劉澤康（北京空間科技信息研究所）

2023 年是屬于中國(guó)載人航天工程全新出發(fā)的一年，伴隨著空間站全面建成、進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展新階段，工程第三步任務(wù)目標(biāo)圓滿完成。上行的多項(xiàng)空間應(yīng)用項(xiàng)目有序展開、成果頻現(xiàn)。工程在應(yīng)用與發(fā)展階段開局之年，圓滿完成了計(jì)劃的各項(xiàng)任務(wù)，創(chuàng)造了多個(gè)“首次”——第三批航天員首次執(zhí)行飛行任務(wù)、首次中國(guó)空間站慢直播，并且開展了多項(xiàng)“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)”的科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)……不負(fù)習(xí)近平總書記對(duì)工程“不斷開創(chuàng)載人航天事業(yè)發(fā)展新局面，使中國(guó)人探索太空的腳步邁得更大更遠(yuǎn)”的諄諄囑托。

1 飛行任務(wù)有序開展，見證工程不斷創(chuàng)新突破

載人飛行任務(wù)常態(tài)化實(shí)施

在空間站應(yīng)用與發(fā)展階段，工程已經(jīng)歷了神舟十五號(hào)、神舟十六號(hào)和神舟十七號(hào)三次載人飛行任務(wù)（見圖1）。隨著空間站任務(wù)常態(tài)化實(shí)施，工程基本保持了每年進(jìn)行兩次乘組輪換，在確保空間站安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，由航天員開展常態(tài)化在軌工作：一是駕乘載人飛船交會(huì)對(duì)接和返回，輔助貨運(yùn)飛船、巡天望遠(yuǎn)鏡等來訪飛行器對(duì)接和撤離，確保人員物資正常輪換補(bǔ)給；二是對(duì)空間站組合體平臺(tái)的照料，包括飛行器狀態(tài)設(shè)置、在軌物資管理、平臺(tái)設(shè)備維護(hù)巡檢、艙內(nèi)外設(shè)備安裝、載荷進(jìn)出艙等工作，確保空間站平臺(tái)安全穩(wěn)定運(yùn)行；三是乘組自身健康管理，包括健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)、在軌鍛煉訓(xùn)練等，確保航天員在軌健康工作生活；四是進(jìn)行在軌實(shí)（試）驗(yàn)，利用空間站艙內(nèi)外應(yīng)用設(shè)施開展大規(guī)?？茖W(xué)研究與應(yīng)用，確保發(fā)揮空間站應(yīng)用效益；五是開展科普及公益活動(dòng)，包括天宮課堂授課、公益視頻拍攝等，最大化發(fā)揮空間站綜合效益；六是進(jìn)行異常情況處置，包括在軌故障的應(yīng)急處置，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行在軌維修更換，必要時(shí)通過出艙活動(dòng)進(jìn)行艙外維修作業(yè)，確?？臻g站能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 神舟十六、十七乘組在軌交接

貨運(yùn)飛行任務(wù)頻率調(diào)整

不同于之前的每年兩次貨運(yùn)飛船任務(wù)，2023 年度工程僅執(zhí)行了一次，即天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船任務(wù)（見圖2）。貨運(yùn)飛船發(fā)射頻率從一年兩艘調(diào)整為兩年三艘。首先，由于貨運(yùn)飛船運(yùn)載能力提升，以往的貨運(yùn)飛船是采用標(biāo)準(zhǔn)型貨物艙，從天舟六號(hào)開始，采用的是改進(jìn)型貨物艙，裝載空間增加約24%，裝載質(zhì)量提高約22%；其次，由于工程已建立天地聯(lián)動(dòng)的物資信息系統(tǒng)，做到了精準(zhǔn)補(bǔ)貨。依托工程科研人員研發(fā)的物資設(shè)計(jì)壽命和設(shè)計(jì)使用模型，以及建造階段任務(wù)在軌數(shù)據(jù)的累積，模型越來越精確，可對(duì)后續(xù)需求進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)估，做到缺什么就補(bǔ)什么，不少帶也不多帶，補(bǔ)給效能不斷提升，后續(xù)貨運(yùn)飛船的發(fā)射頻次還有可能進(jìn)一步降低。

圖2 天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射任務(wù)

除發(fā)射頻率的調(diào)整，在空間站應(yīng)用與發(fā)展階段，貨運(yùn)飛船系統(tǒng)將全密封貨運(yùn)飛船拓展為標(biāo)準(zhǔn)型（8 個(gè)貯箱）和改進(jìn)型（4 個(gè)貯箱）兩種狀態(tài)，根據(jù)空間站補(bǔ)加推進(jìn)劑上行需求選用。天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船為改進(jìn)型全密封4 個(gè)貯箱狀態(tài)，以天舟五號(hào)為基線進(jìn)行了改進(jìn)，將原非密封的后錐段更改為密封艙，以擴(kuò)大密封艙裝載空間，提高密封艙貨物上行能力；取消了一層貯箱，原后錐段艙內(nèi)設(shè)備調(diào)整至推進(jìn)艙。改進(jìn)后，整船物資裝載能力提高至7.4t，上行載貨比提高至0.53。貨物艙密封艙裝載空間增加了4.4m3，裝載能力增加了1.2t。在貨運(yùn)飛船與空間站對(duì)接后，航天員可以直接進(jìn)入貨運(yùn)飛船后錐段密封艙，更便于航天員從貨運(yùn)飛船中取貨。

2 綜合效益全面提升，“應(yīng)用”與“發(fā)展”成為關(guān)鍵

在軌實(shí)（試）驗(yàn)成果頻出

空間站已安排在軌實(shí)施了超過110 個(gè)空間科學(xué)研究與應(yīng)用項(xiàng)目，涉及空間生命科學(xué)與人體研究、微重力物理和空間新技術(shù)領(lǐng)域，獲得大量原始數(shù)據(jù)，下行了數(shù)百個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品，部分項(xiàng)目已取得階段性應(yīng)用成果。

在空間生命科學(xué)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了水稻“從種子到種子”的全壽命周期培養(yǎng)，在功能基因調(diào)控方面的發(fā)現(xiàn)有望促進(jìn)地面新品種水稻株系培育和高產(chǎn)增收。在人體研究領(lǐng)域（航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域），開展了長(zhǎng)期航天飛行條件下失重、輻射等復(fù)合因素對(duì)航天員健康、行為與能力的影響等原創(chuàng)性機(jī)理探索和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，在人體心血管、骨骼等方面獲得了航天醫(yī)學(xué)新發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新突破了航天員健康維護(hù)新方法和新技術(shù)。在空間材料科學(xué)領(lǐng)域，首次獲得殼/核結(jié)構(gòu)組織相分離合金材料，有望為航空航天、核電等行業(yè)有關(guān)相分離核心材料研發(fā)提供理論和技術(shù)支撐。在空間新技術(shù)領(lǐng)域，空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗(yàn)相關(guān)效率指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為未來載人月球探測(cè)與深空探測(cè)任務(wù)積累了技術(shù)基礎(chǔ)。

此外，面向社會(huì)公開征集的“天舟”系列貨運(yùn)飛船搭載項(xiàng)目已有11 項(xiàng)通過天舟四號(hào)至天舟六號(hào)貨船上行至空間站，這些在軌試驗(yàn)整體進(jìn)展順利，取得了預(yù)期效果。其中，空間站雙光子顯微鏡項(xiàng)目開展在軌實(shí)驗(yàn)并取得成功，這是首次在航天飛行過程中獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像，為未來開展航天員在軌健康監(jiān)測(cè)提供了全新工具。

進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展階段，空間站作為國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，將持續(xù)開展空間科學(xué)研究與應(yīng)用。展望未來，中國(guó)空間站有望獲取一系列重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和一大批創(chuàng)新科技成果，必將在全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的征程上作出更大貢獻(xiàn)。

科普教育活動(dòng)影響深遠(yuǎn)

2023 年2 月，工程辦公室面向全社會(huì)舉辦了“逐夢(mèng)寰宇問蒼穹—中國(guó)載人航天工程三十年成就展”，首次面向社會(huì)公眾全面系統(tǒng)展示中國(guó)載人航天工程三十年發(fā)展歷程和建設(shè)成就，向全民尤其是青少年普及載人航天知識(shí)，弘揚(yáng)載人航天精神，厚植愛國(guó)情懷。

4 月24 日，正值第八個(gè)“中國(guó)航天日”，工程辦公室開展了“天空之鏡”中國(guó)空間站首次慢直播，以及“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)等，進(jìn)一步發(fā)揮工程綜合效益，帶動(dòng)公眾進(jìn)一步深入了解載人航天，參與支持載人航天。

9 月21 日，中國(guó)空間站第四次太空授課活動(dòng)取得圓滿成功，新晉“太空教師”景海鵬、朱楊柱、桂海潮為廣大青少年帶來了一節(jié)精彩的太空科普課，這是中國(guó)航天員首次在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行授課。在約48min 的授課中，神舟十六號(hào)航天員乘組生動(dòng)展示介紹了空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙工作生活場(chǎng)景，演示了球形火焰、奇妙“乒乓球”、動(dòng)量守恒和又見陀螺等四項(xiàng)新的實(shí)驗(yàn)，并生動(dòng)講解了實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理，為我國(guó)科普教育作出重要貢獻(xiàn)。

11 月26 日，中國(guó)載人航天工程代表團(tuán)時(shí)隔11年又一次對(duì)我國(guó)香港、澳門地區(qū)進(jìn)行訪問，這也是工程進(jìn)入空間站時(shí)代首次赴港澳交流互動(dòng)。這次活動(dòng)同時(shí)還面向港澳地區(qū)全體民眾開展工程三十年成就展，展現(xiàn)工程發(fā)展所取得的成就，帶動(dòng)港澳同胞更多、更深入地參與國(guó)家載人航天事業(yè)發(fā)展之中。

此外，工程辦公室全年開展了2023 及2024 年度載人航天飛行任務(wù)標(biāo)識(shí)征集、“神舟”系列載人飛船航天育種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目征集、載人月球探測(cè)工程月面科學(xué)載荷方案征集、載人月球車研制方案征集、載人月球探測(cè)任務(wù)新飛行器名稱征集、中國(guó)空間站低成本貨物運(yùn)輸系統(tǒng)總體方案征集等多項(xiàng)活動(dòng)。充分展現(xiàn)了工程為吸納社會(huì)優(yōu)質(zhì)力量，進(jìn)一步提升工程效益的有益探索。

3 航天員隊(duì)伍新老傳承，為探索太空注入全新活力

新類型航天員登上舞臺(tái)

神舟十六號(hào)任務(wù)飛行乘組首次包含了3 個(gè)航天員類型，其中指令長(zhǎng)景海鵬為航天駕駛員，朱楊柱為航天飛行工程師，桂海潮為載荷專家。作為首批執(zhí)行空間站應(yīng)用與發(fā)展階段載人飛行任務(wù)的航天員乘組，3 名航天員在軌駐留154 天，期間進(jìn)行了一次出艙活動(dòng)和中國(guó)空間站第四次太空授課活動(dòng)，配合完成空間站多次貨物出艙任務(wù)，為空間站任務(wù)常態(tài)化實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。本次任務(wù)也見證了中國(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家從此登上中國(guó)載人航天的舞臺(tái)。

第四批預(yù)備航天員選拔即將完成

我國(guó)第四批預(yù)備航天員選拔工作已于2022 年全面啟動(dòng)，按照初選、復(fù)選、定選三個(gè)階段組織實(shí)施，計(jì)劃選拔12～14 名預(yù)備航天員，包括航天駕駛員、航天飛行工程師、載荷專家三類，并首次在港澳地區(qū)選拔載荷專家。2023 年3 月，第四批預(yù)備航天員選拔完成了初選階段選拔工作，共有一百多名候選對(duì)象進(jìn)入復(fù)選階段。2023 年8 月，完成了復(fù)選階段選拔工作，共有20 余名候選對(duì)象進(jìn)入最后定選階段。其中，航天駕駛員覆蓋陸、海、空三軍現(xiàn)役飛行員；航天飛行工程師和載荷專家主要來自有關(guān)工業(yè)部門、高校和科研機(jī)構(gòu)，特別是有數(shù)名分別來自香港、澳門的候選對(duì)象進(jìn)入到載荷專家選拔的最后環(huán)節(jié)，計(jì)劃2023 年底前完成全部選拔工作。

4 后續(xù)計(jì)劃有條不紊，以中國(guó)速度實(shí)現(xiàn)中國(guó)方案

空間站規(guī)模逐步擴(kuò)大

后續(xù)，我國(guó)將發(fā)射與空間站共軌飛行的巡天空間望遠(yuǎn)鏡，開展廣域巡天觀測(cè)，進(jìn)行前沿科學(xué)研究。此外，新一代具備可重復(fù)使用技術(shù)的載人運(yùn)載火箭和載人飛船也正在研制中（見圖3），采用模塊化設(shè)計(jì)，由返回艙和服務(wù)艙組成。主要用于我國(guó)載人月球探測(cè)任務(wù)，兼顧近地空間站運(yùn)營(yíng)，具有高安全、高可靠、多任務(wù)支持、可重復(fù)使用的特點(diǎn)，登月任務(wù)可搭載3名航天員往返地面與環(huán)月軌道，近地軌道飛行任務(wù)可搭載7 名航天員往返地面與空間站。

工程還將適時(shí)發(fā)射擴(kuò)展艙段，將空間站基本構(gòu)型由“T”字型升級(jí)為“十”字型。計(jì)劃中的擴(kuò)展艙段將上行多個(gè)領(lǐng)域的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜和艙外實(shí)驗(yàn)裝置，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，滿足空間科學(xué)研究與應(yīng)用新需求，同時(shí)也將升級(jí)航天員在軌防護(hù)鍛煉、飲食、衛(wèi)生等設(shè)施設(shè)備，提高航天員在軌工作、生活和健康保障水平。目前，該項(xiàng)目正在進(jìn)行方案階段研制工作。

載人登月穩(wěn)步推進(jìn)

在神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)新聞發(fā)布會(huì)上，中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人表示，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，總的目標(biāo)是“2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球，開展月球科學(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，將推動(dòng)載人航天技術(shù)由近地走向深空的跨越式發(fā)展，深化人類對(duì)月球和太陽系起源與演化的認(rèn)識(shí)，為月球科學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)智慧”；在前期關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及方案論證的基礎(chǔ)上，已全面啟動(dòng)部署研制建設(shè)工作，包括研制新一代載人運(yùn)載火箭（長(zhǎng)征十號(hào)）、新一代載人飛船、月面著陸器、登月服等飛行產(chǎn)品，新建發(fā)射場(chǎng)相關(guān)測(cè)試發(fā)射設(shè)施設(shè)備等，確保如期實(shí)現(xiàn)中國(guó)人登陸月球的目標(biāo)?？臻g站內(nèi)開展的包括生命生態(tài)、空間微重力物理等領(lǐng)域的一系列空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)，對(duì)保證航天員在軌長(zhǎng)期健康駐留、推進(jìn)實(shí)施載人登月計(jì)劃等具有積極意義。

5 工程從建設(shè)向應(yīng)用、從投入向產(chǎn)出轉(zhuǎn)變

從空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證到在軌建造，再到應(yīng)用與發(fā)展階段，工程正在逐步加大空間站應(yīng)用力度，構(gòu)建以用為本、高效運(yùn)行、體系完善、水平領(lǐng)先的國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室，貫徹落實(shí)面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康等“四個(gè)面向”要求。

隨著越來越多的工程空間科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目滾動(dòng)實(shí)施，我國(guó)空間科學(xué)和應(yīng)用發(fā)展迎來了重大歷史機(jī)遇?？梢灶A(yù)期的是，通過空間站，我們將會(huì)在科學(xué)前沿探索、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用等方面迎來一系列重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和一大批創(chuàng)新科技成果。充分發(fā)揮工程在政治、經(jīng)濟(jì)、外交、科技、民生等領(lǐng)域的綜合效益，為航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)作出新的更大貢獻(xiàn)。