逐夢九天 縱橫蒼穹—我國載人航太工程發展紀實
圖為圓滿完成神舟九號交會對接任務的航太員安全返回地面。秦憲安攝（中經視覺）
10月1日，我國載人航太工程第三批預備航太員選拔工作正式結束。18名預備航太員，包括7名航太駕駛員、7名航太飛行工程師以及4名載荷專家，將參加中國載人航太工程第三步空間站運營階段的飛行任務。
隨著各項工作緊鑼密鼓地展開，中國載人航太闊步邁入“空間站時代”。
回望來路，我國載人航太工程“三步走”的每一步均堅實有力。
自1992年中國載人航太工程立項實施以來，一代代航太人自力更生、接續奮鬥—從無人飛行到載人飛行，從一人一天到多人多天，從艙內實驗到出艙活動，從單船飛行到組合體穩定運作，先後突破了一大批具有自主智慧財產權的核心技術，跨越了發達國家半個世紀的發展歷程。
在這條從艱辛走向輝煌的奮鬥路上，我國積累了獨具特色的創新發展經驗，錘鍊出一支技術精湛、作風優良的航太人才隊伍，形成了具有鮮明時代特徵的載人航太精神。
選擇一條對的路
提到載人航太，人們可能會想到一系列詞語：複雜、尖端、深奧、風險與挑戰……載人航太代表著一個國家的綜合國力與科技實力，能夠促進多學科、多技術領域向前發展，是大國科技實力競技的舞臺。
20世紀60年代，正是美蘇太空競賽如火如荼的時期。繼1961年4月12日加加林首飛太空之後，一位位“飛天英雄”叩響了太空的“大門”。然而，對於“人口多、底子薄”的新中國來說，當時搞載人航太真是“心有餘而力不足”。
20世紀80年代，世界範圍內掀起了又一輪高科技浪潮，各國紛紛制定自己的航太計劃，努力搶佔21世紀高科技的戰略制高點。面對此次機遇，中國若不奮起直追，將錯失發展良機。
1986年3月份，楊嘉墀、陳芳允、王大珩、王淦昌4位科學家在《關於跟蹤研究外國戰略性高技術發展的建議》中列入了載人航太的研究，這個高技術發展計劃後來被稱為“863計劃”。
當時，國際上太空梭載人天地往返方案眾多，美國太空梭已經多次往返太空，俄羅斯也完成了“暴風雪”號（不載人）太空梭首飛，還有不少國家和地區也在積極論證自己的太空梭方案。中國該遵循這些路徑還是另辟蹊徑？
經過反覆論證，我國科學家認為，發展太空梭並不適合我國實際，無論是造價、維修費用，還是發射場建設都太昂貴了。反觀載人飛船，既可搭乘航太員，又可向空間站運輸物資，還可作為空間站軌道救生艇使用，且成本相對較低。
於是乎，中國載人航太發展從載人飛船起步。如今，美國太空梭已經全部退役，俄羅斯太空梭終止于那次無人飛行，日本、歐洲的太空梭也停留在紙面上，世界航太大國全部回到了飛船的方案。
我國的載人航太事業一直沿著中央批准的“三步走”戰略穩步前進，目前已經完成第一步載人飛船和第二步空間實驗室的全部任務，成為世界上第三個獨立掌握載人航太技術的國家。
今天，中國擁有世界上兩型現役載人飛船中的一型，即神舟載人飛船；還有世界上載貨效率最高、功能最多的天舟貨運飛船；天宮一號、天宮二號兩個天宮空間實驗室則為正在研發的空間站奠定了堅實基礎。
正如中國載人航太工程總設計師周建平所說：“如果按照別人的老路走，我們將永遠落後於人。”中國載人航太工程高起點、高效益、高品質、低成本，體現了中國特色，在當時工業基礎薄弱的情況下走出了一條跨越式發展的道路。
不帶任何隱患上天
載人航太、人命關天。統計顯示，目前世界上共有540多名航太員，其中27人在執行任務或訓練時不幸罹難。
“不能有航太員犧牲！”神舟號飛船首任總設計師、中國工程院院士戚發軔告訴記者，這是他接到任務時腦海中冒出的第一個想法。
多年前，戚發軔曾去蘇聯參觀載人飛船發射。發射前夕，蘇聯方面總設計師對航太員說，“一切都準備好了，上去吧，一定能回來”，然後便在任務單上鄭重簽下了自己的名字。
“我們有沒有能力對航太員做出這樣的承諾？有沒有把握簽這個字？”在之後的很多年裏，戚發軔經常對團隊成員說：“首先要問一問自己，敢不敢坐自己研發的飛船？”
很多人並不知道，當時神舟一號飛船上大部分重要部件都沒有備份，因此每個細節都必須確保萬無一失。為達成這一目標，來自全國110多家科研院所、3000多家協作單位的數十萬科研人員付出了全部心血。
載人航太工程是一項龐大的系統工程，也是全國各行業大協作的結晶。正如周建平所說：“實施這樣宏大的工程，沒有黨中央集中統攬，沒有全國大協作，是不可想像的。”
“不帶任何隱患上天”是航太人的底線。
航太產品對可靠性的要求為0.97。因為要保障人的安全，載人航太失敗率必須控制在千分之三以內。兩個要求同時滿足，故障率必須在三十萬分之一以內。
要保障安全性，就必須用上所有可靠性措施。“從起飛到把飛船送到預定軌道，有8種故障救生模式。飛船入軌後，還有180多種故障對策。實際上，在大約70萬條電腦程式中，只有30%是用於正常飛行的，70%都用於應付故障。”戚發軔說。
2002年1月份，神舟三號飛船從北京運抵發射基地組裝，技術人員檢測出火箭底部有一個插座無法正常通電。技術人員逐一排查，在火箭內共找到73個同類型插座。在對數千個電線接點反覆檢測後，團隊得出結論，不是施工問題，而是插座設計有缺陷。
飛船上儀器很多，船艙裏佈滿了導線，70多個插座一個個換下來，比重新組裝一次火箭還費勁。有人建議，為減少損失，等神舟三號發射後，四號、五號再作更換。指揮部當即否決了這一想法，“如果這次放任，以後的品質關也很難把得住，必須立即撤換問題插座，重新設計新插座”。
火箭離開發射場時，許多航太人都哭了。這是中國航太史上第一次火箭進場後重新解體，撤場檢修。
載人航太工程技術難度之高前所未有。僅以長征二號F火箭為例，整個火箭有10個分系統、20多萬個元器件。要把一個元器件的可靠性從90%提高到97%，就得開展200多次試驗，而且試驗過程中不能出現哪怕一次故障。因此，中國航太人必須在之前的航太標準基礎上“嚴上加嚴”。嚴格到什麼地步？比如，火箭從發射到入軌，只需要短短600秒，但火箭的設計壽命卻達到546小時。
“天宮一號”包含500余臺大小設備。在太空中，這些設備無論哪一個出現故障，後果都不堪設想。中國航太科技集團公司空間技術研究院載人航太總體部型號主管設計師李興乾說，研究團隊在設計時就做了充分的地面試驗，有的設備試驗次數超過萬次。科研人員經過大量試驗，在參考同類設備實際飛行結果數據的基礎上，針對各種可能出現的故障提前制定了幾百種預案，從系統到分系統再到單機，各級、各層面都做了備份。
在天宮二號一項試驗過程中，研究人員發現，某出口壓力數值不達標。科研人員馬上將壓氣機拆下來排除故障，發現一個排氣閥的閥芯上出現了一個0.1毫米的多餘物。問題原因找到了，可多餘物從何而來？管路內還有多少？產生的原因又是什麼？為保證100%的可靠性，大家把管路一段一段拆下來檢查、吹除，直到找到多餘物來源並清除所有多餘物後才放心。
品質是航太業永恒的主題，也是一切航太活動的“生命”。載人航太工程實施以來，中國先後把11名航太員14人次送入太空，成功率100%，創造了“0失誤”和回收“10環打靶”的優異成績。
就像每一位航太人都會熟記於心的口號：“成功是差一點點失敗，失敗是差一點點成功”“成功不等於成熟、一次成功不等於次次成功”“下次任務永遠不會是上次任務的簡單重復”“顆顆螺釘連著航太事業、小小按鈕維繫民族尊嚴”……每句話背後都有一段刻骨銘心的故事，每個字都烙印在航太人的血脈之中。
塔尖上的事業
如果說，航太科技是塔尖上的事業，自主創新就是支撐航太人勇敢攀登的精神天梯。
天宮一號是中國人在太空裏的第一個“家”，堪稱我國史上最難建造的“房間”，幾乎每個部件都需要創新。在科研人員看來，建“天宮”絕不是件浪漫的事，因為從“一磚一瓦”到瀰漫在房間內的空氣，每個細節均需要大量高精尖技術支撐。譬如，為設法在“天宮”中製造適宜人類生存的“小環境”，科研人員專門研製了一款控制微生物和微量有害氣體的裝置，負責高效過濾並凈化空氣中人體代謝的皮屑。
天宮二號被稱為我國“最忙碌的空間實驗室”。在這間實驗室裏開展的實驗超過10項，是歷次載人航太任務中應用項目最多的一次。科研人員還專門在天宮二號上搭載了一個溫度適宜、光照可控的迷你培養箱，這是我國首次完成“從種子到種子”全過程的空間植物培養實驗。“天宮二號取得的許多成果都是國際前沿的，中國載人航太也由此進入了一個應用發展的新階段。”周建平說。
科研是一個不斷“爬樓梯”的過程。在通往太空的天梯上，中國科學家的探索永不止步。
提起中國的載人飛船，大家最熟悉的莫過於神舟飛船了。自1992年立項以來，神舟飛船先後將11名航太員順利送入太空並安全返回，可謂功勳卓著。可當中國航太人將目光投向月球以及更遙遠的深空，神舟飛船、天舟貨運飛船這兩款航太器，已經無法滿足他們更宏大的夢想。
眾所週知，太空上有一個由16個國家和地區組織共同建造的國際空間站。在這份長長的名單裏，有發達國家也有發展中國家，卻沒有中國。一些國家處心積慮對我國實行嚴密封鎖禁運，企圖把中國排除在世界空間站“俱樂部”之外。現實倒逼中國必須堅定走獨立發展之路。
如今，我國載人航太工程已經全面邁入“空間站時代”。2022年前後，中國空間站“天宮”將正式完成在軌建造任務，成為長期有人照料的國家級太空實驗室，支援開展大規模、多學科交叉的空間科學實驗。在空間站上，我們將部署航太醫學、空間生命和生物、材料、微重力燃燒和流體、物理、天文等領域的高水準實驗設備，科學家可在空間站開展大量空間科學前沿領域的研究工作。
2020年5月8日，新一代載人飛船試驗船返回艙成功降落在甘肅酒泉東風回收著陸場預定區域，標誌著中國載人航太事業開啟了新的篇章。相比于神舟飛船，新飛船可以飛得更遠，不僅可送航太員往返中國空間站，還能完成38萬公里外的載人登月，甚至去更遠的星球探險。同時，新飛船有可重復使用的優點，可以降低成本，使人類更安全、更舒適、更經濟地進入太空，開展更遠的深空探測。
周建平說：“我們的空間站有後發優勢，無論是平臺技術還是儀器設備技術，都在全球居於領先水準，這將推動中國空間科學研究進入全球先進行列，也將促進國際太空事業的發展。譬如，在空間站階段，我們將部署一個巡天望遠鏡，這將是國際上最先進的從事天文學及物理學研究的空間天文臺之一。我們計劃用10年時間，對半個天區以上的區域開展巡天觀測，研究暗物質、暗能量、黑洞、宇宙起源、天體起源、生命起源等重大科學問題，加深人類對自然本質屬性的認識。”
“中國空間站無疑將加快人類探索、開發、利用宇宙的步伐。”周建平說。（經濟日報·中國經濟網記者 姜天驕 通訊員 肖建軍）
