神舟之旅

载人航天是人类向太空探索的核心一步，不论是商业化的太空旅行还是马斯克的“火星殖民计划”，基础都是把人安全送往太空并让他们生存下来。直至目前，仍然只有俄美中三国有能力独立完成载人航天任务。

对载人航天不太熟悉的人很难想象，过去一年或者两三年才发射一次的神舟飞船，如今已经进入大约每半年就发射一次的常态化模式。自2021年中国空间站的首个舱段发射入轨之后，短短4年间已经有8艘神舟飞船升空。载人飞船不再是在天上待几天就返回，而是会和空间站直接对接，航天员会在太空停留足足半年。

按照国际通行标准，这意味着中国已经实现了人类在太空的“长期”驻留，在航天领域步入全球最顶尖的行列。而且和2010年升空的国际空间站相比，中国空间站在能源效率、科研应用载荷等方面都更具优势，在某种意义上实现了“后发先至”。

但这场历时四十余年的载人航天追赶之旅并非一路顺利，而是经历了起初的挫折、漫长的爬坡，直到最近几年终于集中爆发。

1986年，4名科学家提出了全面发展中国高科技的提议，根据他们的报告，中共中央确立了“863计划”，航天在其中位列第二。这是中国首次提出载人空间站的目标，是中国载人航天的重要起点。

从“863计划”到真正的“中国载人航天工程”，仍然经历了6年的酝酿期，一个关键的困扰是，中国载人航天该选择哪一个技术方向：一个方向是建造可整体回收的航天飞机，第二个方向是选择仅返回舱可回收的载人飞船。相对而言载人飞船技术较老但易于成功、成本低，航天飞机技术虽新但研发难度大、维护成本高。当时从中国的科研实际出发，航天系统内逐步达成一致，认为载人飞船更适合中国。到了1992年，载人航天工程正式立项，当年，《解放日报》刊登报道《八年内中国宇航员上太空》。

事实证明当年的技术路线选择是合理的。在1992年中央决议启动载人飞船项目时，中国在这一领域并没有多少积累，研发所需的基础设施相当简陋。比如1996年，为了测试飞船电气方案的可行性，研发人员只能采用土办法，临时用30多张桌子拼成一个大工作台，然后把600多台电子设备摆上台、互相连接好再通电检测。这次设备联调仅线路连接点就有8万多个，当时研发团队对如此规模的调试缺乏经验，通电之后马上就有设备烧毁，连续烧毁了4台设备后才最终明确问题的缘由。

直到神舟一号发射的前一年，困难仍然比想象的多很多。研发团队的计划是尽量争取1998年发射，最晚1999年内完成。但方案总体设计实际上直到1998年5月才完成，当年10月才完成初样试制，而正样飞船的发射几乎卡线—压到了1999年的11月。时任神舟飞船副总设计师郑松辉回忆，他当时感觉整个人都“透支”了。如果起初选择风险、耗费均更大的航天飞机技术路线，整个项目延期甚至夭折都不无可能。

完成了最困难的第一次，之后的历次发射相对顺利许多。中国载人航天工程从一开始就有完整的“三步走”计划：第一步，发射载人飞船；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术；第三步，建造空间站。经过连续4艘飞船的性能验证，2003年神舟五号终于将中国宇航员正式载入太空，之后的神舟六号则同时将两名航天员送上太空。至此，中国载人航天“三步走”计划的第一步—安全实现载人上天并返回—宣告完成。

接下来就是“三步走”的第二步，实现航天员在太空轨道的中期驻留。按照国际通行标准，中期驻留的门槛是30天—神舟六号的航天员只在太空停留了将近5天。

实现中期驻留的难度远超短期驻留，其中的核心难点在于中期驻留需要的大量物资储备无法通过单一火箭运载，必须在太空建立一个能独立运行的基地，然后实现载人飞船、货运飞船和这个基地之间的安全对接。这既需要先进的自动化对接技术，也需要能够支持航天员出舱活动、太空行走的技术。神舟七号率先验证了出舱活动相关技术，神舟八号则验证了交会对接技术，与此前发射的作为“基地”使用的“天宫一号”成功对接。之后又经历了两次神舟飞船发射，到2016年“天宫二号”发射上天之后，神舟十一号不仅把航天员运送上天，并与天宫二号完成自动交会对接，中国航天员首次完成长达一个月的中期驻留。

历次神舟飞船发射任务概览

相比于神舟一号至神舟五号几乎每年发射一艘的频次，神舟六号、七号、八号的发射间隔拉长到了3年。这很大程度上是因为，此时的关键已不仅是载人飞船，“天宫”系列目标飞行器与“天舟”系列货运飞船的技术也都需要验证。直到天宫二号完成所有任务后于2019年受控离轨，这一阶段才画上句号。从神舟六号发射，到天宫二号返回，中国载人航天工程的第二步前后花了将近15年。

漫长的第二阶段解决了让航天员在太空驻留的绝大多数技术难题，接下来的第三步就是要在太空建成独立的空间站，并完成6个月以上的长期驻留。

空间站虽然体积更大，但其底层技术彼时基本都已验证完毕。因此在2020年中国空间站任务的首次飞行，即长征五号B运载火箭发射成功之后，神舟飞船的发射频率也开始“狂飙”。2022年空间站三舱全部完成发射之后，航天员通过轮班的方式从当年起实现了空间站全年有人驻守。

实际上，空间站相关技术的发展不仅影响到航天员在太空驻留的时长，也会直接影响普通大众。以所有人都离不开的网络为例，最近几年航空公司基本都开始提供机上Wi-Fi，这一功能便依赖于载人航天所使用的中继卫星技术。

开发中继卫星的起源是解决航天员与地面“失联”的问题。2003年中国首名航天员杨利伟在太空的大多数时间都与地面处于“失联”状态，即使看准时间窗口与地面对话，每次的对话时间也只有几分钟。造成这个情况的原因是载人飞船在太空通常停留在离地400公里左右的轨道上绕地球飞行，这个高度仅相当于地球直径的1/30，受限于地球表面的弧度，任一时刻飞船都只能接收到一小部分区域的信号，其他大部分区域发送的信号将被地球本身阻挡，再怎么加大地面发射站的功率也没用。

要解决这一问题，最常见的办法就是在离地更远的地方设置一个中继站。只要中继站位置足够高，就能够摆脱地球表面弧度的限制，至少覆盖其面对的半个地球。从2008年到2022年，中国累计发射了8颗天链系列中继卫星，在离地3.6万公里（相当于地球直径的3倍）的轨道上绕地球同步旋转。这些同步卫星的位置相对于地球固定，因而它们结合起来就组成了一个全方位覆盖地球的通信卫星网络，可以同时与地面以及低轨航天器通信，承担通信中继的功能，为飞机提供Wi-Fi信号自然不在话下。

除了这类能够在日常消费中明显感知到的变化，还有许多航天技术潜移默化地进入了民用领域。比如为了对抗高温，载人飞船中使用了大量隔热性能优异、密度极低的气凝胶。而随着新能源汽车的发展，气凝胶技术也被大批量地用于提升电池包内部的安全性并减轻电池包重量。比亚迪2020年推出的刀片电池、宁德时代2022年推出的麒麟电池都使用了气凝胶。

航天技术民用不仅能提升消费体验，还能救命。2023年航天科技集团研发的辉昇-I型人工心肺机获批上市，成为首款拥有完整自主知识产权的国产人工心肺机。而支持该产品的高精度、高集成度电机控制技术恰恰得益于载人航天对于航天器精准操控、尽量减重的严格要求。

和苏联、美国在20世纪中叶就启动的航天项目相比，中国载人航天还得到时代赋予的特殊加持。从1992年立项算起，整个项目的发展恰好伴随着互联网、电脑、手机的普及，和中国入世后制造业的加速发展。高速发展的产业环境和几十年如一日的飞天努力互相激励、彼此促进，不仅有许多航天转民用的例子，许多民用设备也实现了“上天”。比如韶音骨传导耳机从神舟十二号起成为航天员的标配—它不需入耳、佩戴舒适。提升了航天员太空生活的体验。

在中国载人航天工程30多年的发展历史中，类似的“互动”集中在最近几年发生，这并非偶然。郑松辉把航天工程对民用技术的影响概括为“综合带动”：1960年代美国搞的阿波罗计划，对计算机行业产生了“综合带动”，所以科学技术在1970到1980年代有了突飞猛进的发展，这才使得高科技公司在1980至1990年代快速崛起。

这种跨越世代的收获，需要足够的耐心才能见证。