“中国空间站在功能、应用效益、建造技术、物资补给等重要指标方面，将可全面超越和平号空间站，达到或接近国际空间站水平；在信息技术、能源技术、动力技术和运营效费比方面，我们将超越国际空间站水平。”中国载人航天工程总设计师周建平院士在第四届中国人因工程高峰论坛上透露。
中国空间站示意图
同时，中国载人航天工程副总设计师、论坛主席陈善广指出：“在人因工程学科支持之下，中国空间站定将为中国航天员和世界航天员提供一个温馨的太空之家，并且做出中国人原创性的成果。”
人们对2020年充满了无限畅想——空间站时代即将到来，航天大年来了！
航天员在天上会喝自己的尿吗
再生生保系统是长期驻留的标志
“尿在地面可能是一种废物，但是在天上是一种资源。”空间站系统副总设计师吴志强在之前说了很多高深术语，当说出这句话的时候，外行们为之一震——航天员在天上会喝自己的尿吗？
古人说“不垢不净”，随着科技发展，看来颠覆我们“三观”的时刻到了。
从神舟五号杨利伟上天开始，中国进入载人航天时代，有了第一代生命保障系统支撑。后来的神舟每上天一次，都会在人的保障方面上一个台阶，到上次的神十一号任务，景海鹏、陈冬在太空巡游33天，向全国人民展示了他们太空饮茶太空健身的时尚生活。
下一步，中国进入空间站阶段了，会有什么不同呢？
航天员要在空间站驻留长达180天！像前几次那样，光靠把吃吃喝喝的东西和氧气都带上去，不行了。虽然我们有配套的货运飞船保障，可发射一次成本代价太高，生命保障系统必须升级——物理化学再生生保系统便应运而生。
“机器要为人服务。”陈善广经常强调的这句话相信是我们共有的信念，而事实上这百年来，随着技术的不断进步，人类对机器的依赖和崇拜越来越强烈，渐渐忘却了自己的初心。
但机器永远替代不了人。人有不确定性，同时人也是不可替代的因素。人亲身面对新鲜事物和复杂问题的时候，产生的情感、通联思考与综合决策能力是机器无法企及的，对科学推动力是最伟大的。
面向长期航天飞行的物化再生生保系统如何可靠高效运行，空间站的建设会成为诠释人因工程最好的例子。
再生生保是航天员从短期飞行到实施长期在轨驻留的关键性标志系统。这套环境控制与生命保障系统，不仅收集转化人在系统里的汗液、尿液，而且以建立人的生存环境为目标，保障人高效而舒适地工作。也就是说，这套系统的创造设计实践全部都是围绕着人打转，服务于人在密闭航天器中吃喝拉撒睡和干活儿。
“再生生保技术非常复杂，被称为世界性难题。从美国、俄罗斯研制的过程可以看出，技术难度非常大，投入也非常大。”吴志强介绍，美国空间站上的一套水处理系统，研制费用两亿美元。国际空间站搭建了10多年，再生生保系统真正只用了五六年。
为什么美俄在这套系统上那么舍得投钱？
因为据他们计算，1公斤的物质运到国际空间站轨道要花4-5万美元，1克水基本上与黄金的价值相当。“当然这只是水，还需要盛水的容器，加在一起，经济代价就更大了”。而人一天所需水一般在两公斤以上，这些水要够3到6名航天员6个月到一年多的用度，可以说是源源不断地烧钱。
国际空间站已经花了1000多亿美元，中国怎么把空间站的设计、管理做得更好，以更少的代价来实现科学的追求、技术的追求，对我们是一个挑战，只有做到这一点，我们才能有一个可持续发展的方式。
“再生水，某种意义上是在轨生产的一种水。它是从废物中提取出来的，为了保证人的生命健康，必须严格符合医学要求。”吴志强的科普给大众的一个事实，即，如果我们要环游太空，也需要重复使用被转化了的舱内人员的“尿”。
不得不说，当人类放眼浩瀚太空的时候，深感其无比广阔，没有边界。而当人类反观自身，简单的吃喝拉撒睡竟然也是一个无比精密，没有边界的场域。而对自己的研究，却决定了我们如果离开脚下的土地，能走多远。
不过，这么金贵的再生装备万一用着用着坏了咋办？这就涉及一个典型的人因问题——航天设备的在轨维修。
纵是维修也人因
空间站的寿命不仅是造出来的更是修出来的
苏联的和平号空间站当时的设计寿命只有5年，因为有人的参与，和平号空间站才一直延续到1999年，因为俄罗斯运行维护的代价无法承受才自主离轨。同样，现在的国际空间站没有人的积极参与，也不可能保持这样的状态。
看来，空间站的寿命不仅是造出来的，更是修出来的。
周建平揭秘——
这回，我们还将部署“巡天”望远镜，与哈勃望远镜相比，视场大300多倍，但分辨率不相上下。它可以和中国空间站共轨飞行。在需要空间站对它进行补给，航天员对它进行维修，或者需要进行设备升级的时候，它可以停靠到空间站上，由航天员进行必要的操作以后离开，然后继续保持共轨飞行状态。
大家都知道，在地面上我们拧动改锥，可谓不费吹灰之力。但在舱外宇宙射线和天外飞石的威胁下，航天员必须身穿如同一个小航天器般坚硬沉重的航天服，笨拙的手套让拿捏东西变得非常困难。所以，天上的维修多是模块化集成化的。
就像小朋友拼搭乐高一样，即便是一根线路的问题或者是一个螺丝的问题，也要把一整个模块换掉，来确保安全和高效。
陈善广表示，空间站在轨运行将达到10年以上，有许多设备包括航天服和再生生保系统，通过维修和零部件更换可大大延长在轨使用寿命，降低运输成本。而如何保证维修质量、提高维修效率，则要充分考虑人的能力、空间约束、工具限制等人因问题。
据透露，现在航天员的生活环境已经得到了极大改善，可以说从过去的一室一厅，变成了三室一厅，其适居性更好了，出舱服也做了极大地改进。
人因设计得越完美，人的不适感越小，离我们普通中国人进入太空的日子也就越近了。
面对未知之地
人因测评浮出水面
航天是一个复杂的系统，其中，最让科学家担心的，是当航天器脱离地球这个我们熟悉的家园后，里面的人怎么生存，如何面对险恶的不适宜人生存的环境，而且又工作得宜人、有效率呢？
人因工程更多地研究的是死。这是一门建立在失败、灾难、教训上的学科。
“埃塞俄比亚那架波音飞机是垂直砸下去的，砸到地下20米深。”刘大响院士前段时间看了波音737MAX客机最后失控状态的视频，“心里特别难受”。开始，波音公司把责任推到人的问题，说是驾驶员操作不对，但“我们分析不是这个问题，所以中国第一个作出停飞的决定”。事后印证了，这架飞机的飞行员在最后长达12分钟里上演了一场人机大战。据称一个系统反复迫使机头向下，飞行员多次将机头重新拉起，但最终在机器的蛮横指令下，驾驶员无能为力，造成人间惨剧。
陈善广认为，波音事故再次引发了业界对人机功能分配的深度思考，不重视人因测评也是主要原因。其实在航空航天领域发生的许多事故可归于人的失误或机器的防误设计不够。
陈善广指出：消灭人为差错确保安全一直是从事复杂系统和工程项目的各级指挥员和工程师追求的目标，人因工程为此提供了理论指导和设计方法。这些系统是人设计的，必然会打上人的烙印。必须要对系统进行相对独立的人因测评，不通过这种测评的系统不得通过最终验收。载人航天正在建立这种管理和技术体系。
人因工程的学科理念是体现以人为中心的设计理念，让机器适应人的需求，学科目标使整个系统实现安全、高效率、高效能。
老子说：上善若水，水利万物而不争。陈善广多次借用这个理念指出：人因如水，你高，我便退去，不淹没你的风采；你低，我便涌来，弥补你的缺憾。越来越多的大国重器将人因工程引入了自身的顶层设计。
走向深空的桥头堡
月球上何时会车来人往
正如下围棋，当你走一步的时候，必须设计到未来的三到五步。
当人们正在为2020航天大年而欢呼尖叫的时候，中国载人航天已经开启了飞向月球的深度布局。
走向深空，为什么首选月球？陈善广说，载人航天有三个主要目标：一是探索未知；二是开发和利用空间资源；三是拓展生存空间，寻找新的家园。而月球，是“我们走向深空的桥头堡”。
陈善广认为，我们未来的月球城市会分阶段实施：前哨站、半永久基地，然后才是永久性月球家园。月球家园以地下建筑为主，可利用月壤和月岩保温、隔热和防辐射。采用3D打印，把月尘、挖掘的月壤打印成建筑材料。选择地下空间容易钻挖建设的地方，以月岩作为基地辐射掩体。
陈善广的描绘让人充满美妙的畅想，但他话锋一转，谈到了一场“成功的失败”。
当年，奔月的美国阿波罗13号仅飞行了55小时46分钟，氧气罐搅动就导致了飞船服务舱的严重爆炸。飞船开始失去动力，失去热量，更重要的是，宇航员失去了可呼吸的氧气
“但，宇航员急中生智，将登月舱充当了救生船，最终摆脱月球引力，安全地返回了地球。这是靠人的智慧，发挥了人的作用的成功案例，所以是成功的失败。”陈善广希望用这个例子告诉大家，我们要进军月球，就必须有更先进的人因工程理念和设计。
因为人因工程就是在失败和死亡的基础上建立的一种功效学科。
什么是好的设计师？“在危险之下，系统有发挥人的作用，恢复安全的能力。”陈善广指出，受阿波罗13号这次经历的启发，未来我们的登月舱会直接携带逃生舱，这样能增大航天员生还的希望。
“通过月球家园的建设与开发，人类将走向深空、移居火星、走出太阳系，星火传承，在茫茫宇宙传播人类文明！”陈善广把目光投向了未来。
也许在若干年后回望，2020年对中国航天是个很重要的时间节点，这么宏大的计划，就是从空间站的核心舱——天和，走出第一步。（堵力）
