空間站應用與發展階段開年提速

劉澤康 （北京空間科技信息研究所）

2023年，中國空間站進入為期十年以上的應用與發展階段。一方面，研究人員充分利用空間站目前已配置的艙內實驗柜和艙外載荷，開展了空間生命科學、空間應用新技術等多領域前沿研究，并取得了相當顯著的成果；另一方面，為逐步提升中國載人航天工程近地軌道綜合能力和技術水平，通過統籌載人月球探測任務，研究人員正在開展航天器研制、空間站升級、航天員選拔訓練等工作。

空間應用實（試）驗廣泛開展，取得大量國際先進成果

空間站應用與發展階段已經歷了兩個航天員乘組——神舟十五號航天員乘組與神舟十六號航天員乘組。神舟十五號航天員在軌期間，開展了多次載荷出艙任務，8項人因工程技術研究、28項航天醫學實驗，以及38項空間科學實（試）驗，涵蓋了生命生態、材料科學、流體力學等。

在空間站艙外，載荷出艙是支撐空間站開展大規模艙內外科學實（試）驗的重要功能，航天員已經完成了能量粒子探測器、等離子體原位成像探測器、空間輻射生物學暴露實驗裝置等多個載荷的出艙安裝工作。能量粒子探測器能夠測量空間站軌道中各類粒子的能量、方向、通量以及它們產生的傳能線密度和輻射劑量率等，從而為空間站安全、航天員出艙、空間材料和生物實驗提供關鍵參考數據。等離子體原位成像探測器對空間站軌道等離子體成分、密度、溫度、速度，空間站表面電位，以及空間站軌道等離子體速度和密度的三維空間分布進行探測測量。從而積累科學探測數據，為研究空間環境對空間站與航天員造成危害的作用機理提供重要的依據，也可為空間站上的科學實驗載荷提供必要的空間環境參數。通過空間輻射生物學裝置，我國首次開展了艙外輻射生物學暴露實驗，將為人體生物體的輻射損傷、遺傳變異，輻射防護藥品的制備，以及輻射風險生物學評估提供服務，對我國航天員在軌長期生存，載人登月等重要空間計劃都具有十分重要的意義。

在空間站艙內，地面科研人員與航天員密切配合，通過體系化的空間科學與應用研究和新技術試驗，不斷產出重大科技成果。在燃燒科學方面，神舟十五號航天員乘組通過夢天艙燃燒科學柜中的實驗系統，成功執行了首次在軌點火測試，驗證了空間站燃燒科學實驗系統功能的完備性，以及整體實驗流程的準確性與科學性，為后續項目順利實施打下良好基礎。在生命生態方面，搭載天舟五號貨運飛船上行的空間站雙光子顯微鏡項目也已開展在軌實驗并取得成功，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測提供了全新工具。在航天技術方面，空間高效自由活塞斯特林熱電轉換試驗裝置順利完成在軌試驗，熱電轉換效率等綜合技術指標達到國際先進水平。作為航天器電源系統新技術，斯特林熱電轉換系統能將熱能高效轉化為電能，從而減少對太陽能的依賴，在未來載人月球及深空探測任務中，具有廣闊的應用前景。

空間輻射生物學裝置出艙

航天員進行在軌科學實驗

此外，我國首次在軌對導電環磨屑產生過程和團簇現象實現觀測，對后續改進各類航天器的空間導電環產品設計、保證航天器在軌可靠穩定運行奠定了良好的基礎。我國首次液態金屬空間熱管理在軌試驗在地面科研人員和航天員的精心操作下，也取得了系列關鍵技術成果，該研究在航空航天、先進能源、大功率器件等領域有著很高的應用價值。后續，隨著更多在軌技術試驗成果從空間站不斷傳來，這些成果將在未來航天器發展和產業應用上產生巨大的作用。

面向社會開放空間站資源，最大化發揮空間站綜合效益

空間站作為國家太空實驗室，是我國未來10～15年規模最大的空間綜合研究實驗平臺，目前已經在軌部署了國際一流的科學研究與技術試驗設施，當前已具備大規模開展空間科學研究的能力。因此，中國載人航天工程面向社會，通過多種方式，充分發揮其在科學發展、科普教育等方面的綜合效益，促進經濟社會的高質量發展。

在推動科技發展方面，中國載人航天工程面向社會公開發布載人空間站應用及發展工程科學與應用項目征集公告和指南，充分利用天舟貨運飛船資源，持續開展項目征集工作，不斷擴大項目征集范圍，從而進一步發揮載人航天工程綜合效益，促進空間技術創新研究和航天高科技人才培養。

此外，通過征集航天育種實驗搭載項目、空間站低成本貨物運輸系統總體方案、載人月球車研制方案和空間站空間科學與應用項目等工作，不斷吸收社會力量參與推動科技發展，帶動相關產業升級，最終服務于社會經濟發展和國計民生。

在促進科普教育方面，中國載人航天工程在圓滿完成“三步走”戰略任務，全面建成中國空間站之際，面向全社會舉辦了“逐夢寰宇問蒼穹——中國載人航天工程30年成就展”，首次面向社會公眾全面系統展示中國載人航天工程30年發展歷程和建設成就，重點展示載人航天事業取得的跨越式發展和歷史性成就，生動展現了廣大航天人特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻的昂揚精神風貌，引起全社會的熱烈反響和廣泛關注。

中國載人航天工程30年成就展

在2023年中國航天日期間，中國載人航天工程開展了“天空之鏡”中國空間站首次慢直播、“日出東方、逐夢寰宇”載人航天精神暨全民國防教育活動、致敬航天員——筑夢航天主題聯動科普活動等各類形式多樣、內容豐富的科普教育活動,讓公眾進一步了解我國載人航天事業，近距離感受我國航天科技成果，厚植航天夢想和愛國情懷，激發了公眾特別是青少年崇尚科學、探索未知、追逐夢想的熱情。

第三批航天員進入太空，“新人”逐步成為中堅力量

2023年5月30日，空間站應用與發展階段的首個載人飛行任務——神舟十六號載人飛行任務的航天員乘組順利奔赴天宮，由三位博士組成的“博士乘組”開啟了屬于他們的探索太空之旅。此次任務飛行乘組首次包含了3個航天員類型，其中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。此外，本次任務也見證了中國第三批航天員首次執行飛行任務，航天飛行工程師與載荷專家登上中國載人航天的舞臺。

航天飛行工程師是載人航天器上負責航天器運行管理、設備維護和維修的航天員，具有較深厚的航天器相關專業背景和工作經驗，主要承擔航天器在軌系統/設備等的安裝調試、維護維修等任務，一般由從事航空航天工程及相關領域專業的科研人員中選出。載荷專家是載人航天器上從事空間科學研究和技術試驗及負責有效載荷管理和操作的航天員，一般為某個領域的科學家或有特殊專長的專業人員，對其承擔的空間科學研究項目或載荷的操作負責，一般由從事空間科學研究及相關應用領域的科研人員中選出。

神舟十六號航天員乘組

在空間站進入應用與發展階段之際，通過新增從航空航天工程及相關領域專業的科研人員中選出的航天飛行工程師，以及從空間科學研究及相關應用領域的科研人員中選出的載荷專家，能夠更好地滿足空間站應用與發展階段繁重的空間科學實（試）驗任務。

目前，神舟十六號航天員乘組按計劃正在陸續開展各類微重力基礎物理實驗，推動我國基礎物理研究進入世界前沿；在生命起源領域開展實驗，揭示氨基酸與遺傳密碼子起源的關系；揭示微重力下定向分化人類生殖細胞成熟的基本規律，在空間生殖學領域取得突破性進展；開展航天技術領域試驗，獲得我國首批在軌環境下微生物腐蝕試驗數據；開展首次空間微藻多藻種培養與靶向熟化試驗等。“博士乘組”在軌計劃開展的實（試）驗項目涉及多個領域，工作內容可謂相當飽和。

載人登月工程已啟動實施，計劃2030年實現中國人登月

隨著中國空間站全面建成，在高效運營國家太空實驗室、滾動開展大規模空間科學實驗的前提下，載人登月成為了中國人探索太空的下一步。

目前，中國載人月球探測工程登月階段任務已啟動實施，總體目標是：2030年前實現中國人首次登陸月球，開展月球科學考察及相關技術試驗，突破掌握載人地月往返、月面短期駐留、人機聯合探測等關鍵技術，完成“登、巡、采、研、回”等多重任務，形成獨立自主的載人月球探測能力，推動載人航天技術由近地走向深空的跨越式發展，深化人類對月球和太陽系起源與演化的認識，為月球科學的發展貢獻中國智慧。

為實現這一目標，中國載人航天工程現已完成了載人月球探測關鍵技術攻關和方案深化論證，突破了新一代載人飛船、新一代載人運載火箭、月面著陸器、登月服等關鍵技術，形成了具有中國特色的載人登月任務實施方案。

目前，我國載人登月的初步方案是采用兩枚運載火箭分別將月面著陸器和載人飛船送至環月軌道；兩者在環月軌道交會對接，航天員從飛船進入月面著陸器；月面著陸器與飛船分離，下降著陸于月面預定區域，航天員開展科學考察與樣品采集；航天員乘坐著陸器上升至環月軌道，與飛船交會對接，航天員帶著月球樣品等轉移至飛船，飛船與著陸器分離，進行月地轉移返回地球。

作為用于載人登月工程的新一代載人運載火箭，長征十號運載火箭目前已初具雛形：三級半構型，箭體直徑5m，地月轉移軌道運載能力約為27t。此外，新一代載人飛船由逃逸塔、返回艙和服務艙組成，采用模塊化設計，適應近地、深空等任務需求。月面著陸器由登月艙和推進艙組成，可將2名航天員送達月面。載人月球車質量約200kg，能承載2名航天員。此外，我國正在研制的登月服采用半硬式構型，單次工作時間不少于8h，具備支持航天員月面出艙活動所需的作業、行走、攀爬、下蹲、駕車、人機協同等工作能力。

新一代運載火箭模型圖

新一代載人飛船模型圖

中國空間站在轉入在軌運營與發展階段后，圍繞空間應用、綜合效益、國際合作等方面通盤謀劃、創新突破、精準發力，持續開展一系列科學實驗和新技術驗證；充分發揮空間站科普教育的綜合效益；積極培養后續執行空間站任務的各類型航天員，并且按計劃有序推進載人登月任務。我們將會見證中國載人航天工程在科學探索和應用研究上不斷取得重大成果和突破，讓我們更深入地了解宇宙的奧秘，為人類社會帶來創新和發展的機遇，并與國際社會攜手合作，共同創造未來太空探索的新篇章。