我國發展載人航天之路

莊祥昌

我國發展載人航天起步較早。1959年，國家就決定組建宇宙醫學專業，1964年，建立了航空宇宙醫學研究所，1968年正式成立航天醫學工程研究所。

在發展載人航天初期，我國在1964、1965、1966年曾分別將裝有白鼠和狗的5枚探空火箭發射到距地面70公里的高空，觀察宇宙環境(高真空、宇宙輻射、溫度、失重等因素)對生物的影響。這幾次探空火箭的發射都比較成功，生物艙都安全回收，為宇宙生物學研究和生命保障工程設計積累了寶貴經驗。

我國需要發展載人航天

但是，在發展載人航天過程中并不是一帆風順的。首先在認識上存在不同觀點。國內有一部分人，包括某些有一定知名度的科學家不同意發展載人航天。理由是：1痹厝撕教旌淖示藪螅我國經濟還比較落后，要投資建設的項目很多，應該把有限的經費投到更需要的地方去。美國在發展載人宇宙飛船時，每搞一種型號，投資大約要200～300億美元，我國雖然不一定花那么許多錢，但也是一筆不小的數目。2比松咸燜要完成的任務基本上可以用不載人的衛星完成。自動化、計算機、遙測、遙控技術發展很快，因此人的很多功能都可以用機器代替。例如探測太空、勘查地球資源、軍事偵察、宇宙環境下進行科學試驗、普查地球上作物生長情況和魚群分布情況，以及調查氣象變化、環境污染等，不一定非要人上天才能完成。3比松咸轂匭胍考慮安全問題和提供一整套生命保障系統，以保證人在宇宙中能正常生活和工作，這在技術上增加了很多復雜性。在成千上萬個技術問題中，只要有一個考慮不周，就會造成災難性后果，這在美、蘇已有過沉痛教訓。4貝泳濟效益來說，美、蘇載人航天已搞了許多年，但至今仍未能有明顯經濟效益，很多科研成果還未能形成能大規模生產的產品，投入與產出很不成比例。

但是很多有識之士、科學家并不同意上述意見，他們認為作為我們這樣一個大國，必須在載人航天這個領域對人類做出我們應有的貢獻。載人航天具有劃時代意義，從長遠看，人類不可能永遠只生活在地球上，載人航天是人類邁向其他星球的第一步。載人航天，國家雖然在短期內耗資巨大，但從美、蘇科學家和航天員在太空中所做的科學試驗來看，已經看到利用宇宙環境可以生產出在地面上無法生產的產品，社會效益和經濟效益前景非?？捎^。例如1幣┪鍰崠浚河行┮┪鋃勻頌逵懈弊饔茫原因之一是純度不夠。例如有一種傳染性海綿狀病毒性腦炎，可用一種激素治療，但地面上生產的激素純度不夠，用藥后可引起嚴重后果，如在太空失重環境下提煉，激素的純度可大大提高。2狽擲胂赴和生物大分子：腎皮質產生的尿激酶是溶解血栓的有效藥物，從尿中提取產量微小，也可從人體胚胎腎皮質細胞培養液中提取，但此類細胞僅有5％能生產尿激酶，產量很低，利用太空失重環境就可能分離此類細胞，使產量大大提高。人體各種免疫細胞的分類是免疫學研究的重要課題，利用太空環境可將T－淋巴細胞和B－淋巴細胞分離，將為免疫學基礎理論研究提供良好條件。ATP酶是細胞能量轉換的關鍵酶，但它的幾個亞基在地面上無法分離，在太空中有可能將其亞基分離，將會大大推動細胞工程基礎理論研究的進展。胰蛋白酶是生物工程生產中很重要的催化劑，該酶水解后使肽腱斷裂，但其成份無法分開，在太空中就有可能將其分離，找出酶的活性中心，可以推動蛋白工程基礎理論的研究。3笨占渲圃斕鞍字示體：為了研究各種蛋白質結構，必須獲得一定量的蛋白質晶體，但在地面上要獲得一定量的這種蛋白質結晶非常困難，只有在太空失重條件下才能培養出大的蛋白質晶體。4笨占渲圃烊斯ぴ嗥魃物材料：人工臟器成敗與否與生物材料質量很有關系。生物材料的優勢取決于它的生物相容性反應。純度不夠的生物材料可導致溶血、凝血，產生毒性，甚至致癌。在地面上要制備高純度的生物材料難度很大，而在太空失重環境下，將有可能使生物材料達到極高純度。另一種生物材料叫細胞微囊，它是將臟器的細胞分離出來，外面包以帶微孔的人工薄膜，做成微囊。這層薄膜可以防止細胞被人體內的抗體殺死，同時又不防礙細胞分泌的有用物質透過薄膜進入人體，起到治病作用。已有人試驗將帶有胰島細胞的微囊注射到體內來提高治療糖尿病的效果。在太空無重力環境下做成的微囊，其療效將大大提高。5憊ひ擋牧系募庸ぃ豪用失重環境可制造高純度、大尺寸，性能優異的工業材料，如半導體材料(砷化鎵、銻化錮、鎘－汞－鐵化合物等)。形狀記憶合金由于成份間比重不同，在地面上容易混合溶化，很難達到理想的均勻度，但在失重時就可克服這種缺陷。非晶態金屬象玻璃一樣，具有非晶形組織，為了把液態金屬的非晶態結構在冷卻時固定下來需要極快速的冷卻?？焖倮鋮s的主要條件是熔體的體積要小，面積要大以及要有足夠的儲冷。在無容器、無重量的條件下非常有利于快速冷卻，可以制取極薄的純度很高的帶和絲。泡沫多孔材料既輕且有一定強度和特殊的電、磁、過濾等特性，在地面上制造這種材料不易形成氣泡，但在失重情況下，可以獲得非常均勻氣孔的材料，密度只有原材料的1/3。制造泡沫合金、材料加工和制藥常采用電泳和電滲透等分離技術，但在地面重力作用下，流體中密度不同的成份會產生沉淀和對流，阻礙精確分離和充分地混合，無法制造出滿意的產品，而且生產速度非常慢。在無重力環境下，由于沒有沉淀和對流，電泳產量可比地面高700倍，產品純度可提高4倍。6貝叢煨鹿ひ眨旱孛嬪狹噸平鶚簟⒑轄鸕缺匭朐諶萜髂誚行，材料易被污染，最理想的方法是無容器冶煉，使溶體在空間懸浮，這只有在失重條件下才能做到。華裔航天員王贛駿在航天飛機上做了聲場懸浮實驗，就是為了將來能實現無容器熔煉新工藝。7苯農作物種子帶上太空，利用宇宙特殊環境(如宇宙射線較強)來改變種子的遺傳特性，將這些種子帶回地面種植，可使產量和質量大大提高。我國在太空育種方面已有許多成功的經驗。

上述科研成果目前雖然還沒能轉化為生產力，進行大規模生產，但隨著人們不斷努力，總有一天這個問題可以得到解決。還應看到，載人航天是一門 高度綜合性先進技術，它的發展必將帶動國民經濟其他領域的發展，將會促進我國科學技術和經濟建設向更先進的水平邁進。至于衛星可以代替人完成各項任務的觀點更是片面，因為任何儀器設備都是人創造出來的，這些儀器和設備只能完成人賦予它的一部分功能而不能完全代替人的作用。人與儀器設備很大的不同點在于人有主觀能動性，能處理臨時發生的事情，能對所獲取的信息進行分析判斷并作出相應的對策，遇到程序外的情況，能靈活處理。在航天過程中，很多情況下需要發揮人腦的作用，現今科學雖然比較發達，但尚沒有一部機器或儀器設備能完全代替人腦的作用。在美、蘇載人航天實踐中，有很多事例可以說明上述觀點是正確的。例如“阿波羅11號”飛船向月面降落時，如果不是航天員及時發現預定降落地點不安全而改變原來方案，將導致登月艙的墜毀?！疤炜諏嶒炇摇币粔K太陽能帆板因故未能展開，使空間站的電力喪失了一半，艙內溫度上升至55℃，無法正常工作，是派航天員去太空將故障排除，才使“天空實驗室”恢復了功能?！岸Y炮7號”空間站在1985年曾發生過一次嚴重故障，自動裝置突然一個接一個失靈，最后與地面完全失去聯系。后來還是派出兩名航天員去空間站，找出故障的部位并加以修復的。

我國怎樣發展載人航天

我國要發展載人航天事業是國家領導人在聽取各方面意見后作出的正確決策。要實現載人航天，需要解決三個方面問題。1毖兄菩碌腦嗽毓ぞ擼2毖兄圃厝朔尚釁鰨3毖“?、驯I泛教煸?。未?，在60年代我國組建了相應的研究機構。在初期階段進行了很多預研，以后逐漸確定了型號。在確定型號時曾考慮過是否先發展航天飛機，但經過論證，根據我國實際情況，認為以先發展載人飛船為宜。為了使載人飛船發射成功，除了加緊研制運載工具和飛船外，于1970年第4季度至1971年第2季度從空軍部隊中選拔了20名飛行員作為我國第一批航天員。但后來由于出現了林彪反黨集團，該項工作不得不停止進行，否則早在70年代中期，我國載人飛船就會遨游太空了。

1978年黨的十一屆三中全會以后，我國出現了改革開放大好局面，對外交流逐漸增多。1985年美國曾派代表團來我國商談載人航天合作事項，這是一次極好機會。當時談妥美國可用航天飛機免費送一名中國航天員去太空。通過這種合作方式，我們可以了解到美國載人航天的先進技術和經驗，使我們少走彎路，加速我國載人航天事業的發展，為此國內作了積極準備。1986年我國還派代表團去美國參觀訪問并簽署了合作進行載人航天的意向書。不幸的是，就在中國代表團在美訪問期間，發生了“挑戰者號”航天飛機爆炸事件，7名航天員喪生。這件事對美國打擊很大，NASA處于一片混亂之中，停止了載人航天的一切活動，徹底調查事故原因。原來談妥的中、美合作項目被長期擱置下來。但是，我國的載人航天工作并沒有停頓，預研工作繼續進行。在此過程中，對我國載人航天事業如何發展出現了兩種不同意見。一種認為，我國應學習美、蘇的經驗，在送人上太空之前應先發射生物衛星，內裝猴子或其他動物，取得經驗后再發射載人飛船。另一種意見認為，美、蘇是最早將人送上太空的國家，在人上太空之前，宇宙環境對生物有何影響，會不會致命， 如何保證發射成功和使飛船安全運行和返回，對上述一系列問題要么了解甚少,要么就是對問題的解決還沒有把握，因此他們在50年代曾發射了多顆裝有狗、猴、鼠等動物的生物衛星，以便取得經驗，這是非常必要的。到了80年代，美、蘇已將多批航天員送上太空，人們對宇宙環境對人的影響已有很多了解，也累積了很多保證安全的經驗。我們完全可以吸取他們的經驗，沒有必要走50年代時美、蘇那樣的老路，即先發射生物衛星，然后再發射載人飛船。從生命保證系統來講，動物與人差別較大，想通過動物的生命保證系統為研制人的生命保障系統提供經驗雖不能說毫無價值，但作用不是很大。按照實際情況，我國發展載人航天事業可以在吸收國外經驗的基礎上，不需要先搞生物衛星，可直接研制載人飛船。為了保證安全，萬無一失，可以先發射幾艘無人飛船，待安全有充分把握后，再發射載人飛船，這樣既可縮短研制周期，也可節省大量經費，并可體現我國發展載人航天事業的特色。后一種意見終于被決策者們采納。■