葉培建,果琳麗,張志賢,王 平,田 林

(1.中國空間技術研究院,北京100094；2.中國空間技術研究院載人航天總體部,北京100094)

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有人參與深空探測任務面臨的風險和技術挑戰(zhàn)

葉培建1,果琳麗2,張志賢2,王 平2,田 林2

(1.中國空間技術研究院,北京100094；2.中國空間技術研究院載人航天總體部,北京100094)

摘要：有人參與的深空探測工程是無人深空探測工程和載人航天工程的有機結合，是未來航天技術發(fā)展的一個重要方向。與無人深空探測工程相比，有人參與的深空探測系統(tǒng)更加復雜、難度更大、要求更高。經(jīng)過系統(tǒng)梳理，提出了4個方面面臨的風險和技術挑戰(zhàn)，即保障人員精確可靠到達、著陸地外天體并安全起飛返回地球，保障人員在長期飛行及長期駐留任務時的居住及生活環(huán)境，保障人員在地外天體的大范圍機動作業(yè)，保障人員長期任務中的健康和安全。解決上述技術問題可為后續(xù)開展有人參與的深空探測任務指明方向。

關鍵詞：載人航天；深空探測；技術難點；發(fā)展策略

1 前言

有人參與的深空探測任務是指以月球、小行星、火星及其衛(wèi)星為目標的有人類航天員直接參與的地外天體探測任務［1］,航天器的飛行任務包括去、登、駐、用、回等飛行過程,包括短期、中期和長期任務。有人參與的深空探測任務是未來以月球為代表的深空探測工程和載人航天工程發(fā)展的必然結合。

有人參與深空探測的必要性主要體現(xiàn)在以下五個方面：1)從人類自身角度看,人類探索未知世界的本能及好奇心決定了人類參與深空探測是必然的；2)從人類社會發(fā)展的角度看,人類社會生產力持續(xù)發(fā)展的前進性與地球資源、空間的有限性之間的矛盾,以及人類拓展生存空間的客觀規(guī)律,決定了有人參與深空探測是必然的；3)從人類特性角度看,人類區(qū)別于機器的生物特性和智慧特性決定了有人參與深空探測任務是必然的；4)從國家與民族發(fā)展角度看,有人參與深空探測對國家未來搶占深空探測主動權和制高點有著不可估量的戰(zhàn)略意義；5)作為國家重大科技工程,有人參與深空探測工程在引領科學研究和工程技術跨越式發(fā)展方面具有重要的戰(zhàn)略意義。

有人參與的深空探測任務發(fā)展原則遵循“以有人參與為目的,先期開展多項無人深空探測任務,將無人與有人深空探測任務融合發(fā)展,逐步突破核心關鍵技術,帶動科學技術的跨越式發(fā)展”,這也是人類探索宇宙、走向深空的基本發(fā)展原則。

本文以系統(tǒng)工程的視角,對比無人深空探測任務,從保障人員精確可靠到達、著陸地外天體并安全起飛返回地球,保障人員在長期飛行及長期駐留任務時的居住及生活環(huán)境,保障人員在地外天體的大范圍機動和作業(yè)以及保障人員長期任務中的健康和安全四個方面系統(tǒng)地分析了有人參與的深空探測所面臨的風險和技術挑戰(zhàn),旨在為后續(xù)有人參與的深空探測技術發(fā)展點明方向。

2 有人參與深空探測任務面臨的風險

有人參與的深空探測任務重點圍繞“去、登、駐、用、回”以及“人”等方面進行研究,可劃分為四個方面的突出科技問題：

1)“去、登、回”的問題：面向有人參與的深空探測任務的特點,解決運載火箭發(fā)射、載人航天器深空運輸、地外天體進入、著陸、起飛以及再入返回等飛行過程面臨的科技問題,即解決如何保障人員精確可靠到達、著陸地外天體并安全起飛返回地球的問題。

與無人探測相比,有人參與深空探測任務在“去、登、回”方面主要特點是由于載人航天器規(guī)模大幅度增加(如圖1所示)以及對精確性、安全性和可靠性的更高要求,使得在發(fā)射過程、飛行過程、進入/再入過程、著陸以及起飛過程中,技術難度都有顯著提升。對運載火箭、發(fā)動機、熱防護、著陸緩沖、再入回收等技術均提出了新的更高的要求。美國Apollo計劃用到的土星五號火箭(近地軌道運載能力約119噸)以及星座計劃戰(zhàn)神五號火箭,其運載能力遠遠大于我國當前火箭能力(即將首飛的CZ-5運載火箭運載能力為25噸),如圖2所示。

2)“駐”的問題：面向長期飛行及地外天體長期駐留任務,如月球基地任務、載人火星探測任務等,解決保障人類的居住、生活、環(huán)境所面臨的科學技術問題,即解決如何保障人員在長期飛行及長期駐留任務時的居住及生活環(huán)境問題。

圖1 無人深空探測與有人深空探測著陸器規(guī)模對比圖Fig.1 Comparison of the scale of lunar lander for manned deep space exploration and lunar lander for unmanned deep space exploration

圖2 無人深空探測與有人深空探測運載火箭規(guī)模對比圖Fig.2 Comparison of the scale of rocket for manned deep space exploration and rocket for unmanned deep space exploration

與無人任務相比,人是生命體,有人參與的深空探測任務,必須要解決人類在地外極端環(huán)境下的生存。構建人類賴以生存的居住環(huán)境,提供維持生命延續(xù)的食品和空氣,這些都是有人參與的深空探測所必須要解決的關鍵問題。

3)“用”的問題：“用”是有人參與的深空探測的長遠目標,旨在對地外星體實施開發(fā)利用,甚至長期移民。面向航天員在地外天體機動和作業(yè)及開發(fā)利用外太空資源的長遠目標,解決人類在地外天體作業(yè)及開發(fā)利用外太空資源所涉及到的科學技術問題,即解決如何保障人員在地外天體的大范圍機動和作業(yè)問題。

這一過程主要以資源利用為目標,主要包括地形探測、資源探測、資源采集(開發(fā))、資源運輸、資源處理等,除此之外還將進行科學實驗、建造維修等作業(yè)活動。面向地外星體的特殊環(huán)境條件,為完成上述活動,必須解決星體表面的大范圍機動,航天員出艙活動支持,科學設備載荷安裝等相關問題。這些技術均是有人參與的深空探測的特有問題,涉及范圍廣、技術難度大。

4)“人”的問題：人是有人參與的深空探測任務的核心,有人的存在就要在任何時刻保障人員的健康和安全。面向有人參與的深空探測的特點,解決人類在執(zhí)行長期飛行和地外天體作業(yè)任務期間面臨的健康和安全問題,探索人類生命起源的本質,即解決如何保障人員執(zhí)行長期任務期間的健康和安全問題。

與無人探測相比,有人參與的深空探測最明顯的特征就是人的加入。人的存在就使得整個任務將以人為核心,確保人在整個任務期間的健康和安全成為首要任務。這就需要從空間環(huán)境、醫(yī)學、生物學、心理學乃至倫理學等多個方面進行研究,為解決上述四個方面面臨的風險需詳細分析這四個方面的技術內涵和面臨的技術挑戰(zhàn)。所涉及的科學技術問題十分復雜。

為解決上述四個方面面臨的風險需詳細分析這四個方面的技術內涵和面臨的技術挑戰(zhàn)。

3 有人參與深空探測任務面臨的技術挑戰(zhàn)

3.1 保障人員精確可靠到達、著陸地外天體并安全起飛返回地球

保障人員精確可靠到達、著陸地外天體并安全起飛返回地球是面向載人登月、月球基地、載人登陸小行星、載人登火、火星基地等任務的基本要求,主要包括以下三個方面的科學技術問題。

3.1.1 有人參與的深空探測地外天體到達問題

與無人深空探測相比,有人參與的深空探測任務飛行器系統(tǒng)規(guī)模大幅增加。一般情況下有人飛行器的體積和重量是無人飛行器的幾倍至十幾倍。直接導致對運載火箭運載能力的要求大幅度提升,美國阿波羅載人登月計劃所用的土星五號重型運載火箭近地軌道最大運載能力達到約119噸［2］。如發(fā)動機和大型箭體的加工制造等重型運載火箭在研制上存在諸多難題。同時,為盡可能地降低飛行器系統(tǒng)規(guī)模,必須提升深空探測飛行器軌控主發(fā)動機的總沖,例如采用低溫化學推進或核推進的方式。

主要的研究方向有：

1)大推力液體火箭發(fā)動機技術；

2)大型箭體制造技術；

3)先進低溫推進技術；

4)輕質低溫絕熱材料技術；

5)燃料電池技術；

6)核推進技術；

7)核電源技術。

3.1.2 載人下降著陸及起飛的問題

與無人探測相比,在EDL＆A(Entry Descent Landing＆Ascent)方面,有人參與的深空探測存在以下特點：1)進入著陸與起飛上升精度要求高(著陸精度為百米量級,起飛后要求在數(shù)小時內與載人飛船完成交會對接)；2)下降著陸過程質量變化大,導致控制難度提升,懸停所采用的變推力發(fā)動機要求更高(10∶1的深度變推能力)；3)大載荷安全著陸對著陸緩沖系統(tǒng)形成了技術挑戰(zhàn)。

主要的研究內容有：

1)高精度、高安全要求的EDL＆A階段GNC技術；

2)深度變推力發(fā)動機技術；

3)大承載高效著陸緩沖吸能材料及結構技術。

3.1.3 再入返回及回收問題

有人參與深空探測任務的再入返回及回收過程與無人深空探測和近地航天任務存在明顯區(qū)別：1)再入走廊與再入過載限制的問題,有人參與的深空探測要滿足第二宇宙速度再入要求并且過載應限制在航天員的承受能力范圍內；2)熱防護問題突出,第二宇宙速度再入時單位面積最大,總加熱量達到數(shù)百MJ/ m2,由于載人飛行器規(guī)模是無人飛行器的幾倍,使得熱防護難度更大；3)大質量飛行器回收需要幾百平米或幾千平米降落傘支持,難度更大。

主要的研究內容有：

1)高速再入返回氣動設計及試驗技術；

2)新型輕質熱防護材料及結構技術；

3)大承載群傘技術；

4)氣囊設計與制造技術；

5)可控翼傘技術。

3.2 保障人員在長期飛行及長期駐留任務時的居住及生活環(huán)境

保障人員在長期飛行及長期駐留任務時的居住及生活環(huán)境是面向載人火星探測、月球基地及火星基地等長期任務的基本要求,共包含五個方面的科學技術問題。

3.2.1 行星表面基地結構及構建問題

進行地外天體表面的長期駐留,必須解決的問題就是居住問題,有了人的參與,必須構建適合人類居住生活的密封空間,為人類生活提供必要的大氣、溫度和濕度環(huán)境。居住空間應滿足至少20 m3/人的活動空間,還要考慮安全性、宜居性、擴展性等問題。同時基地還要具備高可靠、少維護、防污染的特點。

主要的研究內容有：

1)行星表面基地設計技術；

2)行星表面基地建造技術；

3)基地全周期高可靠維護和運營技術。

3.2.2 航天員長期生存生命保障問題

航天員要長期駐留生存,首先要保證空氣、水、食物的持續(xù)供給以及廢物的有效處理。航天員每天的水、空氣和食物的需求量大約為20 kg/天/人。如果執(zhí)行火星任務,假定3人乘組500天,則所需消耗品共計約30噸,多人長期駐留則需要更多。如此規(guī)模的消耗品如果全部依靠地面一次性攜帶,代價巨大,因此必須考慮循環(huán)利用方法。生物再生式生命保障技術是解決這一問題的關鍵,其利用生物循環(huán)實現(xiàn)空氣和水的凈化、食物生產、廢物處理,保持食品生產和廢物處理過程中的生態(tài)平衡,維持系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

主要的研究內容包括：

1)植物栽培技術；

2)動物飼養(yǎng)技術；

3)廢物處理與再利用技術；

4)生命保障系統(tǒng)集成建造技術。

3.2.3 行星表面基地能源問題

充足的能源供給是行星表面基地正常運行的基本保證。與無人任務相比,有人參與的行星表面基地任務能源要求更大,包括通信導航、生命保障、熱控、作業(yè)等系統(tǒng)。與航天員有關的居住、生活、照明、圖像話音傳輸、娛樂、健康支持、衛(wèi)生系統(tǒng),生物再生式生命保障系統(tǒng)的維持,基地的建設、維護和發(fā)展等工程作業(yè),載人機動車輛、機器人等行星表面作業(yè)的支撐設備等都需要能源的供給和補充。這些都導致有人參與的行星表面基地能源消耗量巨大(高達數(shù)十千瓦甚至百千瓦)。同時為保證乘員安全,還要考慮夜間供電、能量傳輸和可靠性、安全性問題。

主要研究內容包括：

1)先進模塊化輕小型核能技術；

2)無線能量傳輸技術；

3)能源系統(tǒng)健康監(jiān)測及智能處理技術。

3.2.4 行星表面基地熱控問題

與無人探測任務相比,有人基地規(guī)模更大,系統(tǒng)更為復雜,熱耗也相對大大增加,主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)有人基地的外形尺寸和內部發(fā)熱功率大,熱量主要集中于密封艙內,而且內部熱負荷變化也較大,導致熱排散難度大；2)環(huán)境控制系統(tǒng)與熱控系統(tǒng)存在較多的物質及能量的耦合,增加了熱控制問題的技術難度；3)基地的熱控設計要適應不同階段的、不同工作模式的熱特點與熱要求,工作模式顯著增多；4)行星表面基地的長壽命要求熱控方案具有更高的可靠性、安全性與可維修性設計。

主要研究內容包括：

1)大規(guī)模熱量傳輸技術；

2)高效熱量排散技術；

3)環(huán)熱電一體化技術。

3.2.5 行星環(huán)境保護問題

行星環(huán)境保護所關注的問題主要包括兩個方面,一方面是地球生命(如微生物)對地外星體的污染,這會對尋找地外生命的起源產生干擾,甚至影響到地外星體的生命活動特征；另一方面,對于無人返回任務以及有人任務而言,由于目前除了地球以外的其它星體還不能確定是否有生命的存在,因此地外星體對地球污染的可能性也不能排除。

因此,行星環(huán)境保護應面向“正向污染”和“逆向污染”兩個方面采取措施,主要研究內容包括：

1)飛行器滅菌處理與生物凈化技術；

2)返回樣本隔離存儲技術。

3.3 保障人員在地外天體的大范圍機動和作業(yè)

保障人員在地外天體的大范圍機動和作業(yè)是面向載人登月、月球基地、載人登小行星、載人登火、火星基地任務,實施深度探測和開發(fā)利用地外天體目標的基本要求,共包含五個方面的問題。

3.3.1 載人機動系統(tǒng)問題

人類對地外星體進行環(huán)境探測與考察,必須要有大范圍機動系統(tǒng)的支持。與無人探測相比,有人參與的深空探測任務在載人機動系統(tǒng)方面存在以下突出問題：1)機動速度要求更快,移動速度至少可達到10 km/ h；2)承載能力要求更大,能夠搭載航天員和大量的樣品以及實驗設備；3)具備持續(xù)的環(huán)控生保支持能力,航天員作業(yè)必須穿著航天服,為航天員實現(xiàn)更大范圍的機動作業(yè),機動系統(tǒng)必須具備環(huán)控生保支持能力；4)滿足人機工效學的要求。此外,火星飛機、飛艇等新型機動技術也有可能成為未來支撐深空探測的關鍵技術。

主要研究內容有：

1)非密封載人行星車輛技術；

2)密封增壓載人行星車輛技術；

3)火星大氣層內飛行器技術。

3.3.2 航天員出艙活動支持及能力增強問題

航天員出艙作業(yè)活動支持主要是為了提高航天員出艙作業(yè)的安全和工作效率,主要包括兩個方面：1)航天員作業(yè)保護問題。航天員地外作業(yè)需要穿著航天服,航天服必須具備質量輕、靈活性高等特點。因此對于新型航天服的研究提出了挑戰(zhàn),包括材料的選擇、構型的設計、人機工效等問題。此外,航天員經(jīng)長期飛行,登陸地外天體,經(jīng)歷了多種重力環(huán)境,重力環(huán)境的變化將會導致航天員作業(yè)能力有所下降,因此航天服的設計還應該考慮航天員作業(yè)的能力增強問題。2)人機聯(lián)合作業(yè)問題。人機聯(lián)合作業(yè)主要采用人機配合協(xié)同作業(yè)模式。這需要兩方面的支撐,其一是智能化的機器人,其二是建立人機交互的通道,發(fā)展先進的、滿足地外特殊作業(yè)要求的人機交互技術。

主要研究內容有：

1)先進艙外航天服技術；

2)機械外骨骼技術；

3)智能機器人與自主控制技術；

4)腦機接口技術；

5)基于先進人機交互技術。

3.3.3 航天員參與的維修作業(yè)問題

由于地外天體環(huán)境復雜、惡劣,以及在系統(tǒng)設計上存在薄弱環(huán)節(jié)和不嚴密性,因此不可避免地會發(fā)生各種故障。深空探測任務中發(fā)生故障問題,航天員無法像近地任務一樣快速安全返回,維修是排除故障的重要途徑。有人參與的維修作業(yè)也面臨必須要研究和解決的問題,主要包括：1)可維修性問題,進行維修作業(yè),首先要保證被維修對象具備可維修性；2)可操作性問題,飛行器設計需要保證被維修的設備能被看到,為維修操作提供了足夠的空間；3)安全性問題。維修必須要考慮人的安全性的問題,維修過程中必須保證航天員不受到電擊、劃傷、碰撞等傷害。

主要研究內容有：

1)系統(tǒng)可維修性設計技術；

2)航天員參與的維修操作技術。

3.3.4 原位資源利用問題

原位資源利用(ISRU)是勘測、獲取和利用地外天體的天然或廢棄的資源,用于維持人類可長期在地外生存的產品和服務的技術。降低發(fā)射質量、成本和風險。以月球為例,如果在月球上生產1000 kg的氧,用于推進劑和生保支持,則可節(jié)省8000 kg的發(fā)射重量。ISRU技術主要是利用地外星體的原始資源,提煉所需要的推進劑、水和氧等消耗品,以及土壤建筑材料等。

主要研究內容有：

1)行星表面能量的利用技術；

2)行星表面推進劑獲取與制備技術；

3)消耗品的提取與利用技術；

4)行星原位制造技術。

3.3.5 月球/行星科學的深度認知問題

月球/行星科學是研究太陽系各層次天體的科學,主要研究內容包括天體的大小與形貌、空間與表面環(huán)境、物質組成和分布、地質構造、內部物理場與結構等［3］。

實施月球/行星實地考察,通過無人實地探測和有人實地考察均可實現(xiàn),但在認知程度上存在不同。

在探測過程中,人的主觀性和智能性是任何機器無法比擬的。與機器人相比,在實地科學考察過程中,經(jīng)過培訓的航天員可以根據(jù)智慧和知識分層次、分類別地選擇樣品采集的地點和采集對象,可以憑借洞察力和敏銳性觀測到瞬間即逝的或者隨機出現(xiàn)的自然現(xiàn)象并快速記錄,這些均是無人探測所無法做到的。

有人參與的月球/行星實地科學考察是實施月球/行星科學認知的最高手段。針對月球/行星科學的發(fā)展要求,通過有人參與的深空探測,應結合人類航天員參與的特點,重點對航天員參與的月球/行星地質學、月球/行星物理學、月球/行星化學等核心問題的研究方法和科學設備展開深入研究,從而解決月球/行星科學的深度認知問題。

3.4 保障人員長期任務中的健康和安全

保障人員長期任務中的健康和安全是面向載人登月、月球基地、載人登小行星、載人登火、火星基地任務,確保實施有人參與任務的基礎要求,主要包括五個方面的問題。

3.4.1 空間基礎生物學問題

在有人參與的深空探測任務中,航天員將面臨更長時間的空間飛行和居留,航天員在空間飛行環(huán)境下的生存、健康等問題關系到航天探索任務的成敗。在航天醫(yī)學研究中,空間復合環(huán)境下的心血管功能失調、骨質流失、肌肉萎縮、免疫功能減弱、神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙、空間運動病、時間節(jié)律改變、心理學變化等問題,都必須以空間基礎生物學為理論支撐,目前這些生物學效應背后都還存在許多未解之謎。因此,空間基礎生物學是支撐航天員長期在軌的生命保障、健康維護和工作效率的基礎和應用基礎科學研究。

空間基礎生物學應重點研究以下方向：

1)空間重力生物學；

2)空間輻射生物學；

3)空間微生物學；

4)空間生命生態(tài)支持系統(tǒng)的基礎生物學。

3.4.2 變重力生理效應與防護問題

變重力生理效應是人員在深空探測任務中面臨的重要生理問題之一。長期處于微/低重力環(huán)境中對人體影響最大的是運動系統(tǒng)及骨骼系統(tǒng)的變化,長時間的作用將引起肌肉系統(tǒng)的廢用性變化,即使采取一定的防護措施,肌肉萎縮癥狀仍會發(fā)生。此外,人體的心血管、免疫系統(tǒng)等也均會產生不同的生理變化。這些變化可能會影響航天員的健康、工作能力,影響太空探索任務的完成。因此,不同的重力環(huán)境對人體生理效應的影響及其防護措施研究是有人參與的深空探測任務迫切需要解決的問題之一［4-5］。主要研究內容包括：

1)變重力效應防護技術；

2)人工重力生成與評價技術。

3.4.3 地外環(huán)境效應與防護問題

航天員在長期飛行或實地生存作業(yè)過程中,面臨的輻射、星塵等特殊環(huán)境因素,會對人體造成顯著影響,包括以下兩個問題：1)空間輻射問題,長期空間輻射將造成組織破壞、癌癥、白內障、生殖系統(tǒng)影響和后代發(fā)育畸形等危害；2)星塵問題,在低重力條件下,呼吸道對粉塵的凈化作用會下降,航天員一旦吸入星塵,這些物質就會導致航天員呼吸系統(tǒng)中度中毒,甚至患上慢性疾病。此外,星塵本身形狀鋒利,一旦人體沾染可能對皮膚、呼吸道粘膜、眼睛等產生物理性損傷［4-5］。

主要研究內容有：

1)輻射風險評估技術；

2)輻射監(jiān)測與防護技術；

3)行星表面復合型除塵技術；

4)地外天體特殊環(huán)境的高防塵材料及設備。

3.4.4 航天員健康監(jiān)測與維護問題

隨著飛行時間的延長,航天員罹患疾病和受到意外傷害的概率增加,加之失重、輻射、噪聲、振動、晝夜節(jié)律改變等航天環(huán)境因素對人體不利影響的累積,對人體生理應激作用等,將影響航天員健康狀態(tài),增加疾病風險。同時,隨著飛行時間的延長,航天器系統(tǒng)故障發(fā)生概率增加,可能出現(xiàn)有害氣體中毒、低壓缺氧、燒傷等緊急醫(yī)療事件［4］。

主要研究內容有：

1)航天員健康風險與預防措施；

2)航天員健康監(jiān)測技術。

3.4.5 航天員心理健康與倫理問題

長期在軌飛行,密閉狹小空間、有限人群交流、單調生活與高負荷工作以及人工和透射光暴露等因素,對航天員的心理負面影響效應突顯。航天員長期存在心理問題,會對任務的執(zhí)行甚至成敗構成威脅［4］。

與心理問題同樣重要的還有倫理問題,如航天員意外死亡,該如何處理尸體；航天員臨終前是否應立下遺囑；長期任務中的男女關系如何處理等。這些問題不解決,長期有人參與的深空探測任務就很難順利實施。因此應從哲學、法律的角度出發(fā),建立有人參與的深空探測實施原則,指導有人參與的深空探測任務的實施。

主要研究內容有：

1)長期飛行行為與心理健康研究；

2)航天員心理健康監(jiān)測與維護技術；

3)長期飛行任務中的倫理學。

4 結論

有人參與的深空探測與無人任務相比,最大的區(qū)別在于有人的參與,人的出現(xiàn)使得有人與無人深空探測任務在“去、登、駐、用、回”等方面存在巨大差異,此外圍繞“人”帶來的基礎保障問題也格外突出。雖然有人參與深空探測技術難度和投資規(guī)模相比無人深空探測都大,但外太空資源誰先得到誰受益,有人參與深空探測工程的戰(zhàn)略意義深遠,是國家戰(zhàn)略性科技工程。

因此,建議國家盡早制定載人航天與深空探測發(fā)展的長遠規(guī)劃,加強學科頂層規(guī)劃；通過無人深空探測任務和飛行驗證規(guī)劃提高有人參與深空探測技術的成熟度,降低任務風險；以近地軌道空間站為平臺,驗證與人有關的空間生命科學項目；實施載人深空探測基礎能力提升工程,有效引領和提升中國航天的科技實力；加強國家重大研發(fā)計劃支持,加強原始性技術創(chuàng)新,鼓勵國際合作,加大宣傳力度；積極參與,掌握制定太空法律主動權,從而有效推動我國有人參與深空探測的長遠發(fā)展。

參考文獻（References）

［1］ 葉培建,鄧湘金,彭兢.國外深空探測態(tài)勢特點與啟示(上)［J］.航天器環(huán)境工程, 2008, 25(5)：401-415.YE Peijian, DENG Xiangjin, PENG Jing.Features of deep space exploration in other countries and the enlightenment for development in China(part 1)［J］.Spacecraft Environment Engineering, 2008, 25(5)：401-415.(in Chinese)

［2］ 中國科學院.中國學科發(fā)展戰(zhàn)略-航天運輸系統(tǒng)［M］.北京：科學出版社, 2015.Chinese Academy of Sciences.Development Strategy of Chinese Academic Disciplines：Space Transportation System ［M］.Beijing：Science Press Ltd., 2015.(in Chinese)

［3］ 中國科學院,國家自然科學基金委員會.未來10年中國學科發(fā)展戰(zhàn)略-空間科學［M］.北京：科學出版社, 2012.Chinese Academy of Sciences, National Natural Science Foundation of China.Development Strategy of Chinese Academic Disciplines in 10 Years：Space Science［M］.Beijing：Science Press Ltd., 2012.(in Chinese)

［4］ 陳金盾,劉偉波,姜國華,等.載人登月的航天醫(yī)學工程問題［J］.載人航天, 2010, 16(3)：44-51.CHEN Jindun, LIU Weibo, JIANG Guohua, et al.Issues on space medical-engineering of human lunar exploration mission ［J］.Manned Spaceflight, 2010, 16(3)：44-51.(in Chinese)

［5］ 萬玉民,李瑩輝,白延強,等.國外航天醫(yī)學研究的回顧與啟示［J］.載人航天, 2011, 17(5)：7-13.WAN Yumin, LI Yinghui, BAI Yanqiang, et al.Review and imspiration of foreign space medicine research［J］.Manned Spaceflight, 2011, 17(5)：7-13.(in Chinese)

·推進技術專題·

Risks and Challenges of Manned Deep Space Exploration Mission

YE Peijian1，GUO Linli2，ZHANG Zhixian2，WANG Ping2，TIAN Lin2
（1.China Academy of Space Technology，Beijing 100094，China；2.Institute of Manned Space System Engineering，China Academy of Space Technology，Beijing 100094，China）

Abstract：Manned deep space exploration is the integration of unmanned deep space exploration and manned spaceflight，and it is the trend in spaceflight.The systems are more complex，the technologies are more difficult and the technical requirements are stricter for manned deep space explorations as compared with those for unmanned deep space explorations.Four aspects of technical challenges were presented，such as the problems of reliable arriving，landing on celestial bodies and return back to earth，the problems of astronauts living and working while performing exploration missions，the problems of large-scale motivation and working on other planets，and the problems of human health and security.The suggestions were given to point out the develop direction of the manned deep space exploration.

Key words：manned spaceflight；deep space exploration；key technologies；development strategy

作者簡介：葉培建(1945-),男,博士,研究員,中國科學院院士,現(xiàn)任嫦娥系列型號技術顧問。研究方向為飛行器總體、圖像處理、模式識別。Email：yepeijian＠cast.cn

基金項目：中國科學院學部學科發(fā)展戰(zhàn)略基金項目(2013JSA)

收稿日期：2016-02-26；修回日期：2016-03-14

中圖分類號：V448.2

文獻標識碼：A

文章編號：1674-5825（2016）02-0143-07