神舟之旅

載人航天是人類向太空探索的核心一步，不論是商業化的太空旅行還是馬斯克的“火星殖民計劃”，基礎都是把人安全送往太空并讓他們生存下來。直至目前，仍然只有俄美中三國有能力獨立完成載人航天任務。

對載人航天不太熟悉的人很難想象，過去一年或者兩三年才發射一次的神舟飛船，如今已經進入大約每半年就發射一次的常態化模式。自2021年中國空間站的首個艙段發射入軌之后，短短4年間已經有8艘神舟飛船升空。載人飛船不再是在天上待幾天就返回，而是會和空間站直接對接，航天員會在太空停留足足半年。

按照國際通行標準，這意味著中國已經實現了人類在太空的“長期”駐留，在航天領域步入全球最頂尖的行列。而且和2010年升空的國際空間站相比，中國空間站在能源效率、科研應用載荷等方面都更具優勢，在某種意義上實現了“后發先至”。

但這場歷時四十余年的載人航天追趕之旅并非一路順利，而是經歷了起初的挫折、漫長的爬坡，直到最近幾年終于集中爆發。

1986年，4名科學家提出了全面發展中國高科技的提議，根據他們的報告，中共中央確立了“863計劃”，航天在其中位列第二。這是中國首次提出載人空間站的目標，是中國載人航天的重要起點。

從“863計劃”到真正的“中國載人航天工程”，仍然經歷了6年的醞釀期，一個關鍵的困擾是，中國載人航天該選擇哪一個技術方向：一個方向是建造可整體回收的航天飛機，第二個方向是選擇僅返回艙可回收的載人飛船。相對而言載人飛船技術較老但易于成功、成本低，航天飛機技術雖新但研發難度大、維護成本高。當時從中國的科研實際出發，航天系統內逐步達成一致，認為載人飛船更適合中國。到了1992年，載人航天工程正式立項，當年，《解放日報》刊登報道《八年內中國宇航員上太空》。

事實證明當年的技術路線選擇是合理的。在1992年中央決議啟動載人飛船項目時，中國在這一領域并沒有多少積累，研發所需的基礎設施相當簡陋。比如1996年，為了測試飛船電氣方案的可行性，研發人員只能采用土辦法，臨時用30多張桌子拼成一個大工作臺，然后把600多臺電子設備擺上臺、互相連接好再通電檢測。這次設備聯調僅線路連接點就有8萬多個，當時研發團隊對如此規模的調試缺乏經驗，通電之后馬上就有設備燒毀，連續燒毀了4臺設備后才最終明確問題的緣由。

直到神舟一號發射的前一年，困難仍然比想象的多很多。研發團隊的計劃是盡量爭取1998年發射，最晚1999年內完成。但方案總體設計實際上直到1998年5月才完成，當年10月才完成初樣試制，而正樣飛船的發射幾乎卡線—壓到了1999年的11月。時任神舟飛船副總設計師鄭松輝回憶，他當時感覺整個人都“透支”了。如果起初選擇風險、耗費均更大的航天飛機技術路線，整個項目延期甚至夭折都不無可能。

完成了最困難的第一次，之后的歷次發射相對順利許多。中國載人航天工程從一開始就有完整的“三步走”計劃：第一步，發射載人飛船；第二步，突破航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術；第三步，建造空間站。經過連續4艘飛船的性能驗證，2003年神舟五號終于將中國宇航員正式載入太空，之后的神舟六號則同時將兩名航天員送上太空。至此，中國載人航天“三步走”計劃的第一步—安全實現載人上天并返回—宣告完成。

接下來就是“三步走”的第二步，實現航天員在太空軌道的中期駐留。按照國際通行標準，中期駐留的門檻是30天—神舟六號的航天員只在太空停留了將近5天。

實現中期駐留的難度遠超短期駐留，其中的核心難點在于中期駐留需要的大量物資儲備無法通過單一火箭運載，必須在太空建立一個能獨立運行的基地，然后實現載人飛船、貨運飛船和這個基地之間的安全對接。這既需要先進的自動化對接技術，也需要能夠支持航天員出艙活動、太空行走的技術。神舟七號率先驗證了出艙活動相關技術，神舟八號則驗證了交會對接技術，與此前發射的作為“基地”使用的“天宮一號”成功對接。之后又經歷了兩次神舟飛船發射，到2016年“天宮二號”發射上天之后，神舟十一號不僅把航天員運送上天，并與天宮二號完成自動交會對接，中國航天員首次完成長達一個月的中期駐留。

歷次神舟飛船發射任務概覽

相比于神舟一號至神舟五號幾乎每年發射一艘的頻次，神舟六號、七號、八號的發射間隔拉長到了3年。這很大程度上是因為，此時的關鍵已不僅是載人飛船，“天宮”系列目標飛行器與“天舟”系列貨運飛船的技術也都需要驗證。直到天宮二號完成所有任務后于2019年受控離軌，這一階段才畫上句號。從神舟六號發射，到天宮二號返回，中國載人航天工程的第二步前后花了將近15年。

漫長的第二階段解決了讓航天員在太空駐留的絕大多數技術難題，接下來的第三步就是要在太空建成獨立的空間站，并完成6個月以上的長期駐留。

空間站雖然體積更大，但其底層技術彼時基本都已驗證完畢。因此在2020年中國空間站任務的首次飛行，即長征五號B運載火箭發射成功之后，神舟飛船的發射頻率也開始“狂飆”。2022年空間站三艙全部完成發射之后，航天員通過輪班的方式從當年起實現了空間站全年有人駐守。

實際上，空間站相關技術的發展不僅影響到航天員在太空駐留的時長，也會直接影響普通大眾。以所有人都離不開的網絡為例，最近幾年航空公司基本都開始提供機上Wi-Fi，這一功能便依賴于載人航天所使用的中繼衛星技術。

開發中繼衛星的起源是解決航天員與地面“失聯”的問題。2003年中國首名航天員楊利偉在太空的大多數時間都與地面處于“失聯”狀態，即使看準時間窗口與地面對話，每次的對話時間也只有幾分鐘。造成這個情況的原因是載人飛船在太空通常停留在離地400公里左右的軌道上繞地球飛行，這個高度僅相當于地球直徑的1/30，受限于地球表面的弧度，任一時刻飛船都只能接收到一小部分區域的信號，其他大部分區域發送的信號將被地球本身阻擋，再怎么加大地面發射站的功率也沒用。

要解決這一問題，最常見的辦法就是在離地更遠的地方設置一個中繼站。只要中繼站位置足夠高，就能夠擺脫地球表面弧度的限制，至少覆蓋其面對的半個地球。從2008年到2022年，中國累計發射了8顆天鏈系列中繼衛星，在離地3.6萬公里（相當于地球直徑的3倍）的軌道上繞地球同步旋轉。這些同步衛星的位置相對于地球固定，因而它們結合起來就組成了一個全方位覆蓋地球的通信衛星網絡，可以同時與地面以及低軌航天器通信，承擔通信中繼的功能，為飛機提供Wi-Fi信號自然不在話下。

除了這類能夠在日常消費中明顯感知到的變化，還有許多航天技術潛移默化地進入了民用領域。比如為了對抗高溫，載人飛船中使用了大量隔熱性能優異、密度極低的氣凝膠。而隨著新能源汽車的發展，氣凝膠技術也被大批量地用于提升電池包內部的安全性并減輕電池包重量。比亞迪2020年推出的刀片電池、寧德時代2022年推出的麒麟電池都使用了氣凝膠。

航天技術民用不僅能提升消費體驗，還能救命。2023年航天科技集團研發的輝昇-I型人工心肺機獲批上市，成為首款擁有完整自主知識產權的國產人工心肺機。而支持該產品的高精度、高集成度電機控制技術恰恰得益于載人航天對于航天器精準操控、盡量減重的嚴格要求。

和蘇聯、美國在20世紀中葉就啟動的航天項目相比，中國載人航天還得到時代賦予的特殊加持。從1992年立項算起，整個項目的發展恰好伴隨著互聯網、電腦、手機的普及，和中國入世后制造業的加速發展。高速發展的產業環境和幾十年如一日的飛天努力互相激勵、彼此促進，不僅有許多航天轉民用的例子，許多民用設備也實現了“上天”。比如韶音骨傳導耳機從神舟十二號起成為航天員的標配—它不需入耳、佩戴舒適。提升了航天員太空生活的體驗。

在中國載人航天工程30多年的發展歷史中，類似的“互動”集中在最近幾年發生，這并非偶然。鄭松輝把航天工程對民用技術的影響概括為“綜合帶動”：1960年代美國搞的阿波羅計劃，對計算機行業產生了“綜合帶動”，所以科學技術在1970到1980年代有了突飛猛進的發展，這才使得高科技公司在1980至1990年代快速崛起。

這種跨越世代的收獲，需要足夠的耐心才能見證。