3月25日，“神舟”系列飞船第三次成功飞天，航天梦想的逐步实现，再次激发起中国人对太空的无限遐想。广袤的太空，拨动一个古老民族探索未知的最强音；承载万众期望的“神舟”号，凝聚着新时期的“两弹一星”精神，在浩瀚太空，写下中国人的凌云壮志。
“神舟”飞船凝聚着几代航天人的艰辛，是中国科技精英意志和力量的载体，但谁人知晓，“神舟”飞船的“内脏”即有效载荷，构筑了中国科学怎样的基底，隐藏了多少默默创新的人？在我们祝福“神舟”的时候，没有理由不向那些默默塑造“神舟”“心脏”的人们致敬。
并非像一些外国媒体渲染的那样，“神舟”飞天不是要显示中国称霸的野心，她的使命是为中华民族的生存与发展护航，为揭示物质与生命奥秘探路，为人类寻求更佳的生存环境和资源贡献一份力量。在“神舟”飞天的计划中，有一个过去10年一直秘而不宣、经常被媒体简化或回避的话题，那就是“神舟”的应用系统。它是“神舟”真正的“心脏”，是“神舟”使命的真正承载者。
正像过去接受“两弹一星”的研制任务，作为中国科研领域的战略国家队，中国科学院责无旁贷地承担了“神舟”应用系统的研制任务；中国科学院的科学家和技术专家们，再次响应国家的召唤，埋头实验室，一干就是几代人。
一个鲜为人知的机构成立了，它从诞生之日起，就是中国科学院组织与协调各参与单位统一行动的“神经中枢”。这个机构就是中国科学院空间科学与应用总体部。
想必，当“神舟”号一次次不负众望满载而归的时刻，中国探索太空的倡导者、空间计划实施方案的战略决策人、中国空间科学的奠基人、中国科学院学部委员赵九章先生的在天之灵，一定得到了最好的告慰。他的建议和设想不仅一一成为现实，而且步步为营，基础越打越牢。
科学实现梦想
在“神舟”飞天前，根据科技计划实施惯例，每一项任务的执行者必须论述清计划实施的意义及可行性。曾有知情人透露，中国实施载人航天计划，科学家们最需回答清楚的是“我们上去究竟干什么”这个问题。载人航天，任务繁重，耗资巨大，中央在决策时不得不打消每一个可能的疑问。
为了回答这个问题，科学家们用半年时间调研、撰写、准备了一大批报告，然后言简意赅地向中央专委做了汇报。中国的载人航天计划从此诞生。
“神舟”飞天欲何为？国防科技工业集团科技委员会主任、中国航天科技高级顾问、中国科学院院士庄逢甘这样说：“载人航天飞船上天以后，主要还是开展轨道舱内的实验工作，开展的实验应用目标是非常清楚的，具体实验项目大部分由中国科学院来管，比如测量一下地球的资源环境、探索太空资源，其中太空资源指的是微重力、太阳能等。
这些实验表面上看和我们老百姓的生活‘风马牛不相及’，但这些实验的结果最终都是为了更好地为人类服务……”
据介绍，“神舟”进入预定轨道后，中国科学院将利用轨道舱开展多项科学实验活动，其中包括空间材料科学实验、空间生命科学实验，太阳观测、对地观测和空间环境观测实验等。为进行这一系列科学实验活动而装载在“神舟”里的设备，科学家称之为“‘神舟’的有效载荷”，即飞船的应用系统。这个应用系统在执行过程中被细划为15个分系统，共29项任务，分期分批装载于“神舟”一号、“神舟”二号、“神舟”三号上执行任务。
1999年11月20日，“神舟”一号升空后，装载在“神舟”返回舱内的部分应用系统设备，进行了设备在轨加电工程的初次试验；
2001年1月10日，“神舟”二号升空后，应用系统船载设备进行了在轨运行和留轨应用的全部试验，而且应用系统留轨近半年时间内，不论空间天文探测还是空间环境高层大气探测等工作，均取得丰富的太空资料，获得圆满成功；
2002年3月25日，“神舟”三号再次发射成功，应用系统的有效载荷分别安装在“神舟”返回舱、轨道舱和附加段，主要进行了材料科学和生命科学试验，同时穿插进行了部分光学遥感的对地探测等科学活动。
据有关专家介绍，“神舟”三号有效载荷公用设备分系统是应用系统的支持系统，负责有效载荷的配电、数据管理和传输等极其重要的任务；有效载荷中的公用设备分系统将飞船上分散的有效载荷连接起来，构成相对独立的有效载荷系统，为其配电和提供二次电源，进行有效载荷的数据采集、处理、存储和传输，并分发指令，负责信息共享及运行管理，然后通过S波段高速数传信道将获取的科学数据及工程参数传输到地面。
为完成实验工作，专家们除了通过有效载荷获得探测数据外，还包括研制获取数据的135种试验仪器和188件船载设备。
“神舟”一号、二号和三号应用系统研究的总体目标是发展、考验和完善各项观测与试验技术，逐步建立载人空间试验实力，为后续飞船及有人照料空间试验的应用、开展大规模综合性观测和试验积累经验奠定物质基础，为21世纪的空间应用做准备，同时积极利用各项成果，包括阶段成果为国民经济、国防建设和技术进步服务，取得空间应用的初步效应。
在创新中挑战自我
作为工程性科学项目，航天载人计划的总设计师和工程师们考虑的首要问题，是宇航员的安全升空和安全返回，因此要求每一个环节都必须“万无一失”。但“神舟”无疑是多学科、多技术的综合集成体，是科学探索的一部分；而科学探索几乎从未有过一次性成功的先例。正所谓“失败是成功之母”，科学，通常是允许失败的。然而，因为要载人，事关“神舟”的任何科学活动都不许失败。
在有效载荷研制任务中承担了大量工作的中国科学院上海技术物理所研究人员对记者说，“我们的载人航天计划是国家专项工程，花的都是纳税人的钱、百姓的血汗。国家经济并不富有，我们没有更多机会做试验，每一次试验对我们都是珍贵的、难得的。从‘神舟’一号、‘神舟’二号到‘神舟’三号，我们总体遵循确保‘万无一失’的原则，但也没忘记科学上的创新与探索。”中国科学院的科学家肩负国家知识创新工程试点的历史重任，他们抓住每一次机会推动科学向前发展。
据这位研究员回忆，在“神舟”有效载荷四大件中，有一种名称为“中分辨率成像光谱仪”的关键仪器设备，在技术上，上海技术物理所有多年积累。该仪器设备中的红外探测器是探测地面温度的仪器，制造这种仪器以往的原器件一直采取“线型列阵”方式组合，90年代初，国际上提出了新的“面型列阵”组合方案，由88个器件组成4排，每排22个，探测效果可能更好。国外教科书上有基本原理，但没有制造工艺，更没有相关论文发表。
为了采用最新技术，专家们跃跃欲试。可谁能保证技术能按时攻关？谁又能保证“万无一失”？据介绍，以“面型列阵”组装的探测器只能在零下188摄氏度的环境中工作，随之而来的科学问题有制冷、创建制冷环境、注入制冷物质及保证信号质量……这一系列相关科学问题如何解决？能否解决？而且航天载人计划自启动之日，各项研究工作就已进入倒记时状态，攻关变数与时间表之间能否保持一致？未知数如此之多，怎么办？
如果仅考虑有效载荷测量任务的顺利进行和“万无一失”原则，中国科学院上海技术物理所采用“线型列阵”方案制造这种器件没有任何负担，可以轻轻松松完成任务。但科学家和技术专家们不想让这个理由成为自己放弃向世界前沿问题挑战的机会，每一次创新对他们来说都难以割舍。最终，他们还是在得到批准后采用了“面型列阵”方案。
尽管“面型列阵”方案中技术风险与投资风险并存，但为了掌握国际上最先进的探测技术，技术物理所科研人员认为，他们的冒险是值得的。于是，他们开始了8年的探索与追寻。时至今天，他们闯关的每一个细节都清晰地留在记忆中：制冷量如何设置的、振动如何解除的、电磁干扰是怎样避免的、漏气问题是如何解决的、可靠性和长寿命是怎样保证的……关关难过关关过。终于，在2001年，他们研发出目前国际上最高端的红外探测仪器，并成功安装在“神舟”三号的胸腔。据透露，这类仪器，发达国家当前仍在禁运之列。
正因科学家们所具备的自我挑战精神和创新能力，“神舟”飞船应用系统拥有了诸多最先进的设备。据介绍，除中分辨率成像光谱仪外，应用系统中还有以1553B总线为基础的分布数据管理系统等等。MIL-STD-1553B是一种串行多路数据总线标准，在空间飞行器上得到了愈来愈多的应用。它最初由美国空军用于飞机航空电子系统，目前已广泛应用于美国和欧洲海、陆、空三军，而且正在成为一种国际标准。中国科学院研制的1553B总线与目前欧空局的哥伦布轨道设备舱所采用的神经系统有许多相似之处。
科学家们做了一个粗略的统计，在中国科学院上海技术物理所承担的任务中，这类研究就不下5项，而整个有效载荷研制过程中有多少这样的事例，难记其数，也无人在意。
研制期间，不知有多少专家退休了，有多少技术人员的黑发悄悄变成了白发，又有多少年轻人通过攻关获得迅速成长。虽然他们为“神舟”的有效载荷贡献了全部智慧，没有多少人能了解他们，但他们无怨无悔：他们的每一滴汗水早已浸润在有效载荷的每一个元器件中，他们知道，就是那一件件不起眼的器件，将为中华的腾飞发挥无法估量的效应。
意志挑战极限
通常，当人们突然见到石头缝里长出一棵小草或岩石上撑出一棵树时，都会不由自主地惊叹其顽强的斗志，忍不住为生命的力量欢呼。但人们却很难发现，在生命中，拥有这种力量的，岂止是石缝里的草——谁能料想，研制有效载荷的科技人员就拥有这样一种力量，他们以血肉之躯树起意志向极限挑战的一个个楷模。
尽管有效载荷是“神舟”飞天的终极目标，但在飞天计划的总体体量中所占经费和人员比例相对较少，研究工作进展自然不能作为整体工作进程的参照标准。
据中国科学院空间科学与应用总体部有关人士介绍，在飞船每一系统的研制工作都按日期排列后，飞船的任何分系统一般情况下都不允许出现任何差错延误整体工程的进展。应用系统的研究更是如此。有效载荷的研制工作必须自始至终保持待命状态，随时准备与飞船本体结合。这种要求就中国科学院研究人员而言不存在任何问题，让他们感到困难的是工程性质决定了他们的工作不能超前，而只能限定在一定的时间段内完成。
首先，飞船本体与有效载荷的主要接口均由本体决定，若本体部分未完成或有修改，有效载荷的接口数据需要随之改动。飞船相关数据未确定前，有效载荷提前所做的工作都可能成为无用功。其次，倘若有效载荷提前完成，有些元器件有过期的危险。一旦检测发现某个器件过期，有效载荷可能全部成为废品。为保障宇航员安全，飞船的每一个元器件必须经过反复检测，确保万无一失。
另外，“神舟”一号、二号、三号的有效载荷在重量、体积、仪器设备等方面的设计都不一样，决定了载荷与飞船之间的接口每次都会产生新的差异。这意味着，飞船每次上天的有效载荷研制都是一次新的挑战。
中国科学院的科学家和技术专家就是在这种条件下开展飞船有效载荷研究工作的。他们不能言“等”，也无法超前。即便如此，他们除了出色完成本职工作外，还主动分担了一些兄弟单位有效载荷外围的工作。研究人员告诉记者，飞船上的微重力数据，按国际惯例，一般由飞船研究者提供给有效载荷使用，但分工时，中国科学院的专家为实现航天的共同目标主动请缨承担下来。
“神舟”飞天意味着多学科大联盟，是全体参与“神舟”研制的科技人员共同的事业，只有团结协作才能使“神舟”顺利升空。应用系统研制者们的这种牺牲精神与博大胸怀，同当年研制“两弹一星”的科学前辈没有差别。中国科学院一贯倡导的“唯实、求真、协力、创新”的院风，在他们身上得到了最好体现。
有效载荷科技人员的工作和生活不仅得到了中国科学院领导的关心和支持，还得到了江泽民总书记的特别关怀。“神舟”三号发射成功之后，江泽民总书记亲自到基地看望他们，与他们进行了交流，并合影留念。
关于中国科学家的精神风貌和智慧，江泽民总书记3月26日做了最好的总结。
他说，10年来，参加研制、建设、试验“神舟”飞船的全体同志，牢记党和人民的历史重托，满怀为国争光的雄心壮志，发扬“两弹一星”精神，独立自主、自力更生，团结协作，勇于创新，拼搏进取，攻克了载人航天工程的一系列关键技术，实现了工程的重大突破，具有中国特色的载人航天体系初步形成，研制成功了先进的“神舟”号飞船和运载火箭，建立了体现我国尖端和前沿科技集成的飞船应用系统，建成了现代化的航天发射场、航天测控网和飞船着陆场系统，组建训练了航天员队伍，特别是成功发射了“神舟”一号、二号、三号飞船，使我国载人航天技术达到了新的水平。
航天科技队伍注定是一支特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献的队伍，他们的足印刻在中国航天科技的发展历程上，他们的名字写在祖国和人民的心中。
(据《科学时报》)