中國(guó)載人航天工程的起源與發(fā)展—訪原航天醫(yī)學(xué)工程研究所副所長(zhǎng)莊祥昌

□ 本刊記者 夏丹

經(jīng)過(guò)三十余年的改革開(kāi)放，我國(guó)各方面的建設(shè)都有了非常大的變化。中國(guó)載人航天工程的實(shí)施，標(biāo)志著在中國(guó)在科技和工業(yè)領(lǐng)域又上了一個(gè)新臺(tái)階。回顧中國(guó)載人航天發(fā)展史，對(duì)了解我國(guó)幾十年來(lái)的建設(shè)有重要意義，為此，本刊記者特別采訪了原航天醫(yī)學(xué)工程研究所副所長(zhǎng)莊祥昌，聽(tīng)他講講當(dāng)年的故事。

載人航天對(duì)每個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)重大的系統(tǒng)工程，需要大量的財(cái)力和物力。我國(guó)什么時(shí)候開(kāi)始載人航天的討論？

莊祥昌：1961年4月12日，前蘇聯(lián)將航天員加加林送上太空，繞地球飛行了108分鐘并安全返回地面，開(kāi)創(chuàng)了載人航天的新紀(jì)元，引起全世界的高度關(guān)注。另一超級(jí)大國(guó)美國(guó)也在積極發(fā)展載人航天。大家都議論，中國(guó)是否也要搞載人航天？國(guó)家組織一些科學(xué)家進(jìn)行專題討論，主要出現(xiàn)了兩種不同觀點(diǎn)。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為載人航天技術(shù)復(fù)雜，國(guó)家要投入的財(cái)力、物力很大，而新中國(guó)成立不久，百?gòu)U待興，要做的工作很多，資金不夠，也缺專業(yè)人才，況且在1957年10月4日前蘇聯(lián)已成功發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，這些人認(rèn)為有了人造地球衛(wèi)星可以代替人來(lái)完成各項(xiàng)任務(wù)。持這一觀點(diǎn)的不乏一些重量級(jí)人物。

2003年10月15日我國(guó)航天員楊利偉乘座神舟五號(hào)飛船進(jìn)入太空

廠房中的神舟五號(hào)飛船

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為載人航天是個(gè)新興領(lǐng)域，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，像中國(guó)這樣一個(gè)大國(guó)必須要參與進(jìn)去，人造地球衛(wèi)星不可能完全代替人去進(jìn)行各項(xiàng)任務(wù)，因?yàn)槿擞兴季S，有主觀能動(dòng)性、靈活性、預(yù)見(jiàn)性，對(duì)臨時(shí)出現(xiàn)的情況有判斷力可進(jìn)行處理，任何人造的設(shè)備不可能有這種能力，它只能按照人給它設(shè)計(jì)好的程序進(jìn)行工作，超出了這個(gè)范圍，它就無(wú)能為力了。至于載人航天需要投入的資金確實(shí)很大，但我們不必完全按照美、蘇的做法，我們可以借鑒他們的經(jīng)驗(yàn)吸取他們的教訓(xùn)，避免走彎路，可結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，達(dá)到既省錢(qián)又解決問(wèn)題的目的，走自己的路（后來(lái)事實(shí)證明做到了這點(diǎn)）。

隨著后來(lái)事態(tài)的發(fā)展，越來(lái)越顯示后一種意見(jiàn)的正確。如果哪個(gè)國(guó)家特別是大國(guó)現(xiàn)在不考慮載人航天問(wèn)題，將來(lái)連話語(yǔ)權(quán)都沒(méi)有。當(dāng)然一定要量力而行，在可能的情況下可實(shí)施國(guó)際合作，以節(jié)省經(jīng)費(fèi)。

我國(guó)載人航天初期的工作是怎樣開(kāi)展的，在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下有沒(méi)有受到什么影響？

莊祥昌：早在上世紀(jì)60年代初，我國(guó)已開(kāi)始了載人航天的前期工作，當(dāng)時(shí)主要有三個(gè)單位從事這方面工作，即軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院軍事勞動(dòng)生理研究所（三所）、中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所宇宙生物研究室和中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院宇宙醫(yī)學(xué)專業(yè)小組。它們?cè)M(jìn)行過(guò)用生物火箭將大白鼠、小狗送上約70千米高空直上直下飛行，觀察飛行過(guò)程中及返回地面后動(dòng)物生理變化；用小型離心機(jī)觀察狗在超重作用下的生理反應(yīng)；用低壓艙觀察人在缺氧情況下的生理反應(yīng)等等，當(dāng)時(shí)研究工作比較分散，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。

國(guó)家考慮到載人航天是個(gè)非常復(fù)雜、龐大的工程，必須集中力量統(tǒng)一規(guī)劃，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，為此國(guó)家提出實(shí)施代號(hào)為“714”的工程計(jì)劃，將上述三個(gè)部門(mén)合并于1968年專門(mén)成立了“航天醫(yī)學(xué)工程研究所”。該所的基本任務(wù)是：①航天員的選拔和訓(xùn)練；②開(kāi)展航天環(huán)境對(duì)人體影響的研究；③保證航天員的身心健康和安全；④開(kāi)展航天服的研制；⑤提供載人航天器生保系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)；⑥生命保證工程的研制；⑦航天食品的研制。

運(yùn)載火箭和載人航天器的設(shè)計(jì)制造由第七機(jī)械部（航天部前身）負(fù)責(zé)。

為了實(shí)施714工程，1969年末，中國(guó)開(kāi)始選拔航天員，當(dāng)時(shí)是從空軍飛行員中先普選出1916名，再經(jīng)過(guò)初選、復(fù)選，最后選出20名作為預(yù)備航天員，前后歷時(shí)不到2年。決定采用飛船作為載人航天工具，并命名為“曙光號(hào)”，按計(jì)劃在1975年左右將我國(guó)第一位航天員送上太空。由于當(dāng)時(shí)處在“文化大革命”年代，無(wú)論科研實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力都無(wú)法按時(shí)完成計(jì)劃，計(jì)劃只好終止。但它為日后再搞載人航天積累了經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了一大批人才，打下了一定基礎(chǔ)。

到了上世紀(jì)九十年代，我國(guó)又重啟載人航天計(jì)劃，命名為921工程。按921工程要求又重新選拔訓(xùn)練航天員，飛船重新命名為“神舟號(hào)”，可乘三人，共有三個(gè)艙室，即推進(jìn)艙、返回艙和軌道艙。當(dāng)任務(wù)規(guī)定航天員需出艙到太空進(jìn)行工作，飛船制造時(shí)可將軌道艙改成氣閘艙。

我國(guó)的航天員是怎樣選拔的？與國(guó)外航天員的選拔有什么區(qū)別？

莊祥昌： 航天員分職業(yè)和非職業(yè)兩種。由于工作性質(zhì)不同航天員又分指令長(zhǎng)、任務(wù)專家、工程師等。非職業(yè)航天員稱為載荷專家，這是指專門(mén)從事某項(xiàng)科學(xué)研究的科學(xué)家航天員，還有去太空旅游的航天客人，這些人的身體和心理選拔標(biāo)準(zhǔn)與職業(yè)航天員有所不同。目前我國(guó)選拔的航天員是職業(yè)航天員，而且是從空軍飛行員中選。他們選拔標(biāo)準(zhǔn)基本如下：①學(xué)歷：大專以上；②年齡：25歲～35歲；③身高：1.6米～1.72米；④體重：55千克～70千克；⑤身體健康，沒(méi)有潛在性疾?。虎奚窠?jīng)系統(tǒng)反應(yīng)要靈敏；⑦心理素質(zhì)好，遇事要冷靜、沉著，能團(tuán)結(jié)人。

我國(guó)在1998年選出14名男性預(yù)備航天員，2010年又選了7名，其中有2名女性，目前共計(jì)有航天員21名。

選出的預(yù)備航天員要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格訓(xùn)練，訓(xùn)練內(nèi)容大致有①學(xué)習(xí)有關(guān)航天知識(shí)；②體能訓(xùn)練；③駕駛航天器技術(shù)訓(xùn)練；④在失重（微重力）環(huán)境下，如何工作和生活的技能訓(xùn)練，包括吃、喝、拉、撒、睡、擦身、穿脫航天服；⑤完成特定任務(wù)所需的技能訓(xùn)練。

神舟六號(hào)航天員費(fèi)俊龍、聶海勝出征

神舟六號(hào)載人飛船發(fā)射升空

神舟九號(hào)航天員劉洋、景海鵬、劉旺（從左至右）

神舟九號(hào)與天宮一號(hào)

當(dāng)具體航天任務(wù)確定后，從訓(xùn)練合格的預(yù)備航天員中再確定誰(shuí)去執(zhí)行此次任務(wù)。到目前為止，我國(guó)已有5批航天員被送上太空。

為保障航天員的安全，美國(guó)和俄羅斯都研制了航天服。我國(guó)的航天服研制情況是怎樣的？

莊祥昌：航天員在飛船發(fā)射和返回時(shí)必須穿艙內(nèi)航天服，它相當(dāng)于一個(gè)小的座艙，萬(wàn)一飛船發(fā)生漏氣，艙內(nèi)航天服就能自動(dòng)充氣供氧以保證航天員的生命安全。當(dāng)航天員需要出艙工作，必須穿艙外航天服。艙外航天服結(jié)構(gòu)較艙內(nèi)航天服復(fù)雜。在吸取俄羅斯的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制作了艙內(nèi)和艙外航天服，艙外航天服分頭盔、服裝、手套、鞋幾部分，其連接處絕對(duì)不能漏氣，穿脫還要方便，頭盔上的面罩是透明的。服裝大致分7層，即內(nèi)衣層、液冷層（能帶走體內(nèi)過(guò)多的熱量）、氣密層（保證不漏氣）、限制層（防止服裝充氣后過(guò)度膨脹）、屏蔽層（能屏蔽宇宙輻射）、保暖層、防護(hù)層（避免外部磨損服裝）。服裝需與隨身攜帶的調(diào)控背包接連。服裝工作時(shí)需向服裝內(nèi)充氧氣，壓力約300mmHg，充氣后要保證大關(guān)節(jié)和手指關(guān)節(jié)的活動(dòng)，否則會(huì)影響航天員工作。研制這套航天服花費(fèi)了約3000萬(wàn)。

航天員進(jìn)入太空后都需要在太空生活和工作一段時(shí)間，那么長(zhǎng)期的太空失重環(huán)境會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響嗎？

莊祥昌：我國(guó)在上世紀(jì)60年代初就開(kāi)始太空環(huán)境對(duì)人體影響的研究。太空飛行對(duì)人體不利的主要有微重力環(huán)境、真空缺氧和宇宙輻射，還有在火箭發(fā)射和飛船返回著陸時(shí)會(huì)遇到的超重問(wèn)題。在這些因素中真空缺氧與宇宙輻射在飛船和空間站設(shè)計(jì)時(shí)可采取一些措施使其對(duì)人體影響降至最小。至于超重問(wèn)題由于其持續(xù)時(shí)間較短，超重值不是很大，也較容易想些辦法減輕對(duì)人體的影響，因此我重點(diǎn)談?wù)勈е貙?duì)人體影響問(wèn)題。

人在失重時(shí)下半身血液是往上半身和頭部轉(zhuǎn)移，同時(shí)肌肉負(fù)荷也大大減少。在地面上要?jiǎng)?chuàng)造這種效應(yīng)，如果用人體做實(shí)驗(yàn)可采用頭低位的-60臥床方法，吃、喝、拉、撒都不能離床，臥床時(shí)間根據(jù)研究需要，可長(zhǎng)可短，一般都在15天以上。如用大白鼠做實(shí)驗(yàn)，可將大白鼠尾巴吊起來(lái)，前肢著地，身體與地面約成200角。如用兔子做實(shí)驗(yàn)，將兔子固定在籠子里，頭伸在外面朝下，將籠子斜放與地面約成200角，實(shí)驗(yàn)時(shí)間也可長(zhǎng)可短，一般在20天以上。

失重引起機(jī)體生理變化歸納起來(lái)主要有以下幾方面：

1.心血管調(diào)節(jié)機(jī)體下降。表現(xiàn)在：①對(duì)超重耐力下降。當(dāng)航天結(jié)束返回地球時(shí)航天員對(duì)+Gx（胸-背向超重）耐力可降低約1+Gx；②立體耐力下降。當(dāng)站立位時(shí)心率增加明顯，腦部供血不足，有的甚至出現(xiàn)暈厥前癥狀，如眼花、臉色蒼白、出汗、惡心。

神舟十號(hào)飛船

我國(guó)第一位進(jìn)入太空的女航天員劉洋

神舟十號(hào)航天員王亞平在太空授課

神舟十號(hào)航天員出征

2.肌肉萎縮，特別是下肢肌肉，走路困難，不穩(wěn)。

3.骨骼脫鈣，骨質(zhì)疏松，特別是承重骨如跟骨。

4.血漿容量減少，體內(nèi)水解質(zhì)平衡失調(diào)，如鉀、鈉、鈣等從尿中排出增多。

為了減輕失重對(duì)機(jī)體的影響，在航天飛行過(guò)程中都采取防護(hù)措施，如安排一定量的運(yùn)動(dòng)（用跑步機(jī)和自行車功量計(jì)進(jìn)行鍛煉），在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)穿企鵝服（穿上這種服裝航天員必須用力才能將身體伸直，強(qiáng)迫肌肉保持一定的張力），同時(shí)改善飲食營(yíng)養(yǎng)。我們還試驗(yàn)過(guò)用中藥強(qiáng)肌1號(hào)和強(qiáng)肌2號(hào)喂食懸吊大白鼠，發(fā)現(xiàn)對(duì)減輕肌肉萎縮有作用。

當(dāng)航天員返回地面后，采取一些康復(fù)手段，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，身體狀況基本都可恢復(fù)到原來(lái)水平。

以一個(gè)過(guò)來(lái)人的身份，您認(rèn)為開(kāi)展載人航天工程對(duì)我國(guó)有哪些重要意義？

莊祥昌：我認(rèn)為在以下 6個(gè)方面都有重要意義：

第一，載人航天需要用到很多高技術(shù)。例如特種材料，自動(dòng)化技術(shù)，小型化技術(shù)等等，這些技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)是封鎖的，必須靠自己研制，這些高技術(shù)也可用在其他領(lǐng)域，從而提高我國(guó)整體科技水平。

第二，利用航天特殊條件可進(jìn)行有意義的科學(xué)試驗(yàn)，而這些科學(xué)試驗(yàn)必須靠科學(xué)家上天去做。美、俄每次進(jìn)行長(zhǎng)期載人航天前都要征集一些科研項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)層層篩選確定上天項(xiàng)目。例如華裔科學(xué)家王贛駿申請(qǐng)擬在太空中進(jìn)行“失重下的液體狀況”的實(shí)驗(yàn)，被批準(zhǔn)后他于1985年4月乘“挑戰(zhàn)者”航天飛機(jī)進(jìn)入“空間實(shí)驗(yàn)室”在失重狀況下進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，圓滿完成了任務(wù)。類似這樣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)還有很多，說(shuō)不定那天就會(huì)對(duì)科學(xué)理論和人們的生產(chǎn)生活發(fā)揮作用。

第三，有了“空間站”，經(jīng)常會(huì)有航天員在太空中工作，可利用各種高、精、貴的儀器設(shè)備對(duì)地面情況進(jìn)行連續(xù)考察。例如農(nóng)作物生長(zhǎng)情況、魚(yú)群資源變化、各種災(zāi)害程度、大氣污染情況、軍事目標(biāo)變動(dòng)、軍隊(duì)調(diào)動(dòng)等等可了解得更清楚，更及時(shí)。甚至可在太空設(shè)指揮司令部。

第四，在太空因?yàn)闆](méi)有空氣層，對(duì)天文現(xiàn)象研究更為有利，向下觀察空氣層的變化可提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

第五，由于人類大規(guī)模開(kāi)發(fā)地球資源，有用的資源越來(lái)越少，但在其他星球上蘊(yùn)藏著大量資源尚未開(kāi)發(fā)。譬如現(xiàn)在已知月球上的鈦和稀土資源非常豐富，氦-3儲(chǔ)量也很大，據(jù)測(cè)算如能把月球上的氦-3開(kāi)發(fā)出來(lái)，人類可用上幾萬(wàn)年。還有已知的太陽(yáng)能，如果用微波或其他手段能將其輸送到地球上來(lái)也是用之不竭的能源。要把這些設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)，可采用高科技手段，但也要有人上太空參與。

第六，提升我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力。載人航天投入確實(shí)很多，但對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會(huì)有很大促進(jìn)作用。據(jù)美國(guó)阿波羅登月計(jì)劃成功后的測(cè)算，每投入1元，約可產(chǎn)出15元的經(jīng)濟(jì)效益。

景海鵬、劉旺、劉洋在神舟九號(hào)艙內(nèi)