空间站应用与发展阶段开年提速

刘泽康 （北京空间科技信息研究所）

2023年，中国空间站进入为期十年以上的应用与发展阶段。一方面，研究人员充分利用空间站目前已配置的舱内实验柜和舱外载荷，开展了空间生命科学、空间应用新技术等多领域前沿研究，并取得了相当显著的成果；另一方面，为逐步提升中国载人航天工程近地轨道综合能力和技术水平，通过统筹载人月球探测任务，研究人员正在开展航天器研制、空间站升级、航天员选拔训练等工作。

空间应用实（试）验广泛开展，取得大量国际先进成果

空间站应用与发展阶段已经历了两个航天员乘组——神舟十五号航天员乘组与神舟十六号航天员乘组。神舟十五号航天员在轨期间，开展了多次载荷出舱任务，8项人因工程技术研究、28项航天医学实验，以及38项空间科学实（试）验，涵盖了生命生态、材料科学、流体力学等。

在空间站舱外，载荷出舱是支撑空间站开展大规模舱内外科学实（试）验的重要功能，航天员已经完成了能量粒子探测器、等离子体原位成像探测器、空间辐射生物学暴露实验装置等多个载荷的出舱安装工作。能量粒子探测器能够测量空间站轨道中各类粒子的能量、方向、通量以及它们产生的传能线密度和辐射剂量率等，从而为空间站安全、航天员出舱、空间材料和生物实验提供关键参考数据。等离子体原位成像探测器对空间站轨道等离子体成分、密度、温度、速度，空间站表面电位，以及空间站轨道等离子体速度和密度的三维空间分布进行探测测量。从而积累科学探测数据，为研究空间环境对空间站与航天员造成危害的作用机理提供重要的依据，也可为空间站上的科学实验载荷提供必要的空间环境参数。通过空间辐射生物学装置，我国首次开展了舱外辐射生物学暴露实验，将为人体生物体的辐射损伤、遗传变异，辐射防护药品的制备，以及辐射风险生物学评估提供服务，对我国航天员在轨长期生存，载人登月等重要空间计划都具有十分重要的意义。

在空间站舱内，地面科研人员与航天员密切配合，通过体系化的空间科学与应用研究和新技术试验，不断产出重大科技成果。在燃烧科学方面，神舟十五号航天员乘组通过梦天舱燃烧科学柜中的实验系统，成功执行了首次在轨点火测试，验证了空间站燃烧科学实验系统功能的完备性，以及整体实验流程的准确性与科学性，为后续项目顺利实施打下良好基础。在生命生态方面，搭载天舟五号货运飞船上行的空间站双光子显微镜项目也已开展在轨实验并取得成功，首次在航天飞行过程中获取航天员皮肤表皮及真皮浅层的三维图像，为未来开展航天员在轨健康监测提供了全新工具。在航天技术方面，空间高效自由活塞斯特林热电转换试验装置顺利完成在轨试验，热电转换效率等综合技术指标达到国际先进水平。作为航天器电源系统新技术，斯特林热电转换系统能将热能高效转化为电能，从而减少对太阳能的依赖，在未来载人月球及深空探测任务中，具有广阔的应用前景。

空间辐射生物学装置出舱

航天员进行在轨科学实验

此外，我国首次在轨对导电环磨屑产生过程和团簇现象实现观测，对后续改进各类航天器的空间导电环产品设计、保证航天器在轨可靠稳定运行奠定了良好的基础。我国首次液态金属空间热管理在轨试验在地面科研人员和航天员的精心操作下，也取得了系列关键技术成果，该研究在航空航天、先进能源、大功率器件等领域有着很高的应用价值。后续，随着更多在轨技术试验成果从空间站不断传来，这些成果将在未来航天器发展和产业应用上产生巨大的作用。

面向社会开放空间站资源，最大化发挥空间站综合效益

空间站作为国家太空实验室，是我国未来10～15年规模最大的空间综合研究实验平台，目前已经在轨部署了国际一流的科学研究与技术试验设施，当前已具备大规模开展空间科学研究的能力。因此，中国载人航天工程面向社会，通过多种方式，充分发挥其在科学发展、科普教育等方面的综合效益，促进经济社会的高质量发展。

在推动科技发展方面，中国载人航天工程面向社会公开发布载人空间站应用及发展工程科学与应用项目征集公告和指南，充分利用天舟货运飞船资源，持续开展项目征集工作，不断扩大项目征集范围，从而进一步发挥载人航天工程综合效益，促进空间技术创新研究和航天高科技人才培养。

此外，通过征集航天育种实验搭载项目、空间站低成本货物运输系统总体方案、载人月球车研制方案和空间站空间科学与应用项目等工作，不断吸收社会力量参与推动科技发展，带动相关产业升级，最终服务于社会经济发展和国计民生。

在促进科普教育方面，中国载人航天工程在圆满完成“三步走”战略任务，全面建成中国空间站之际，面向全社会举办了“逐梦寰宇问苍穹——中国载人航天工程30年成就展”，首次面向社会公众全面系统展示中国载人航天工程30年发展历程和建设成就，重点展示载人航天事业取得的跨越式发展和历史性成就，生动展现了广大航天人特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献的昂扬精神风貌，引起全社会的热烈反响和广泛关注。

中国载人航天工程30年成就展

在2023年中国航天日期间，中国载人航天工程开展了“天空之镜”中国空间站首次慢直播、“日出东方、逐梦寰宇”载人航天精神暨全民国防教育活动、致敬航天员——筑梦航天主题联动科普活动等各类形式多样、内容丰富的科普教育活动,让公众进一步了解我国载人航天事业，近距离感受我国航天科技成果，厚植航天梦想和爱国情怀，激发了公众特别是青少年崇尚科学、探索未知、追逐梦想的热情。

第三批航天员进入太空，“新人”逐步成为中坚力量

2023年5月30日，空间站应用与发展阶段的首个载人飞行任务——神舟十六号载人飞行任务的航天员乘组顺利奔赴天宫，由三位博士组成的“博士乘组”开启了属于他们的探索太空之旅。此次任务飞行乘组首次包含了3个航天员类型，其中景海鹏为航天驾驶员，朱杨柱为航天飞行工程师，桂海潮为载荷专家。此外，本次任务也见证了中国第三批航天员首次执行飞行任务，航天飞行工程师与载荷专家登上中国载人航天的舞台。

航天飞行工程师是载人航天器上负责航天器运行管理、设备维护和维修的航天员，具有较深厚的航天器相关专业背景和工作经验，主要承担航天器在轨系统/设备等的安装调试、维护维修等任务，一般由从事航空航天工程及相关领域专业的科研人员中选出。载荷专家是载人航天器上从事空间科学研究和技术试验及负责有效载荷管理和操作的航天员，一般为某个领域的科学家或有特殊专长的专业人员，对其承担的空间科学研究项目或载荷的操作负责，一般由从事空间科学研究及相关应用领域的科研人员中选出。

神舟十六号航天员乘组

在空间站进入应用与发展阶段之际，通过新增从航空航天工程及相关领域专业的科研人员中选出的航天飞行工程师，以及从空间科学研究及相关应用领域的科研人员中选出的载荷专家，能够更好地满足空间站应用与发展阶段繁重的空间科学实（试）验任务。

目前，神舟十六号航天员乘组按计划正在陆续开展各类微重力基础物理实验，推动我国基础物理研究进入世界前沿；在生命起源领域开展实验，揭示氨基酸与遗传密码子起源的关系；揭示微重力下定向分化人类生殖细胞成熟的基本规律，在空间生殖学领域取得突破性进展；开展航天技术领域试验，获得我国首批在轨环境下微生物腐蚀试验数据；开展首次空间微藻多藻种培养与靶向熟化试验等。“博士乘组”在轨计划开展的实（试）验项目涉及多个领域，工作内容可谓相当饱和。

载人登月工程已启动实施，计划2030年实现中国人登月

随着中国空间站全面建成，在高效运营国家太空实验室、滚动开展大规模空间科学实验的前提下，载人登月成为了中国人探索太空的下一步。

目前，中国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施，总体目标是：2030年前实现中国人首次登陆月球，开展月球科学考察及相关技术试验，突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术，完成“登、巡、采、研、回”等多重任务，形成独立自主的载人月球探测能力，推动载人航天技术由近地走向深空的跨越式发展，深化人类对月球和太阳系起源与演化的认识，为月球科学的发展贡献中国智慧。

为实现这一目标，中国载人航天工程现已完成了载人月球探测关键技术攻关和方案深化论证，突破了新一代载人飞船、新一代载人运载火箭、月面着陆器、登月服等关键技术，形成了具有中国特色的载人登月任务实施方案。

目前，我国载人登月的初步方案是采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至环月轨道；两者在环月轨道交会对接，航天员从飞船进入月面着陆器；月面着陆器与飞船分离，下降着陆于月面预定区域，航天员开展科学考察与样品采集；航天员乘坐着陆器上升至环月轨道，与飞船交会对接，航天员带着月球样品等转移至飞船，飞船与着陆器分离，进行月地转移返回地球。

作为用于载人登月工程的新一代载人运载火箭，长征十号运载火箭目前已初具雏形：三级半构型，箭体直径5m，地月转移轨道运载能力约为27t。此外，新一代载人飞船由逃逸塔、返回舱和服务舱组成，采用模块化设计，适应近地、深空等任务需求。月面着陆器由登月舱和推进舱组成，可将2名航天员送达月面。载人月球车质量约200kg，能承载2名航天员。此外，我国正在研制的登月服采用半硬式构型，单次工作时间不少于8h，具备支持航天员月面出舱活动所需的作业、行走、攀爬、下蹲、驾车、人机协同等工作能力。

新一代运载火箭模型图

新一代载人飞船模型图

中国空间站在转入在轨运营与发展阶段后，围绕空间应用、综合效益、国际合作等方面通盘谋划、创新突破、精准发力，持续开展一系列科学实验和新技术验证；充分发挥空间站科普教育的综合效益；积极培养后续执行空间站任务的各类型航天员，并且按计划有序推进载人登月任务。我们将会见证中国载人航天工程在科学探索和应用研究上不断取得重大成果和突破，让我们更深入地了解宇宙的奥秘，为人类社会带来创新和发展的机遇，并与国际社会携手合作，共同创造未来太空探索的新篇章。