载人航天的今天和明天

载人航天是人从地球往返太空，进行探测、研究、开采生产等活动。从宏观来看，要把地球看做地球村，人类文明怎么从悬浮在太空中的地球村走出去，再建设一个又一个村子，最终发展成为星际文明，实现科幻电影里那些想象出来的，在月球、火星、木星、土星等各个天体之间来回穿梭的场景。

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现在载人航天还只是起步阶段，我们在逐渐了解外面的宇宙，送人去太空只能待在近地轨道，而且半年就要换班。遥望其他星球，上面是很恐怖的环境，都不如地球上的温暖舒服，它们要么特别冷，要么太阳一晒特别热，月球表面能到100多度，还有太阳照射下四五百度的水星，可能做烧烤比较方便，但人上去受不了；木星、土星都是气态的表面，没办法下脚。这些只是一部分不利条件，此外还有辐射的影响，没有可以呼吸的空气，最低等的细菌、地衣都没办法生存。

但是我们想办法要去，去月球，去火星，这些都是比较近的目标，月球去过了，以后长期住在那儿行不行，火星上人还没有去过，那20年以后上去行不行？

载人航天就是研究这些问题的，在外太空维持人的生存，路上怎么办，到月球、火星了怎么办，怎么返回来，各种解决办法，火箭技术、轨道计算、信号传输、生命维持、物质循环、科学探索，以及做项目的成本核算、项目管理，有很多科学家在不断做研究，才能让载人航天成为现实。

火箭技术，就是把人和物资送出地球的能力，火箭要足够强大才行。你自己跳一跳试试，就能体会到，地球的引力太厉害了。飞机当然是可以离开地面的，但飞机要利用空气才能做到，燃料燃烧需要空气，飞机的机翼产生升力也需要空气，而火箭要飞得很高，飞到没有空气的地方去，离开地面超过100千米，不但要带燃料，还要带氧气，压缩之后，在低温条件下就是液氧，所以火箭干个活很累，自带干粮，要飞出去，得分成好几级，甚至还有助推器，第一级烧完以后就分离，第二级再烧，第二级烧完又分离，第三级再点火。现在的SpaceX公司有了很好的设计，第一级飞出去还能回收，而且尽可能用民用级的零件，这样少浪费，又便宜，通过回收，飞好几次之后，一平均就把每一次的成本降下来了。在SpaceX有了成功先例之后，后面新的火箭设计都要考虑到回收的问题，这是一次很大的变革。

在发射场的建设上，如果发射大型的任务，好几百吨的航天器，发射好多次，那么需要在地球上建设一排发射工位。因为每次发射完以后，发射工位要检修，所以有了足够的发射工位，一天内或者几天内就可以发射多枚火箭，在太空中交会对接。这些都需要大量的工程师来维护，所以需要航天这个行业不断发展，吸引更多的人来从事专业性的工作。

第二点是轨道计算，肯定是数学特别厉害才能搞清楚，现在有了计算机的帮助，有了公式，有了变量，就可以求结果。除了轨道计算，火箭、飞船的设计，也离不开计算机，而且计算机越来越智能化，甚至能自学成才，AI，就是这样的，能够打败最厉害的象棋、围棋选手，还有各种战略游戏，都可以战胜冠军选手，在以后的城市控制、路线规划、自动驾驶，甚至以后整个世界的生产、物流环节，有很多基础的工作都会由计算机完成，我怀疑我们人类还能干什么？所以你现在就赶快开始想吧。

信号传输，越远的话，信号变得衰弱，所以需要很大的天线来传输信号，近地轨道是第一关，四五百千米高，还比较简单，月球38万千米，嫦娥任务，中国也实现了，再下一步往远处走，中国也发射了火星任务，这个测控能力就厉害了，用很大的天线来观测、来联系。中国在新疆建设了深空天线组阵系统，还有在南美洲建设了观测基地。每次发射，还有远望号测量船，去太平洋不同海域完成火箭的海上测控任务。

生命维持。人上天之后，当然有吃喝拉撒睡，除了维持生命，还要生活有质量，条件需要更好一点，风险再降一点。机器上天的话，出事了就是机器没了，人上天就是人命的问题。在航天史上，是发生过很多事故的，阿波罗1号在地面训练的时候出事，当时里面灌的都是纯氧气，结果发生了火灾；在火箭研制、发射的过程中，有时候发生爆炸，很多火箭专家因此就牺牲了，在苏联时期，由于赶进度的原因，风险把控做不好，有一次一堆人围着火箭的时候发生了爆炸，造成损失太大了。

继续说生命维持，需要水、空气、温度、食物，现在我们还需要有电。手机能充电，有信号，有人说了，带上手机我在月球上呆100年都行。

在外太空，所有的物资都是送上去的，吃的、穿的、用的，住的空间站，执行太空行走时候穿的航天服等等。在空间站，可以由货运飞船送上去，载人的飞船也能装一些，不过装得少，成本高，所以也需要专用的货运飞船，每年4次、5次，跟送快递一样方便了。物资储备、试验器材送上去，然后返回时，带回来科研的样本，研究之后发表几篇论文，科学家就很开心。

在外太空有很多风险，在近地轨道，由于人类的发射活动，太空垃圾已经越来越多了，绕地球的速度都在每秒7.9千米以上，相对速度还可能更高，一旦撞击会导致恶劣的事故。

此外，长时间微重力环境，导致人体机能受损，视力、脑力、肌肉、骨骼等都会衰退，在地球上，有地球的吸引力，随时感觉到下坠的感觉，你胃里的食物会往下走，空气往上走，你可以打嗝，把胃里空气排出来，可是太空中你飘着，悬浮状态，就别想打嗝了，空气和食物完全混在一起。同样的道理，太空中悬浮的燃料箱也有这样的现象，液体和气体没办法很好的分开，这就是需要解决的问题。在太空中，有些致病的微生物也变得更厉害了，对人、对仪器设备的损害加大。

所以载人航天的实现需要很多科技支持，从材料学、生物学、物理学、天文学各方面做科研，很多人密切协作才能做到。

离开地球靠火箭，而在地球或火星上降落，由于有大气层的原因，所以在着陆时候都要做很周全的隔热防护，别把舱里的东西烤熟了。着陆的返回舱烧得黑乎乎的，里面却很安全。神舟号返回舱有个凸起，这样返回的过程中就固定了它进入空气的角度，像小鱼的尾巴的作用，而在另一面预计要承受高温，肯定就要做好耐高温的各种设计和防护。

在近地轨道，去月球等任务，时间持续时间短，还好控制，但要去火星的话，长时间面对宇宙辐射、太阳粒子等辐射，对人体的伤害是很大的。此外在长时间一起工作的团队，还会遇到心理问题、团队冲突等，于是为了积累相关经验，在地球上进行过很多长时间的模拟，有时候是与外界空气隔绝，也验证了生命维持系统的运转，有的是没有空气隔绝，就是验证团队合作，比如在俄罗斯进行的“火星500”实验，就把6个人一直关了520天。

有些模拟训练还要模拟太空的微重力环境，进行实际操作，可以坐抛物线飞行的飞机，维持20几秒的失重状态，或者在水下漂浮着训练，还有的需要吊起来训练，体验当然都不如真的去太空了。

有的模拟是对航天员的训练，有的模拟是对人体反应的验证，如果一直躺着，模拟太空的失重躺几个月，对骨骼和肌肉的影响肯定是负面的。我们怎么去克服这种损害？可以通过训练，或是用一些药物减缓钙质流失。

物质循环其实也和生命维持相关，人的生活产生了一些废气、废物，还有生活垃圾。能回收循环的，最好就地解决，这样可以减少一些物资补给，通过氧气和二氧化碳的转化，废水中提取出纯水来减少消耗。还有在月球、火星上就地取材，用土来造房子，从冻土中提取出水，利用当地的太阳能发电，发电以后做物质循环、提取水的工作，制造火箭燃料等，渐渐在外太空实现工业，这就是新世界的诞生。

总体来说，实现移民是很长远的计划，短期来看，航天任务的主要目的还是搞科研，就是搞清楚月球是怎么回事，火星是怎么回事，因为之前不了解，所以发射很多探测器过去，拍照片、用仪器分析，甚至从月球采样回来，从小行星采样回来，研究月壤，研究火星土壤，怎么加以利用，人过去以后会不会安全。月壤是人直接接触过的，感觉就很细小、很尖利，月球上没有空气没有风，尘土之间没有互相摩擦的作用，所以月壤的尘土有棱有角，就对人健康有危害，呼吸到肺里可不行。从火星的研究来看，火星表面含有一些高氯酸盐等有害物质，也不建议人直接接触，所以在去登陆之前要把这些事情先搞明白，这就是科研的作用。

最近中国的嫦娥五号，从月球采样1731克，也验证了很多航天技术，从月球表面起飞，环月球自动对接的技术，将来载人的任务，仍然是这样的技术。所以一步步稳扎稳打，不要出纰漏。这就是中国的航天事业，用很少的钱，做了很多的事情。科学家做科研，用的不是自己的钱，用的是国家项目，或者是企业资金，所以在花钱之前，都要写出详细的预算和计划，我用多少钱把这个事情做成，做出什么效果，经过审批之后，才能拿到做科研的钱。钱的总数是一定的，用在这个项目，就不能用在那个项目，所以很多人在争取，就有竞争的关系，看谁的预算写得好，能把事情说明白。中国的基础科研也在不断加强，就是一些做完了研究，产生不了任何经济效益的项目，但长远来看，这些项目对人类的发展是有好处的，这是社会进步以后，必然要做的事情。吃饱穿暖了，怎么去追求人生的意义。

争取了资金之后，怎么做项目，怎么管理人才，带10个人怎么干，带100个人、1000个人怎么干，都需要实践和经验积累。人多了，管理起来就很复杂，提高效率，发挥每个人的长处。有的部门总抓项目，然后下面每个人负责一个方面，临时换人也不会对总的进度有严重影响。项目里面师傅带徒弟一样，你要干得好了，有了经验，以后可以承担更大的项目，也可以做师傅了。这也是人才培养的办法。

航天事业不断发展的过程，就像小孩一点点长大，在不断变化。其中每个人都是一个小细胞，有年轻的，有年老的，新老更替，分工也不同，但一起合作去完成一项项重大的任务。每个人都努力去做一个有想法的细胞，学习、成长，成为掌握最高科技，有影响力的细胞，我们的航天事业才会蓬勃发展，载人航天也有更光明的未来。