。与此同时，日本媒体报道中称，东京计划到2020年把第一艘本国制造的载人飞船送上月球。
一场跑了半个世纪的太空马拉松
记者 董晓瑞
“从根本上来说，载人航天是二战后‘冷战’时期的产物”，中国科学院院士胡文瑞说。上个世纪50年代末开始，美国和前苏联这两个超级大国在载人航天领域展开了这场旷日持久的马拉松赛。“半个世纪以来，这场竞赛中，美苏载人航天计划的制定和实施，为人类探索太空做出了巨大贡献，”中国国防科技信息中心副研究员陈有荣告诉记者。
载人轨道飞行，前苏联拔得头筹
“冷战”时期，前苏联领导人赫鲁晓夫积极支持苏联实施太空计划。这种背景下，1958年6月5日，前苏联科学院院士、火箭飞船总设计师科罗廖夫在为政府起草的《开发宇宙空间的远景工作》中提出：1961～1965年完成能乘2～3人的载人飞船的研制，1962年开始建造国际空间站。至此，前苏联正式开始了载人航天的研究工作。
同年10月7日，美国宇航局(NASA)正式批准“水星”号载人飞船工程。这也是美国宇航局1958年10月1日成立后作出的第一个重大决策。
1961年4月12日，前苏联发射世界第一艘载人飞船“东方”1号，尤里·加加林少校乘“东方”1号飞船绕地球运行一圈。加加林由此成为世界上第一位遨游太空的航天员，前苏联在与美国开展的载人航天竞赛中赢得了世界第一。
1961年5月5日，美国航天员艾伦·B·谢泼德驾驶“水星”MR3飞船进行首次载人亚轨道飞行。1962年2月20日，美国航天员欧约翰·H·格伦中校驾驶“水星”6号飞船绕地球飞行3圈，美国载人航天自此进入地球轨道。
出舱、多人飞行、对接，苏联略胜一筹
“载人轨道飞行之后，在另外两个关键技术——出舱、交会对接方面，前苏联和美国几乎同步。”北京航空航天大学宇航学院副院长黄海教授说。而在多人飞行方面，陈有荣说：“前苏联还是领先了一步。”
1962年8月12日，前苏联发射的“东方”4号与“东方”3号首次在太空实现载人飞船的交会飞行，最近相距5公里。
1964年10月12日，前苏联成功发射了能载3人的第二代载人飞船“上升”1号。这是苏联、也是世界航天史上第一次多人飞行。
1965年3月23日，美国成功发射第二代载人飞船“双子星座”3号，飞船载着美国航天员格里索姆中校和约翰·杨少校。美国实现了自己的首次多人飞行。
1965年3月18日，前苏联发射载有别列亚耶夫、列昂诺夫的“上升”2号飞船。飞行中，列昂诺夫进行了世界航天史上第一次太空行走，他在离飞船5米处活动了12分钟，完成了目视观测、拆卸工作及其他实验。前苏联又一次在出舱技术上领先。
1965年6月3日，美国发射载有航天员麦克迪维特上尉和怀特上尉的“双子星座”4号飞船，怀特到舱外行走21分钟，用喷气装置使自己在太空中机动飞行。美国实现了自己的第一次太空行走。
1966年3月16日，美国发射“双子星座”8号，飞行中首次实现载人飞船与一个名叫“阿金纳”的对接舱体对接。美国终于在空间对接技术上抢了前苏联的先。
“阿波罗计划”，美国率先登月
在与前苏联展开的谁第一个把人送上天的竞赛中失利后，美国把眼光转向了月球。1961年5月25日，美国前总统肯尼迪在国会宣布：在20世纪60年代结束之前，美国要把人送上月球，并安全返回地面。美国开始正式实施举世闻名的“阿波罗载人登月工程计划”。
1969年7月21日2时39分，宇航员阿姆斯特朗搭载“阿波罗”11号登上月球。有资料记载了当时的情景：“阿姆斯特朗一步步地爬下舷梯，到了最后一层，他若有所思地向月面迈出了左脚，轻轻地用穿着月面靴的脚蹭蹭月面。此时是7月21日格林尼治时间2时56分。接着，他使劲踩了一下，既不滑也不下陷，于是右脚也踏上了月面。”从此，阿姆斯特朗的话语——“这对一个人来说，只不过是小小的一步，可是对人类来讲，却是巨大的一步”，被永久地刻在了人类航天史册上。
“阿波罗计划”于1972年12月结束，历时11年，工程耗资255亿美元，40万人和2万多家企业、研究机构参加，迄今为止世界上还没有哪个计划能在规模和资金上超过它。陈有荣告诉记者，它的成功和取得的成就，在政治、科学和技术上都产生了深远的影响。“阿波罗计划”所取得的很多技术成果，为后来的航天计划奠定了基础。
事实上，“50年前，苏联也在做登月计划”，胡文瑞院士告诉记者。但最终，因为种种原因，苏联的登月计划搁浅了。
前苏联“联盟”号，最成功的飞船系列
“‘联盟’号是迄今为止技术最为成熟的飞船系列”，胡文瑞院士说。
“联盟”号飞船是迄今为止前苏联和俄罗斯使用时间最长、发射次数最多的一种航天器，陈有荣说，它对“轨道站”的建立，乃至前苏联整个航天业的发展立下了汗马功劳，作出了巨大贡献。
从20世纪60年代开始，前苏联技术人员一直在对联盟飞船进行改进，使之成为载人飞船中最大的一个家族。由于采用了模块化设计，联盟飞船具有很强的适应性，可以执行各种任务。既能自主长期飞行，为载人航天站接送航天员，在对接后又可作为空间站的一个舱体进行联合飞行。到目前为止，前苏联和俄罗斯制造的各种型号联盟飞船已经超过230多艘。从1967年“联盟”1号首次飞行到今天，近四十年的实践证明“联盟”飞船是一种经久耐用、性能良好的运输飞船。
目前，美国和前苏联以前研制的飞船均已被全部淘汰。而“联盟TM”号飞船是当今世界上仍在继续使用的唯一的飞船型号，也是目前国际空间站机组人员和物资的重要运输工具，并且它没有被淘汰的趋势。不仅如此，美国还计划用它作为未来国际空间站营救航天员的运输工具。
“很高兴见到你!”——美苏“太空中的握手”
20世纪70年代，美苏在载人航天方面有了“第一次的亲密接触”。
1975年7月17日，“阿波罗”18号飞船和“联盟”19号飞船在太空中成功对接，阿波罗飞船两名航天员进入了联盟号，联盟号宇航员列昂诺夫微笑地用英语欢迎：“很高兴见到您!”美苏两国航天员对接中的互访实现。
飞船对接状态保持了两天，共同飞行了45个小时。这次被誉为“太空中的握手”的飞行，是载人航天史上的第一次国际合作，在技术上为航天员救援提供了新的手段，并为未来的太空计划提供了早期样板。
航天飞机，美国的爱与痛
载人飞船之后，美国有了新宠——航天飞机。
1981年4月12日，美国发射了世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号，航天飞机正式启用。此后美国又陆续发射了“挑战者”号、“亚特兰蒂斯”号、“发现”号和“奋进”号航天飞机。
“航天飞机的技术非常先进”，胡文瑞院士说。与飞船相比，“航天飞机有自己的助推器，不需要飞船所必需的运载火箭；飞船降落时，需减速，并且要用到降落伞，而航天飞机可以像飞机一样滑行”，黄海教授告诉记者。此外，黄教授告诉记者，“航天飞机的体积和容量都比飞船要大，前者可达71立方米，而后者的宇航员舱只有三四立方米左右,在运载人员和货物方面，航天飞机的优势明显”，并且，“航天飞机可以重复使用。理论上来讲，航天飞机的主发动机可用50～55次，助推器可用22次之多”。
但这些相对于飞船的优点看起来还只是停留在理论水平，“航天飞机的安全性现在看来还没能很好地解决”，胡院士表示。1986年1月28日，“挑战者”号航天飞机在发射升空仅73秒后即爆炸，机上7名航天员全部遇难；2003年2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机在返航途中解体，悲剧再次上演，机上7名航天员全部遇难。两次事故，令美举国上下哀恸不已。
此外，“相对于飞船，航天飞机的成本极其昂贵，理论上讲，一架航天飞机的使用次数必须达到20次以上，平均成本才会降下来，但实际上这个‘20次以上’目前还没能达到”，胡院士说。
尽管如此，美国航天飞机投入运营20多年来，已成功飞行110多次，在太空部署过卫星、维修过“哈勃”、完成了无数科学试验，是目前正在建造中的国际空间站的主要运送工具。
空间站，合作而非竞争的主题与趋势
人类的航天活动并不满足于飞船和航天飞机在太空中的短暂飞行，“寻求能够在太空长期生活与工作的基地，充分利用太空独特的环境从事多种科学技术研究、试验与生产等活动”的动力下，陈有荣说，“空间站应运而生”。
1971年4月，前苏联成功发射了世界上第一个试验性载人空间站——“礼炮”1号空间站，随后前苏联和俄罗斯相继发射了一系列的“礼炮号”空间站，并于1986年2月至1996年4月发射了“和平号”空间站——世界上第一个长期载人空间站。2003年3月23日，“和平号”在绕地球飞行8万多圈、行程约35亿公里、超期服役近10年后，坠毁在太平洋预定海域。
到目前为止，美国发展并完成了一个太空实验室计划，而现在正在建设和使用之中的则是集聚了多个国家空间力量的国际空间站，预计至2007年全部完成装配，届时将达到6～7人长期在轨工作的能力。
空间站的出现和发展给美苏长久以来的激烈角逐关系带来了冲击，载人航天的发展历史中出现了新的气息，“空间站的主题和趋势，是合作而不是竞争”，黄教授和陈有荣一致表示。
事实上，“国际空间站就是迄今为止最大的一个航天合作计划”，陈有荣说。1993年12月，美国为首的“自由”号空间站合作伙伴正式邀请俄罗斯加盟，在原“自由”号空间站和“和平”2号空间站的基础上，联合建造起国际空间站。这样，参与国际空间站建设的国家就有美国、俄罗斯、欧空局11个国家(德国、法国、意大利、英国、比利时、荷兰、西班牙、丹麦、挪威、瑞典和瑞士)、日本、加拿大和巴西(1997年加入)等16个。
陈有荣介绍说，“和平”号天马行空近17载中，共接待了来自10多个国家和国际组织的航天员100多人次。而美国通过航天飞机与“和平号”的9次对接飞行，使美国共有44名宇航员造访“和平号”，其中有5名宇航员到“和平号”上长期工作和生活，累计时间977天，使美国掌握了航天飞机与大型空间站在轨交会对接的技术，积累了在空间站上长期工作和生活以及处理应急情况的经验，所取得的成功经验降低了目前正在组装的国际空间站装配和运行中的技术风险。
合作体现在空间站的每一个环节里，“空间站机组人员和补给品多年来是靠美国的航天飞机和苏联的飞船联合运输的”，胡院士告诉记者。
就在“哥伦比亚”号失事3天后，俄罗斯的“进步M-47”飞船在拜科努尔航天中心发射，并与国际空间站成功对接。当天俄罗斯官员对美国有线电视新闻网说，俄将在今年发射6艘“进步”飞船，弥补美国航天飞机停飞的空缺，给建设中的国际空间站运送补给品。俄罗斯外长伊万诺夫表态，决不能让国际空间站成为灾难的“受害者”。在此期间，有关国际空间站的建设将全部由俄罗斯承担，俄罗斯将利用自有的宇宙飞船向国际空间站送去机组人员和补给品。对于俄罗斯通过增加宇宙飞船的发射以增加运输能力的计划，美宇航局表示赞赏之余，也表示要更多地投入国际空间站的建设。对此，观察家认为，这个动向可能标志着美国会更重视载人航天事业中合作的一面，这是推动国际空间站建设的一个契机，因为毫无疑问的是，没有合作，国际空间站的未来无法想象。
美国知名航天政策分析专家约翰·派克说：如果美国不决定和俄罗斯等国家合作，也许国际空间站现在根本就不存在；如果没有俄罗斯的“联盟”号飞船可以利用，一旦美国航天飞机出事，对美国载人航天造成的打击很可能要比现在严重得多。派克甚至公开向媒体表示，载人航天发展到目前为止，主题其实就是竞争或者合作，就目前看来，合作而非竞争，不仅仅是空间站的发展主题和趋势，也是国际载人航天发展的趋势。
构筑万米高空上的安全屏障
——记返回舱成功回收的幕后英雄们
记者 计红梅
有人说，这是个浮躁的年代，所有人都想站在聚光灯下，迎接来自四面八方的鲜花。而他们，却以行动告诉我，即使在连张平静的书桌都放不下的时候，也会有人用自己宁静的心灵筑就一方坚实的土地，而不管是否会因此获得掌声。
成功回收的背后
我国西部沙漠深处的莽莽戈壁滩，又一次迎来了一批熟悉的客人。他们就是为了我国“神舟”号飞船安全回收而进行又一次空投实验的航空航天工作者。这其中，就有空军航空医学研究所的研究人员们。为了飞船和航天员能够安全返回，他们已经参与了数十架次的高空空投实验保障，以确保万无一失。
如果不是有人介绍，记者怎么也不会想到，多次获国家和军队科技成果奖励的肖华军研究员，就是眼前这位相貌平平的文职军官。作为空军航空医学研究所航空生理研究室主任，正是他和同事们攻克了在万余米高空空投作业防护的难题，为空投实验的成功奠定了坚实的研究基础。十年的艰苦努力，都隐藏在了“神舟”飞船返回舱安全回收的背后，没有在公众前曝光过一丝一毫。是什么让他们耐得住如此寂寞？
在他整洁的办公室里，记者一眼就看到了一个为星星和飞船所环绕的地球仪。肖华军自豪地说，这是“神舟”五号发射成功的纪念品。谈起“神舟”飞船，他的话开始滔滔不绝。
据肖华军介绍，飞船回收是载人航天飞行成败的最重要环节之一。他们所参与的工作是模拟“神舟”飞船返回舱回收的高空空投试验,这是保证回收的关键举措。正是通过反复的高空空投试验，才能验证回收系统的性能。为了确保高空空投安全保障的万无一失，我国从1995年起就开始启动相关的研究工作。
要保证空投实验能够进行，首先要把重达数吨的模拟返回舱带到高空。在这方面，美国和俄罗斯等国家采取的都是“吊舱”的方式，即用大型运输机将模拟舱吊到万余米的高空，再按动按钮将其放下。而出于成本和时间的考虑，我国当时的决策者们选择了史无前例的一种方式，即将模拟舱放入飞机，由空投人员在高空中将之滑出机舱，以模拟飞船进入大气层回收的全过程。而对高空空投人员进行安全保障这一任务就交给了空军航空医学研究所。领导们之所以作出这一决定，是空军航空医学研究所几十年的研究成果在做支撑，而领导们也对他们的实力给予了充分的信任。而他们对这一信任所作的回报就是十年不懈地研究和试验。
前无古人的路径
在万余米高空进行空投作业，最大的难点在于空投人员打开舱门时，会直接暴露在高空大气环境当中。由于低压缺氧，空投人员在一分钟之内就可能丧失意识甚至失去生命，这种低压危胁不亚于航天员在飞船返回过程中所遭遇的挑战。
要解决这一问题，可以采取“座舱增压”的方法，降低空投人员在舱内暴露的高度。但是在采用这一方法后，空投人员在飞到高空、打开舱门前，就要经过半个小时的减压过程。在完成空投操作后，还要再给舱内增压后才能返回。由此延长的时间无疑会给空投人员带来潜在的生命危险。因此，经过深思熟虑后，他们决定放弃这一方式，提出了高空空投供氧装备保障方案。
在此之前，高空万余米低压缺氧环境对机体的影响及防护已有不少报道，但不增压直接飞到万余米高空时对空投人员暴露在低压环境的防护措施则未见报道。国外也没有丝毫的现实经验可以借鉴。凭借着空军航空医学研究所几十年所积累的研究成果，肖华军他们开始寻找一条前无古人的解决路径。
该研究室副主任郑晓惠也长期参与了此课题的基础研究。他告诉记者，当空投人员在万余米高空直接暴露于低压缺氧环境时，可能遭遇的最大问题是罹患“高空减压病”。而“高空减压病”之所以发生，主要是由于大气压降低，在组织、体液中溶解的氮气被离析出来，在血管内形成气泡，栓塞了血管，危及生命安全。根据发病机理，他们决定采用“吸氧排氮”的方式，并从空投员选拔阶段就开始采取防治措施。
在选择空投员时，他们对候选人员通过模拟高空环境的低压舱进行了专项缺氧耐力、高空耐力及耳气功能体检。经过一步步地筛选，各项检查都合格的人员才被确定为空投人员。
在运输机升空前，将指导空投人员进行吸氧排氮，并对机上供氧、气密装置及空投人员所携带的氧气瓶、备份氧气瓶进行严格检查……在飞机起飞后，他们会通过指挥员密切掌握持续吸氧的空投人员的身体状况，一旦发现空投人员有明显的缺氧、严重胃肠胀气等症状时，就立即通知飞行人员并请示指挥员下降至安全高度。正是这些周密的安全防护措施，才打消了许多空投员对在如此高度进行这样高难度空投作业的思想顾虑，并保证了空投实验中人员的安全。
当记者向该研究室的工作表示敬意时，肖华军诚恳地向记者表示，真正的英雄是那些直接从事高空空投实验的空投人员以及驾驶飞机克服空投难点的飞行员和指挥员们。虽然空投作业总共的飞行时间只有数十分钟，但就是为了这生命长河中短暂的一瞬，空投人员们甘愿冒着付出自己生命的风险。
其实，对于庞大而复杂的载人航天工程而言，还有很多像他们这样在背后默默奉献的人们。而且，其他的幕后英雄们可能还要付出更多。这一切都将铸入中国载人航天史。
航天员：从旅行者到科学家
记者 计红梅
在“神舟”五号飞船一飞冲天之后，航天员的形象在人们心目中陡然高大起来。羡慕航天员的您是否想过，自己有一天也会穿上特制的宇航服飞往外太空呢？如果您是一位身体很棒的科学家，那这就是一个很可能实现的梦想。因为未来的航天员将会从旅行者变为科学家。
刚刚起步的太空生活
一位见证了我国载人航天发展历史的中科院专家向记者透露，航天员在“神舟”飞船上的居住条件还是比较舒适的：自由活动空间有数立方米，舱内温度在20摄氏度左右，湿度则在50%上下。置身于这样一个怡人的环境里，航天员们的首要任务是先适应太空的生活。
虽然担当飞行任务的航天员早已经过了严格的选拔训练，但是外太空的生活对他们来说还是一个严峻的考验。太空环境的特点是高真空、高辐射、低重力。这些既是可利用的空间资源，但又会使航天员不适。针对这些对人体不利的环境因素，承担航天员系统和飞船系统的环境控制与生命保障工作的科研工作者，不仅要对飞船的工程设计提出医学和工效学要求，而且还要创造一个适合于航天员生活和工作的大气环境。据了解，其具体分工是，飞船系统的环控生保工作者要对包括气体的总压、氧分压、二氧化碳分压、温湿度、对人体代谢产物进行处理等等在内的环境因素进行科学的设定，而航天员系统则要负责飞船中的供气调压、温湿度控制、测量控制、水管理、食品管理、通风净化、烟检测和防灭火等工作。
据悉，“神舟”六号与“神舟”五号飞船相比，飞船系统的环境控制和生命保障系统将面临最大的考验。因为“神舟”六号的航天员人数将会从1人增加到2人，而飞行时间也将由21小时变为至少5天。所以航天员所处的舱内环境会进行相应的调节。除此之外，航天员所参与的活动内容也会更趋丰富。在“神舟”五号上，杨利伟只是进行了一些空间适应性实验，而“神舟”六号的航天员则会在此基础上更进一步，参与科学试验操作。那位中科院专家透露，未来的航天员将会成为开展空间实验的主力。
琳琅满目的科学实验
有一位科学家曾经作出这样的论断：“当今世界，谁占据了空间，谁就控制了地球。”对于空间资源的利用和开发，不仅可以直接改善生存环境，还能够为人类开拓新的生存空间。
专家告诉记者，就资源利用而言，航天器轨道高度就是人类开发利用的第一太空要素。截至目前，世界各国的科学家们已经利用航天器轨道高度进行了空间对地观测，并通过形形色色的对地观测成果，服务于国土海洋陆地资源调查、地球生态环境、自然灾害、全球气候和环境污染监测，农业估产、工业建设和抢险救灾等社会生产活动。其中，太阳常数、太阳紫外探测器以及地球辐射收支仪所组成的地球环境监测系统是我国首次进行的空间地球环境系统监测，对气象预报、自然灾害预测与防护、国家经济建设等都能起到重大作用。
另外，由于太空的高洁净、高热、深冷和微重力环境，是地面上难以获得的资源。利用这些资源开展科学研究，可以获取在地面上由于重力干扰所无法认知的规律，因而能够帮助科学家在探索生命世界、开拓新能源、新型材料、新工艺等方面获得意想不到的成果。
“未来我国在飞船上所进行的应用研究会越来越多，”那位专家向记者肯定地表示，“所以将来一定会从科学家和工程师中选拔和训练专职从事空间实验的航天员。”到那时，对奇伟瑰丽、神秘莫测的宇宙感兴趣的人们就可以通过努力进入科学领域而一展身手了。
破解星际旅行中的健康谜题
记者 计红梅
您看过《飞向人马座》这本书吗？凡是阅读过这本科幻小说的读者，一定都会为浩瀚无垠、瑰丽壮观的宇宙景象所陶醉，也会被神秘莫测、惊险传奇的太空旅行所吸引。在这本中国科幻史上划时代的著作中，作者郑文光在描绘轻松、愉快的星际旅行的同时，也提醒人们，太空中处处潜藏杀机：年轻、美丽的女主人公继来就是因为不小心受到宇宙射线的辐射导致生命垂危，幸而接受了同伴的激光手术和药物治疗才转危为安。
现实中，航天医学专家告诉记者，在载人航天的飞行过程中，除了受到宇宙辐射的威胁之外，航天员还要面对心血管功能障碍、骨质丢失、肌肉萎缩、免疫功能下降、内分泌功能紊乱、空间运动病等多种生理疾病的考验。不过，值得庆幸的是，经过40多年的努力，我国在保障航天员健康和安全方面已经开始与俄罗斯、美国、法国等先进国家同台竞技。
细胞成角逐中心
近日，记者在绿树环抱的航天医学工程研究所见到了潜心研究航天员健康问题已达十年的李莹辉博士。如今，她已是该所空间细胞分子生物学研究室主任。
在西北长大的李莹辉干练中不乏豪爽之气。她向记者坦言，即将发射的“神舟”六号和已于2003年10月升空的“神舟”五号飞船因为飞行时间较短，所以由空间环境的改变而给航天员带来的困扰还比较少。在短短几天的飞行中，航天员容易在心血管系统、空间运动病等方面产生一些问题，如出现晕厥、面部浮肿、站立能力下降等现象。但是，与未来进行更长期的空间探索时面对的挑战比，这些问题还只是“小菜一碟”。她认为，目前航天医学所面临的最大挑战是，如何在较长的空间飞行期间，针对空间环境因素进行有效的医学防护和对抗，将空间环境对人的影响降低到最小程度。而这一问题同时也是制约人类向更深、更远、更高的外层空间探索的瓶颈因素之一。
实际上，俄罗斯、美国、法国、中国在内的许多国家已经开始围绕“细胞”展开该领域的角逐。李莹辉告诉记者，四十多年的航天实践证实，无论空间环境在航天员生理、病理方面的表现如何，其所有作用都是通过细胞个体、细胞内部及细胞间的相互作用反映出来的。同时，由于整体条件下存在着多种因素相互制约、相互影响的复杂调节过程，难以确定环境因素对组织细胞的直接影响。近年来，人们开始更多地研究这些变化的发生机理，特别是空间环境对细胞、分子及基因表达的影响，涉及细胞结构、功能，增殖、分化，衰老、凋亡，信号传导和基因表达调控等等方面。
“对细胞的研究将成为未来航天医学的核心之一。”李莹辉认为，“除中国外，其他一些航天大国的研究历程也对此做了充分的佐证。”据介绍，在经历了40多年的载人航天医学研究与对抗防护措施应用后，美国、俄罗斯等航天医学领域的先行者认为，必须在基于对空间环境导致的医学问题的细胞、分子损伤本质认识的基础上，才能发展针对性强的有效对抗防护措施。同时，他们还提出，21世纪航天医学发展的重要目标是发展基于细胞分子知识的航天员健康在线监测、在线防护、在线诊断和在线治疗修复的战略和技术。李莹辉兴奋地告诉记者，在这场竞争激烈的角逐中，中国——这位载人航天领域的后来者，并没有落于人后。
让法国人自叹“stupid”的宝盒
在航天医学工程研究所一间普通的实验室里，记者看到一个类似小烤箱的盒状装置。李莹辉告诉记者，这是她实验室十几年辛勤工作的结晶——第二代空间细胞培养系统SCS II(Space cell culture system)。别看它貌不惊人，可价值数百万元呢。
据介绍，该系统可以搭载在有人或无人飞行任务以及失重飞机试验中，实现细胞自动培养、细胞图像实时记录、细胞固定以及细胞生长环境监测等多种功能。有了这个“宝盒”，就可以将地面上复杂而庞大的细胞培养实验室浓缩整合于可在空间实施的高科技微型实验室中，为开展空间医学实验研究提供技术平台。
李莹辉告诉了记者一个有趣的故事。在第一届由两国政府进行的“中法空间论坛”期间，法方对中方研制的空间细胞自动培养装置产生了浓厚兴趣。然而，当法方代表团成员参观这台机器的地面样机时，却说出了一连串的“stupid”，这令中方人员大为吃惊。法方代表一再要求工程师讲解得再详细一些，原来他们是在感叹自己的空间实验装置为何没有这样巧妙的设计。明白了原委后，现任载人航天办公室副主任的原所长宿双宁紧锁的眉头顿时化为灿烂的笑容。
李莹辉透露，在接受记者采访后，她就将和同事们携带该设备飞赴法国，与法方进行失重飞机搭载合作研究。此次实验将通过实时重力变化考核这个具有我国自主知识产权的空间医学细胞学实验系统，为其成为国际公共搭载平台做进一步的准备。这也是我国空间实验装备迈向国际空间平台的第一步。
从细胞中破解的密码
一位从事航天医学研究的法国科学家告诉李莹辉，一个在太空中飞行了100天左右的航天员在返回地球15年后，还依然存在骨丢失的情况，而且由此造成的骨骼结构的变化是不可逆转的。近年来的研究还证实，骨丢失甚至会导致肾结石。除此之外，航天员在太空飞行一个月以上，还会造成骨骼肌萎缩、心血管功能障碍、免疫功能下降、内分泌紊乱等多种生理病理问题。
李莹辉告诉记者，针对空间环境导致的上述严重影响航天员身体健康的生理、病理变化，近年来航天医学工程研究所已系统、深入地研究了其变化发生、发展的机理，建立了一系列具有航天医学特点的实验模型和研究方法，实现了利用先进的细胞分子生物学技术对空间实时飞行样品进行分析研究。
由于航天医学研究的特殊针对性(如心肌细胞、成骨细胞、免疫细胞等)和空间医学细胞学实验的复杂性，需要根据不同研究目的、不同飞行时间和某个航天员所表现出的特定生理、病理反应，进行不同信息的采集和提取、样品预处理和保存。目前，航天医学工程研究所已经研制成功对航天员健康状况进行实时监测的原型机，可以在飞行过程中对航天员的血样、尿样和唾液进行分析研究。
李莹辉还告诉记者，针对骨丢失、心血管功能障碍等不同的空间医学问题，航天医学工程研究所还进行了药物、力学刺激等防护措施研究。在药物防护研究中，经过她和同事们的不懈努力，该实验室已筛选出了几种改善心肌细胞功能、提高心肌细胞收缩力和增强成骨细胞活性的药物。这些成果在进一步完善后，将有望用于航天员健康防护，并成为地面相关医学问题的保健药物。另外，该所还初步开发出空间骨丢失对抗仪。该仪器可以通过对腿部的骨骼进行短时间刺激，在地面模拟实验条件下提高骨密度，对抗模拟失重导致的骨丢失。目前进一步的开发工作还在进行当中。
“破解细胞秘密将为航天员在太空中的健康和安全提供更多保障。”李莹辉告诉记者，下一步，她们所关注的焦点将是航天员的重力敏感系统——细胞骨架系统中的分子表达与调控。她们希望，沿着这一线索，能够发现航天医学领域更广阔的天地。
太空路上几多难
记者 刘英楠
“未晚先投宿，鸡鸣早看天。”《增广贤文》中收录的这联对句，高度强调天时气象对人的决定性影响，同时是古人旅行经验的集成式总结。但当出行地换作遥不可测的太空，人类唯一可以依附、凭藉的只剩自己相对无比渺小的飞行器时，他们又该在哪个时候、用怎样的方式“看天”？
人类飞天梦想古已有之，但神秘浩瀚的宇宙空间，并没有非得对人友好的道理。对被地球呵护得无微不至的人类来说，失重、超重、噪声、震动、辐射、昼夜节律改变、狭小的生活环境，无不对人的生理、心理带来巨大影响——就在人们决定向太空迈出勇敢的第一步时，他突然发现，眼前的空间竟是如此险恶；而小心谨慎的探索，一时变得如此重要。
从1992年起，我国载人航天工程稳步推进，“神舟”飞船陆续升空，“嫦娥”探月工程也已正式启动。21世纪的世界载人航天活动，亦将越来越多种多样、丰富多彩。如火如荼的载人航天潮，面临哪些源自空间环境的影响和挑战？带着这个问题，记者采访了中国科学院空间科学与应用研究中心空间环境预报中心的几位资深科技人员。
宇宙空间风雨骤
空间环境通常指地面上几十公里高度以上广大的宇宙空间，但目前与人类航天活动关系最为密切的仍只是日地空间环境。专家介绍，耀斑等太阳表面活动引起高强度的空间辐射，这种辐射的增强可能表现为等离子体(粒子)，也可能表现为电磁辐射(光)，它们构成地球空间环境形成和扰动的基本外源。而太阳表面、太阳风、磁层、电离层和热层各种瞬时或短时间内的状态改变，即是目前定义的“空间天气”。
“空间天气和地球上的天气在某种程度上来看是相同的。”空间环境预报中心刘四清研究员原来从事空间物理理论探讨，2000年起来中心加盟空间环境应用研究。她介绍，和地球上阴、晴、雨、雪、干、湿等天气一样，空间天气也有风、雨等现象。不同的是，空间天气中的“风”是高速运动的等离子体流，而不像地球上是流动的空气团；空间天气中的“雨”——例如极光——也由磁层沉降的带电粒子组成，而不是地球上云雾凝聚成的大小水滴。
现在关心空间天气的人，远没有关心一般意义上天气的人多，因为受空间天气直接影响的人毕竟还很少。人类最早知道的空间天气现象，是原始人类首次看到的北极光。至于太阳风的存在，直至1958年才由美国科学家帕克最后证实，虽然很早以前人们就看到彗星尾巴总是背着太阳，猜想这大概是从太阳“吹”出来的某种物质造成。再往后，人们才进一步得知太阳活动和地磁事件能对卫星操作、导航、极地高空飞行、电力输送、长途电话通讯、短波通讯、输油管道系统、地球物理勘探特别是航天飞机及空间站活动带来重大影响。
虽然肉眼看来太空中空无一物，但在空间环境预报中心叶宗海研究员这样的空间物理学家眼中，这里除了深空中的小行星、行星及彗星等“实体”，还充满了中性气体、电离气体、等离子体、各种能量的带电粒子、种种尺度的流星体和空间碎片，以及引力场、电场、磁场和各种波长的电磁辐射。至于构成地球周围空间环境、左右区域内空间天气的“要素”，则有地球表面吸收大部分太阳紫外线和X射线、保护人类免受辐射侵害的稠密的大气层；作为地球高层大气电离部分，由电子、离子和中性粒子构成，能量很低的电离层；由超音速太阳风与地球磁场相互作用形成、为太阳风所包围的由地磁场起控制作用，为人类阻挡大部分高能带电粒子的地球磁层；以及源于宇宙各星系、在星际空间高速运转的流星体，和时间性、轨道规则性更差一些的空间碎片等。
受太阳活动的影响，地球周围空间环境状态不断变化。太阳活动既有长至11年周期的变化，也有短至十几分钟的爆发过程；表面平静时，太阳几乎不发射高能带电粒子，但一旦发生大的太阳爆发，高强度的高能带电粒子就充斥空间。太阳活动高低年间，300千米高度上的平均大气密度可以相差10倍，航天器因受到阻力不同，轨道变化过程和轨道寿命随之改变。突然的太阳爆发同样可能造成大气密度的急剧上升，例如1981年4月12日，美国哥伦比亚号航天飞机首次飞行即遭遇大磁暴，轨道下降速度比预计快60%，幸好携带燃料足够、采取措施及时才幸免于难。此后，美、俄、欧、日等航天组织无不投入巨资，开展空间环境的预报工作。
在各类近地空间物质中，俗称“太空垃圾”的空间碎片因具体可见、破坏性强，一直受到人们的广泛关注。这些人类空间活动的废弃物，大到废弃卫星和各类航天器的金属部件，小到固体发动机点火产生的残渣和粉末，大多漂浮在距地面2万公里的空间。现在国外最先进的望远镜，可以观测到直径1厘米左右的碎片，但事实上一颗迎面而来的直径为0.5毫米的金属微粒，足以戳穿密封的飞行服，一块仅有阿司匹林药片大的残骸就能将人造卫星撞成“残废”。
专家介绍，目前可被地面观测并测定轨道的空间物体有9300多个，据估计无法被观测到的、直径大于1厘米的空间碎片数量超过11万个，大于1毫米的超过4000万个，总数量正以每年2%～5%的速度递增，碎片总重量现约3000吨。有科研人员提出，按照空间碎片目前的增长速度，“到2300年任何东西都无法进入太空轨道”!
欲往太空困难重
“空间环境对航天系统的影响，首先体现在对航天器的影响上。”叶宗海介绍，自1957年10月4日人类第一颗人造卫星进入空间开始，空间环境对航天系统影响的问题就受到空间界的关注。随着空间内各类航天器的增多，航天器发生的故障和异常不断增加，即使到最近仍有36%的故障和异常是由空间环境引起的。四十余年的航天历史表明，日地空间环境对航天器的制约，简直达到“苛刻”的程度。
这种影响具体表现在哪些方面？空间环境中，除高层大气的阻力影响航天器的轨道和寿命外，原子氧的剥蚀破坏航天器材料；出现在地球附近的微小流星体，以及来自各种航天器并不断积累的空间碎片，以各种方式威胁航天器的安全；高能带电粒子的轰击，可导致“单粒子事件”和星载材料、器件的性能衰退，太阳能电池输出功率下降；等离子体能引起航天器表面带电，严重时电位可高达2万伏，放电时的强电流可导致航天器彻底报废，放电发出的电磁辐射，也会干扰航天器的工作；太阳发出的紫外辐射、X射线等高能电磁辐射，使高层大气温度增加，改变航天器表面材料的特性，增大大气阻力，使航天器提前陨落……
刘四清说：“如果平静时的太阳风是‘河流’，那么爆发时的太阳风就是‘洪水’。”事实正是如此，对航行太空的航天员来说，远离地球上赖以生存的空气，仅仅太阳强大的紫外辐射、X射线就会带来巨大的伤害；更不用提失去地磁场的保护后，高能带电粒子辐射为人体带来的不适感、各种疾患甚至死亡。又例如，航天器在相对稠密的电离层等离子体中运行时，航天器后面出现一个密度放空或减低的等离子体尾流区，当航天器出舱在这一区域活动时，有可能发生严重的不等量充电，导致生命危险。
显然，对空间环境进行监测预报，研究航天系统对它们的影响和应对方法，探讨危机来临前的应急措施，以及保护空间环境使其免受人类活动污染的办法，都已成为迫在眉睫的重大课题。叶宗海认为，为达到预报空间环境变化的目标，必须建立连续、稳定、实时的地基和天基空间环境监测系统，监测内容包括太阳电磁辐射流量、太阳表面扰动成像、日冕物质抛射，以及太阳风的行星际扰动和近地空间的磁强、电离层结构、宇宙线通量等的变化情况。
在具体的业务流程上，空间环境安全保障系统覆盖航天任务的全过程。在航天器研制的第一个阶段——航天器可行性论证阶段，空间环境影响在航天器轨道优选和寿命设计方面可能成为至关重要的因素；在方案设计和制作阶段，空间环境参数是航天系统特别是生命安全系统设计的重要依据；在航天器的发射运行阶段，对任务安全期的选择、在轨飞行操作和航天员在轨活动的安全保障、对恶劣环境的应急处理和在轨异常诊断等方面，空间环境的预测和监视都起到重要作用；在航天器任务结束后的总结阶段，对航天器技术系统和生命系统的设计评估、异常事后分析等方面，同样离不开空间环境监测数据和空间环境效应分析。
为避免或减少空间环境对航天活动的危害，世界各主要航天大国积极支持和开展空间环境监测和预报工作。1989年8至10月，前苏联计划发射两颗卫星，但这段时间太阳发生一系列大爆发活动，给近地空间环境造成剧烈扰动。为避免受到破坏性影响，前苏联推迟了卫星发射。挑战者事故发生后，美国宇航局(NASA)开发出一个航天飞机的碰撞躲避程序。依据这一程序，航天飞机从1989年到1994年2月共收到4次警报，执行过3次碰撞躲避操作。
叶宗海透露，美国等航天大国在强大的航天力量背后，都有着一支强有力的、军民结合的航天保障支撑队伍，经过多年技术和资源积累，已经具备很强的事前、事后和实时地为航天系统提供空间环境保障的能力。一个最明显的例证是：“阿波罗”登月计划制定之初，NASA就建立了专用的“太阳粒子警报网”，在每次载人飞行时都精心预报太阳质子事件，据其选择飞行时机、制定飞行计划。这项工作极为成功，尽管当时太阳质子事件频繁，但除1972年“阿波罗”16号返回途中未能幸免外，其余9次飞行都成功避开了太阳质子事件。
为“神舟”升空保驾
虽然起步相对较晚，我国的空间环境监测和预报工作仍然做得有声有色，为我国航天事业起到了极好的支撑作用。隶属于中国科学院空间科学与应用研究中心的空间环境预报中心，是为我国航天用户提供空间环境保障服务的主要业务型机构。在载人航天工程和“863”计划的系统支持下，空间环境预报中心于1992年开始筹建，1998年3月基本建成。经过一年多的试运行，于1999年11月投入正式运行，向国内外公开发布空间环境预报，向用户提供空间环境常规预报和专项预报服务。
叶宗海介绍，1997～2002年正值狮子座流星雨33年一次的回归期，产生这一著名流星雨的母体彗星Tempel-Tuttle回到近日点，由于与地球轨道非常接近，聚集在彗星前后的流星体微粒以高速喷向地球，产生远超平时的流星暴。在此期间发射或运行的航天器，势必要考虑可能来自于流星暴的影响。空间环境预报中心专家预测发现，“神舟”一号飞船原定发射的1998年11月18日北京时间7：00，正逢狮子座流星暴最强期，而2天后的11月20日7：00流星暴则已结束。他们据此建议飞船推迟2天发射，保障了“神舟”一号的安全运行。
虽然“神舟”一号至五号飞船的发射，正处于第23太阳活动周峰年期间(1999～2003年)，但在中科院空间科学与应用研究中心空间环境预报中心科技人员的共同努力下，我国载人航天计划得到了有力的空间环境信息保障。除了日常进行的研究和准备，随着发射时间的临近，中心人员的工作越来越紧张：预定发射时间前3个月开始，中心就开始提供空间环境中期预报；进入1个月的倒计时，中心每周提供空间环境安全期预报。报告内容包括发射期间可能出现的灾害性空间环境事件，及其对飞船可能产生的影响；发射前一周开始，必须提供每天一次的短期报告，凡有重大情况都须在第一时间向上汇报；飞船升空入轨后，更要派专人24小时值班，报告周期缩短至飞船每飞行5圈的时间。2002年，“神舟”三号留轨舱遭遇大型太阳扰动事件，由于大气密度增大舱体轨道衰变严重，在空间环境预报中心的建议下，有关部门密切监视留轨舱轨道变化情况，并及时对其进行了轨道维持。
我国空间环境预报事业开创伊始，资料奇缺，经费也很欠缺。空间环境预报中心的科研人员采用了以课题来发展学科的方式，从20世纪90年代初开始，他们先后进行了“空间环境模式”、“大气”一号气球卫星、“实践”四号卫星等多个课题的研究，终于获得稳定的经费和研究人员队伍，带动新学科的发展，同时不断总结理论，指导课题中的实践。目前，我国很多卫星都被要求搭载中科院空间科学与应用研究中心研制的空间环境监测仪器。
在空间环境预报中心研究员、我国国防科工委“空间碎片行动计划”首席科学家都亨等的努力下，我国早已研制出25厘米车载望远镜和65厘米望远镜，利用现有设备参加了“国际空间碎片协调委员会”组织的“陨落期国际联盟”，发现了不少未知碎片；他们建立了小型空间碎片数据库，初步分析出各种来源对空间碎片发展趋势的影响；他们掌握了发射和在轨运行的碰撞与预警技术，自主研制了空间碎片初级预警系统；他们掌握了风险评估技术，形成了完整的防护设计工作链……
今年3月8日，我国专门针对“太空垃圾”的观测中心——“中国科学院空间目标与碎片观测研究中心”在中科院紫金山天文台成立，利用该台分布全国的观测点对太空中千千万万的碎片进行全面监测，力争为我国在空间航天领域建起安全预警系统。空间目标与碎片观测研究中心聚集我国空间碎片研究领域10多名高级专家，研究范围包括建立小空间碎片数据库，对已发现的空间垃圾进行实时跟踪监测，搜索尚未被发现的空间垃圾，对航天器发射和在轨运行时可能碰撞的“太空碎片”进行预警技术研究，并建立风险评估体系等。
“神舟”六号发射在即，空间环境预报中心科技人员又早早地忙碌了起来……
替全人远航壮行
就人类的空间探测而言，20世纪的壮举无疑是“阿波罗”登月计划，21世纪则将是载人火星探测。2004年1月14日，美国总统布什提出美国未来太空探测计划，根据这一计划，美国实现载人火星探测的时间定在2030年。载人火星探测的目的和意义主要是其科学价值，即探明火星上有没有生命。太阳系九大行星中，火星是除地球外最可能存在生命的行星，这一假设一旦确认，将是科学上的一大发现——表明生命在宇宙中是普遍存在的，从而在理论上将导致一场革命。
火星探险工程浩繁、投入巨大，据估计完成一个载人火星探测计划约需200亿~550亿美元。仅从科技角度来看，要完成这一巨大的工程，除太空医学专家任务繁重，需深入研究长时间太空飞行状态下的人体健康保护、抵御太空辐射、宇航员心理压力、失重状态下血液循环、荷尔蒙分泌系统及返回地球后对人体重力的重新适应等课题外，空间物理学家们也需加紧对太阳系其它天体的探测和研究。
专家介绍，在对太阳系的开发和利用中，除了月球和火星外，还应该考虑小行星以及一些外层行星的卫星。处于火星与木星运行轨道中间的小行星带，包括数以万计的小行星。对小行星的探测，主要是要开发利用它的氢和金属资源——氢可制成推进剂，金属可用来建造火星基地。探测土卫六等大型卫星，则是因为它们外裹很厚的大气，环境条件与地球上出现生命前的环境极为相似。据悉，NASA将人类对太阳系的探测分为3个等级：第1级的探测耗时100天左右，如在月面上建立月球站和基地；第2级的探测耗时500~1000天之间，包括对火星和小行星的载人探测；第3级探测耗时2000天以上，即对木卫三和土卫六的探测。各级探测具体达成的时间表，目前尚难预测。
目前，国际上对空间环境的认识深度仍然很浅，研究手段也还远不充分，各国对外发布的信息仅限于太阳活动和地磁场扰动程度，载人航天所需的更直接影响载人航天安全和运行管理的空间环境参数预报——例如太阳质子事件的强度和在载人航天器轨道上的能谱、通量，在舱内外形成的剂量，以及单粒子事件的发生概率——都需通过专门研究进行有针对性的预报。但让叶宗海备感自豪的是，我国科技人员仍基于有限的预报能力，有力地保障了“神舟”飞船的安全性。目前，空间环境监测和预报部门主要的数据来源，是国内国际各类科学卫星和监测太阳、地磁活动的有关地面台站。他指出，在国家和科技界对航天活动的高度重视下，空间环境工作一定会得到越来越大的支持，取得越来越快的发展。届时专用于空间环境探测和预报的业务卫星完全可能发射升空。
据了解，我国空间环境专家目前仍未将目光延伸到火星，但为配合“嫦娥工程”，对月地环境的初步分析和研究计划已经提报探月工程中心，受到高度重视。刘四清认为，人类目前对空间环境研究的主要目标，仍仅限于认识和预报空间环境，要获得在太空环境内自如行动能力，还须寄希望于航天器、宇航服材料和相关设计、制造工艺的提高。虽然征服太空仍是一个梦想，但现代科技发展的加速度越来越大、改善人类生活的能力越来越强，她坚信依靠人类“绝对不该被低估的创造力”，这个梦想实现的时间一定要比现在人们估计的要早得多! |
联系我们
