中国载人航天工程的起源与发展—访原航天医学工程研究所副所长庄祥昌

□ 本刊记者 夏丹

经过三十余年的改革开放，我国各方面的建设都有了非常大的变化。中国载人航天工程的实施，标志着在中国在科技和工业领域又上了一个新台阶。回顾中国载人航天发展史，对了解我国几十年来的建设有重要意义，为此，本刊记者特别采访了原航天医学工程研究所副所长庄祥昌，听他讲讲当年的故事。

载人航天对每个国家来说都是一项重大的系统工程，需要大量的财力和物力。我国什么时候开始载人航天的讨论？

庄祥昌：1961年4月12日，前苏联将航天员加加林送上太空，绕地球飞行了108分钟并安全返回地面，开创了载人航天的新纪元，引起全世界的高度关注。另一超级大国美国也在积极发展载人航天。大家都议论，中国是否也要搞载人航天？国家组织一些科学家进行专题讨论，主要出现了两种不同观点。

一种观点认为载人航天技术复杂，国家要投入的财力、物力很大，而新中国成立不久，百废待兴，要做的工作很多，资金不够，也缺专业人才，况且在1957年10月4日前苏联已成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，这些人认为有了人造地球卫星可以代替人来完成各项任务。持这一观点的不乏一些重量级人物。

2003年10月15日我国航天员杨利伟乘座神舟五号飞船进入太空

厂房中的神舟五号飞船

另一种观点认为载人航天是个新兴领域，从长远看，像中国这样一个大国必须要参与进去，人造地球卫星不可能完全代替人去进行各项任务，因为人有思维，有主观能动性、灵活性、预见性，对临时出现的情况有判断力可进行处理，任何人造的设备不可能有这种能力，它只能按照人给它设计好的程序进行工作，超出了这个范围，它就无能为力了。至于载人航天需要投入的资金确实很大，但我们不必完全按照美、苏的做法，我们可以借鉴他们的经验吸取他们的教训，避免走弯路，可结合我国的国情，达到既省钱又解决问题的目的，走自己的路（后来事实证明做到了这点）。

随着后来事态的发展，越来越显示后一种意见的正确。如果哪个国家特别是大国现在不考虑载人航天问题，将来连话语权都没有。当然一定要量力而行，在可能的情况下可实施国际合作，以节省经费。

我国载人航天初期的工作是怎样开展的，在当时的环境下有没有受到什么影响？

庄祥昌：早在上世纪60年代初，我国已开始了载人航天的前期工作，当时主要有三个单位从事这方面工作，即军事医学科学院军事劳动生理研究所（三所）、中国科学院生物物理研究所宇宙生物研究室和中国医学科学院宇宙医学专业小组。它们曾进行过用生物火箭将大白鼠、小狗送上约70千米高空直上直下飞行，观察飞行过程中及返回地面后动物生理变化；用小型离心机观察狗在超重作用下的生理反应；用低压舱观察人在缺氧情况下的生理反应等等，当时研究工作比较分散，缺乏统一规划。

国家考虑到载人航天是个非常复杂、庞大的工程，必须集中力量统一规划，加强领导，为此国家提出实施代号为“714”的工程计划，将上述三个部门合并于1968年专门成立了“航天医学工程研究所”。该所的基本任务是：①航天员的选拔和训练；②开展航天环境对人体影响的研究；③保证航天员的身心健康和安全；④开展航天服的研制；⑤提供载人航天器生保系统的医学数据；⑥生命保证工程的研制；⑦航天食品的研制。

运载火箭和载人航天器的设计制造由第七机械部（航天部前身）负责。

为了实施714工程，1969年末，中国开始选拔航天员，当时是从空军飞行员中先普选出1916名，再经过初选、复选，最后选出20名作为预备航天员，前后历时不到2年。决定采用飞船作为载人航天工具，并命名为“曙光号”，按计划在1975年左右将我国第一位航天员送上太空。由于当时处在“文化大革命”年代，无论科研实力和经济实力都无法按时完成计划，计划只好终止。但它为日后再搞载人航天积累了经验，培养了一大批人才，打下了一定基础。

到了上世纪九十年代，我国又重启载人航天计划，命名为921工程。按921工程要求又重新选拔训练航天员，飞船重新命名为“神舟号”，可乘三人，共有三个舱室，即推进舱、返回舱和轨道舱。当任务规定航天员需出舱到太空进行工作，飞船制造时可将轨道舱改成气闸舱。

我国的航天员是怎样选拔的？与国外航天员的选拔有什么区别？

庄祥昌： 航天员分职业和非职业两种。由于工作性质不同航天员又分指令长、任务专家、工程师等。非职业航天员称为载荷专家，这是指专门从事某项科学研究的科学家航天员，还有去太空旅游的航天客人，这些人的身体和心理选拔标准与职业航天员有所不同。目前我国选拔的航天员是职业航天员，而且是从空军飞行员中选。他们选拔标准基本如下：①学历：大专以上；②年龄：25岁～35岁；③身高：1.6米～1.72米；④体重：55千克～70千克；⑤身体健康，没有潜在性疾病；⑥神经系统反应要灵敏；⑦心理素质好，遇事要冷静、沉着，能团结人。

我国在1998年选出14名男性预备航天员，2010年又选了7名，其中有2名女性，目前共计有航天员21名。

选出的预备航天员要经过严格训练，训练内容大致有①学习有关航天知识；②体能训练；③驾驶航天器技术训练；④在失重（微重力）环境下，如何工作和生活的技能训练，包括吃、喝、拉、撒、睡、擦身、穿脱航天服；⑤完成特定任务所需的技能训练。

神舟六号航天员费俊龙、聂海胜出征

神舟六号载人飞船发射升空

神舟九号航天员刘洋、景海鹏、刘旺（从左至右）

神舟九号与天宫一号

当具体航天任务确定后，从训练合格的预备航天员中再确定谁去执行此次任务。到目前为止，我国已有5批航天员被送上太空。

为保障航天员的安全，美国和俄罗斯都研制了航天服。我国的航天服研制情况是怎样的？

庄祥昌：航天员在飞船发射和返回时必须穿舱内航天服，它相当于一个小的座舱，万一飞船发生漏气，舱内航天服就能自动充气供氧以保证航天员的生命安全。当航天员需要出舱工作，必须穿舱外航天服。舱外航天服结构较舱内航天服复杂。在吸取俄罗斯的经验基础上，我国自行设计制作了舱内和舱外航天服，舱外航天服分头盔、服装、手套、鞋几部分，其连接处绝对不能漏气，穿脱还要方便，头盔上的面罩是透明的。服装大致分7层，即内衣层、液冷层（能带走体内过多的热量）、气密层（保证不漏气）、限制层（防止服装充气后过度膨胀）、屏蔽层（能屏蔽宇宙辐射）、保暖层、防护层（避免外部磨损服装）。服装需与随身携带的调控背包接连。服装工作时需向服装内充氧气，压力约300mmHg，充气后要保证大关节和手指关节的活动，否则会影响航天员工作。研制这套航天服花费了约3000万。

航天员进入太空后都需要在太空生活和工作一段时间，那么长期的太空失重环境会对人体产生影响吗？

庄祥昌：我国在上世纪60年代初就开始太空环境对人体影响的研究。太空飞行对人体不利的主要有微重力环境、真空缺氧和宇宙辐射，还有在火箭发射和飞船返回着陆时会遇到的超重问题。在这些因素中真空缺氧与宇宙辐射在飞船和空间站设计时可采取一些措施使其对人体影响降至最小。至于超重问题由于其持续时间较短，超重值不是很大，也较容易想些办法减轻对人体的影响，因此我重点谈谈失重对人体影响问题。

人在失重时下半身血液是往上半身和头部转移，同时肌肉负荷也大大减少。在地面上要创造这种效应，如果用人体做实验可采用头低位的-60卧床方法，吃、喝、拉、撒都不能离床，卧床时间根据研究需要，可长可短，一般都在15天以上。如用大白鼠做实验，可将大白鼠尾巴吊起来，前肢着地，身体与地面约成200角。如用兔子做实验，将兔子固定在笼子里，头伸在外面朝下，将笼子斜放与地面约成200角，实验时间也可长可短，一般在20天以上。

失重引起机体生理变化归纳起来主要有以下几方面：

1.心血管调节机体下降。表现在：①对超重耐力下降。当航天结束返回地球时航天员对+Gx（胸-背向超重）耐力可降低约1+Gx；②立体耐力下降。当站立位时心率增加明显，脑部供血不足，有的甚至出现晕厥前症状，如眼花、脸色苍白、出汗、恶心。

神舟十号飞船

我国第一位进入太空的女航天员刘洋

神舟十号航天员王亚平在太空授课

神舟十号航天员出征

2.肌肉萎缩，特别是下肢肌肉，走路困难，不稳。

3.骨骼脱钙，骨质疏松，特别是承重骨如跟骨。

4.血浆容量减少，体内水解质平衡失调，如钾、钠、钙等从尿中排出增多。

为了减轻失重对机体的影响，在航天飞行过程中都采取防护措施，如安排一定量的运动（用跑步机和自行车功量计进行锻炼），在规定的时间内穿企鹅服（穿上这种服装航天员必须用力才能将身体伸直，强迫肌肉保持一定的张力），同时改善饮食营养。我们还试验过用中药强肌1号和强肌2号喂食悬吊大白鼠，发现对减轻肌肉萎缩有作用。

当航天员返回地面后，采取一些康复手段，经过一段时间后，身体状况基本都可恢复到原来水平。

以一个过来人的身份，您认为开展载人航天工程对我国有哪些重要意义？

庄祥昌：我认为在以下 6个方面都有重要意义：

第一，载人航天需要用到很多高技术。例如特种材料，自动化技术，小型化技术等等，这些技术发达国家对我国是封锁的，必须靠自己研制，这些高技术也可用在其他领域，从而提高我国整体科技水平。

第二，利用航天特殊条件可进行有意义的科学试验，而这些科学试验必须靠科学家上天去做。美、俄每次进行长期载人航天前都要征集一些科研项目，经过层层筛选确定上天项目。例如华裔科学家王赣骏申请拟在太空中进行“失重下的液体状况”的实验，被批准后他于1985年4月乘“挑战者”航天飞机进入“空间实验室”在失重状况下进行这项实验，圆满完成了任务。类似这样的科学实验还有很多，说不定那天就会对科学理论和人们的生产生活发挥作用。

第三，有了“空间站”，经常会有航天员在太空中工作，可利用各种高、精、贵的仪器设备对地面情况进行连续考察。例如农作物生长情况、鱼群资源变化、各种灾害程度、大气污染情况、军事目标变动、军队调动等等可了解得更清楚，更及时。甚至可在太空设指挥司令部。

第四，在太空因为没有空气层，对天文现象研究更为有利，向下观察空气层的变化可提高天气预报的准确性。

第五，由于人类大规模开发地球资源，有用的资源越来越少，但在其他星球上蕴藏着大量资源尚未开发。譬如现在已知月球上的钛和稀土资源非常丰富，氦-3储量也很大，据测算如能把月球上的氦-3开发出来，人类可用上几万年。还有已知的太阳能，如果用微波或其他手段能将其输送到地球上来也是用之不竭的能源。要把这些设想成为现实，可采用高科技手段，但也要有人上太空参与。

第六，提升我国经济实力。载人航天投入确实很多，但对我国经济发展也会有很大促进作用。据美国阿波罗登月计划成功后的测算，每投入1元，约可产出15元的经济效益。

景海鹏、刘旺、刘洋在神舟九号舱内