我國(guó)發(fā)展載人航天之路

莊祥昌

我國(guó)發(fā)展載人航天起步較早。1959年，國(guó)家就決定組建宇宙醫(yī)學(xué)專業(yè)，1964年，建立了航空宇宙醫(yī)學(xué)研究所，1968年正式成立航天醫(yī)學(xué)工程研究所。

在發(fā)展載人航天初期，我國(guó)在1964、1965、1966年曾分別將裝有白鼠和狗的5枚探空火箭發(fā)射到距地面70公里的高空，觀察宇宙環(huán)境(高真空、宇宙輻射、溫度、失重等因素)對(duì)生物的影響。這幾次探空火箭的發(fā)射都比較成功，生物艙都安全回收，為宇宙生物學(xué)研究和生命保障工程設(shè)計(jì)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

我國(guó)需要發(fā)展載人航天

但是，在發(fā)展載人航天過程中并不是一帆風(fēng)順的。首先在認(rèn)識(shí)上存在不同觀點(diǎn)。國(guó)內(nèi)有一部分人，包括某些有一定知名度的科學(xué)家不同意發(fā)展載人航天。理由是：1痹厝撕教旌淖示藪螅我國(guó)經(jīng)濟(jì)還比較落后，要投資建設(shè)的項(xiàng)目很多，應(yīng)該把有限的經(jīng)費(fèi)投到更需要的地方去。美國(guó)在發(fā)展載人宇宙飛船時(shí)，每搞一種型號(hào)，投資大約要200～300億美元，我國(guó)雖然不一定花那么許多錢，但也是一筆不小的數(shù)目。2比松咸燜要完成的任務(wù)基本上可以用不載人的衛(wèi)星完成。自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、遙測(cè)、遙控技術(shù)發(fā)展很快，因此人的很多功能都可以用機(jī)器代替。例如探測(cè)太空、勘查地球資源、軍事偵察、宇宙環(huán)境下進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)、普查地球上作物生長(zhǎng)情況和魚群分布情況，以及調(diào)查氣象變化、環(huán)境污染等，不一定非要人上天才能完成。3比松咸轂匭胍考慮安全問題和提供一整套生命保障系統(tǒng)，以保證人在宇宙中能正常生活和工作，這在技術(shù)上增加了很多復(fù)雜性。在成千上萬個(gè)技術(shù)問題中，只要有一個(gè)考慮不周，就會(huì)造成災(zāi)難性后果，這在美、蘇已有過沉痛教訓(xùn)。4貝泳濟(jì)效益來說，美、蘇載人航天已搞了許多年，但至今仍未能有明顯經(jīng)濟(jì)效益，很多科研成果還未能形成能大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品，投入與產(chǎn)出很不成比例。

但是很多有識(shí)之士、科學(xué)家并不同意上述意見，他們認(rèn)為作為我們這樣一個(gè)大國(guó)，必須在載人航天這個(gè)領(lǐng)域?qū)θ祟愖龀鑫覀儜?yīng)有的貢獻(xiàn)。載人航天具有劃時(shí)代意義，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，人類不可能永遠(yuǎn)只生活在地球上，載人航天是人類邁向其他星球的第一步。載人航天，國(guó)家雖然在短期內(nèi)耗資巨大，但從美、蘇科學(xué)家和航天員在太空中所做的科學(xué)試驗(yàn)來看，已經(jīng)看到利用宇宙環(huán)境可以生產(chǎn)出在地面上無法生產(chǎn)的產(chǎn)品，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益前景非?？捎^。例如1幣┪鍰崠浚河行┮┪鋃勻頌逵懈弊饔茫原因之一是純度不夠。例如有一種傳染性海綿狀病毒性腦炎，可用一種激素治療，但地面上生產(chǎn)的激素純度不夠，用藥后可引起嚴(yán)重后果，如在太空失重環(huán)境下提煉，激素的純度可大大提高。2狽擲胂赴和生物大分子：腎皮質(zhì)產(chǎn)生的尿激酶是溶解血栓的有效藥物，從尿中提取產(chǎn)量微小，也可從人體胚胎腎皮質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)液中提取，但此類細(xì)胞僅有5％能生產(chǎn)尿激酶，產(chǎn)量很低，利用太空失重環(huán)境就可能分離此類細(xì)胞，使產(chǎn)量大大提高。人體各種免疫細(xì)胞的分類是免疫學(xué)研究的重要課題，利用太空環(huán)境可將T－淋巴細(xì)胞和B－淋巴細(xì)胞分離，將為免疫學(xué)基礎(chǔ)理論研究提供良好條件。ATP酶是細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵酶，但它的幾個(gè)亞基在地面上無法分離，在太空中有可能將其亞基分離，將會(huì)大大推動(dòng)細(xì)胞工程基礎(chǔ)理論研究的進(jìn)展。胰蛋白酶是生物工程生產(chǎn)中很重要的催化劑，該酶水解后使肽腱斷裂，但其成份無法分開，在太空中就有可能將其分離，找出酶的活性中心，可以推動(dòng)蛋白工程基礎(chǔ)理論的研究。3笨占渲圃斕鞍字示體：為了研究各種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，必須獲得一定量的蛋白質(zhì)晶體，但在地面上要獲得一定量的這種蛋白質(zhì)結(jié)晶非常困難，只有在太空失重條件下才能培養(yǎng)出大的蛋白質(zhì)晶體。4笨占渲圃烊斯ぴ嗥魃物材料：人工臟器成敗與否與生物材料質(zhì)量很有關(guān)系。生物材料的優(yōu)勢(shì)取決于它的生物相容性反應(yīng)。純度不夠的生物材料可導(dǎo)致溶血、凝血，產(chǎn)生毒性，甚至致癌。在地面上要制備高純度的生物材料難度很大，而在太空失重環(huán)境下，將有可能使生物材料達(dá)到極高純度。另一種生物材料叫細(xì)胞微囊，它是將臟器的細(xì)胞分離出來，外面包以帶微孔的人工薄膜，做成微囊。這層薄膜可以防止細(xì)胞被人體內(nèi)的抗體殺死，同時(shí)又不防礙細(xì)胞分泌的有用物質(zhì)透過薄膜進(jìn)入人體，起到治病作用。已有人試驗(yàn)將帶有胰島細(xì)胞的微囊注射到體內(nèi)來提高治療糖尿病的效果。在太空無重力環(huán)境下做成的微囊，其療效將大大提高。5憊ひ擋牧系募庸ぃ豪用失重環(huán)境可制造高純度、大尺寸，性能優(yōu)異的工業(yè)材料，如半導(dǎo)體材料(砷化鎵、銻化錮、鎘－汞－鐵化合物等)。形狀記憶合金由于成份間比重不同，在地面上容易混合溶化，很難達(dá)到理想的均勻度，但在失重時(shí)就可克服這種缺陷。非晶態(tài)金屬象玻璃一樣，具有非晶形組織，為了把液態(tài)金屬的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)在冷卻時(shí)固定下來需要極快速的冷卻。快速冷卻的主要條件是熔體的體積要小，面積要大以及要有足夠的儲(chǔ)冷。在無容器、無重量的條件下非常有利于快速冷卻，可以制取極薄的純度很高的帶和絲。泡沫多孔材料既輕且有一定強(qiáng)度和特殊的電、磁、過濾等特性，在地面上制造這種材料不易形成氣泡，但在失重情況下，可以獲得非常均勻氣孔的材料，密度只有原材料的1/3。制造泡沫合金、材料加工和制藥常采用電泳和電滲透等分離技術(shù)，但在地面重力作用下，流體中密度不同的成份會(huì)產(chǎn)生沉淀和對(duì)流，阻礙精確分離和充分地混合，無法制造出滿意的產(chǎn)品，而且生產(chǎn)速度非常慢。在無重力環(huán)境下，由于沒有沉淀和對(duì)流，電泳產(chǎn)量可比地面高700倍，產(chǎn)品純度可提高4倍。6貝叢煨鹿ひ眨旱孛嬪狹噸平鶚?、狠狖R缺匭朐諶萜髂誚行，材料易被污染，最理想的方法是無容器冶煉，使溶體在空間懸浮，這只有在失重條件下才能做到。華裔航天員王贛駿在航天飛機(jī)上做了聲場(chǎng)懸浮實(shí)驗(yàn)，就是為了將來能實(shí)現(xiàn)無容器熔煉新工藝。7苯農(nóng)作物種子帶上太空，利用宇宙特殊環(huán)境(如宇宙射線較強(qiáng))來改變種子的遺傳特性，將這些種子帶回地面種植，可使產(chǎn)量和質(zhì)量大大提高。我國(guó)在太空育種方面已有許多成功的經(jīng)驗(yàn)。

上述科研成果目前雖然還沒能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，但隨著人們不斷努力，總有一天這個(gè)問題可以得到解決。還應(yīng)看到，載人航天是一門 高度綜合性先進(jìn)技術(shù)，它的發(fā)展必將帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他領(lǐng)域的發(fā)展，將會(huì)促進(jìn)我國(guó)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)向更先進(jìn)的水平邁進(jìn)。至于衛(wèi)星可以代替人完成各項(xiàng)任務(wù)的觀點(diǎn)更是片面，因?yàn)槿魏蝺x器設(shè)備都是人創(chuàng)造出來的，這些儀器和設(shè)備只能完成人賦予它的一部分功能而不能完全代替人的作用。人與儀器設(shè)備很大的不同點(diǎn)在于人有主觀能動(dòng)性，能處理臨時(shí)發(fā)生的事情，能對(duì)所獲取的信息進(jìn)行分析判斷并作出相應(yīng)的對(duì)策，遇到程序外的情況，能靈活處理。在航天過程中，很多情況下需要發(fā)揮人腦的作用，現(xiàn)今科學(xué)雖然比較發(fā)達(dá)，但尚沒有一部機(jī)器或儀器設(shè)備能完全代替人腦的作用。在美、蘇載人航天實(shí)踐中，有很多事例可以說明上述觀點(diǎn)是正確的。例如“阿波羅11號(hào)”飛船向月面降落時(shí)，如果不是航天員及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)定降落地點(diǎn)不安全而改變?cè)瓉矸桨?，將?dǎo)致登月艙的墜毀。“天空實(shí)驗(yàn)室”一塊太陽能帆板因故未能展開，使空間站的電力喪失了一半，艙內(nèi)溫度上升至55℃，無法正常工作，是派航天員去太空將故障排除，才使“天空實(shí)驗(yàn)室”恢復(fù)了功能?！岸Y炮7號(hào)”空間站在1985年曾發(fā)生過一次嚴(yán)重故障，自動(dòng)裝置突然一個(gè)接一個(gè)失靈，最后與地面完全失去聯(lián)系。后來還是派出兩名航天員去空間站，找出故障的部位并加以修復(fù)的。

我國(guó)怎樣發(fā)展載人航天

我國(guó)要發(fā)展載人航天事業(yè)是國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人在聽取各方面意見后作出的正確決策。要實(shí)現(xiàn)載人航天，需要解決三個(gè)方面問題。1毖兄菩碌腦嗽毓ぞ擼2毖兄圃厝朔尚釁鰨3毖“?、驯I泛教煸?。未耍?0年代我國(guó)組建了相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)。在初期階段進(jìn)行了很多預(yù)研，以后逐漸確定了型號(hào)。在確定型號(hào)時(shí)曾考慮過是否先發(fā)展航天飛機(jī)，但經(jīng)過論證，根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，認(rèn)為以先發(fā)展載人飛船為宜。為了使載人飛船發(fā)射成功，除了加緊研制運(yùn)載工具和飛船外，于1970年第4季度至1971年第2季度從空軍部隊(duì)中選拔了20名飛行員作為我國(guó)第一批航天員。但后來由于出現(xiàn)了林彪反黨集團(tuán)，該項(xiàng)工作不得不停止進(jìn)行，否則早在70年代中期，我國(guó)載人飛船就會(huì)遨游太空了。

1978年黨的十一屆三中全會(huì)以后，我國(guó)出現(xiàn)了改革開放大好局面，對(duì)外交流逐漸增多。1985年美國(guó)曾派代表團(tuán)來我國(guó)商談?shì)d人航天合作事項(xiàng)，這是一次極好機(jī)會(huì)。當(dāng)時(shí)談妥美國(guó)可用航天飛機(jī)免費(fèi)送一名中國(guó)航天員去太空。通過這種合作方式，我們可以了解到美國(guó)載人航天的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，使我們少走彎路，加速我國(guó)載人航天事業(yè)的發(fā)展，為此國(guó)內(nèi)作了積極準(zhǔn)備。1986年我國(guó)還派代表團(tuán)去美國(guó)參觀訪問并簽署了合作進(jìn)行載人航天的意向書。不幸的是，就在中國(guó)代表團(tuán)在美訪問期間，發(fā)生了“挑戰(zhàn)者號(hào)”航天飛機(jī)爆炸事件，7名航天員喪生。這件事對(duì)美國(guó)打擊很大，NASA處于一片混亂之中，停止了載人航天的一切活動(dòng)，徹底調(diào)查事故原因。原來談妥的中、美合作項(xiàng)目被長(zhǎng)期擱置下來。但是，我國(guó)的載人航天工作并沒有停頓，預(yù)研工作繼續(xù)進(jìn)行。在此過程中，對(duì)我國(guó)載人航天事業(yè)如何發(fā)展出現(xiàn)了兩種不同意見。一種認(rèn)為，我國(guó)應(yīng)學(xué)習(xí)美、蘇的經(jīng)驗(yàn)，在送人上太空之前應(yīng)先發(fā)射生物衛(wèi)星，內(nèi)裝猴子或其他動(dòng)物，取得經(jīng)驗(yàn)后再發(fā)射載人飛船。另一種意見認(rèn)為，美、蘇是最早將人送上太空的國(guó)家，在人上太空之前，宇宙環(huán)境對(duì)生物有何影響，會(huì)不會(huì)致命， 如何保證發(fā)射成功和使飛船安全運(yùn)行和返回，對(duì)上述一系列問題要么了解甚少,要么就是對(duì)問題的解決還沒有把握，因此他們?cè)?0年代曾發(fā)射了多顆裝有狗、猴、鼠等動(dòng)物的生物衛(wèi)星，以便取得經(jīng)驗(yàn)，這是非常必要的。到了80年代，美、蘇已將多批航天員送上太空，人們對(duì)宇宙環(huán)境對(duì)人的影響已有很多了解，也累積了很多保證安全的經(jīng)驗(yàn)。我們完全可以吸取他們的經(jīng)驗(yàn)，沒有必要走50年代時(shí)美、蘇那樣的老路，即先發(fā)射生物衛(wèi)星，然后再發(fā)射載人飛船。從生命保證系統(tǒng)來講，動(dòng)物與人差別較大，想通過動(dòng)物的生命保證系統(tǒng)為研制人的生命保障系統(tǒng)提供經(jīng)驗(yàn)雖不能說毫無價(jià)值，但作用不是很大。按照實(shí)際情況，我國(guó)發(fā)展載人航天事業(yè)可以在吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不需要先搞生物衛(wèi)星，可直接研制載人飛船。為了保證安全，萬無一失，可以先發(fā)射幾艘無人飛船，待安全有充分把握后，再發(fā)射載人飛船，這樣既可縮短研制周期，也可節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)，并可體現(xiàn)我國(guó)發(fā)展載人航天事業(yè)的特色。后一種意見終于被決策者們采納?！?/p>