中国科学院副院长、载人航天工程副总指挥  江绵恒

　　载人航天是人类空间活动的重要组成部分。作为一个发展中的航天大国，我国于1992年决定发展载人航天，规划了中国载人航天三步走的蓝图，正式立项并实施了载人飞船工程。经过十年的艰苦奋斗，我国已经成为世界上第三个掌握载人航天技术的国家，这对于提高国家的综合国力、增强民族凝聚力都具有十分重要的意义。开展载人航天工程同时也带动了我国空间科技的整体发展，为开拓领域更为广泛的载人航天应用提供了前所未有的机遇。
　　中国载人航天的后续发展，应当紧密结合我国政治、经济、社会发展和科技进步的迫切需求，充分体现空间应用效益，进一步为我国经济、社会的可持续发展和科学技术水平的提升做出重要贡献。
　　一、载人航天十年工程实践的回顾
　　发展载人航天的最终目的是空间探索和应用。作为载人航天工程的第一步，把中国的航天员送入太空显然是最直接、最重要的目标之一。为此，在载人航天工程的起步阶段，发展载人飞船，实现航天员进入太空的突破，并作为今后载人航天大系统的天地往返运输工具，是完全必要的。与此同时，我国把开展空间科学与技术试验作为载人飞船工程的基本任务之一，建立了载人航天工程应用系统，开展了系统的空间科学和应用研究，这也是发展载人航天根本目标的体现。这一安排符合载人航天应用需要长期、持续发展的客观规律，符合我国对空间应用技术的迫切需求，体现了中国特色。载人航天工程应用系统第一阶段的任务包括对地观测、空间科学实验等方面，涉及自然科学和技术学科的广泛领域，在空间科学与应用的前沿领域获得了一些初步成果。
　　十年来，以中国科学院为主的应用系统广大科技人员锐意创新、刻苦攻关，精心研制，出色地完成了相关科学研究、有效载荷研制和技术支持系统的建设，相继取得各艘飞船应用任务的圆满成功，取得了丰硕的成果。
　　中分辨率成像光谱仪是一种新型光学－红外遥感器，可以获取远比常规遥感器丰富的图像和光谱合一信息，是遥感技术新的跨越。微波遥感是对地观测技术的新兴领域，多模态微波遥感器集微波辐射计、微波散射计和微波高度计等多种功能于一身，具有很高的技术含量和重要的应用价值。研制单位采用了先进的设计手段，攻克了多项关键技术，解决了大量的工程问题，在神舟三号和神舟四号飞行试验中取得了圆满成功，标志着我国可见光和近红外遥感技术已跨入国际先进行列，我国微波遥感技术水平实现了具有重要意义的突破，使我国开始进入先进遥感国家的行列。地球环境及其变化是国际上普遍关注的全球性问题，由我国自行研制的太阳紫外光谱仪，地球辐射收支仪和太阳常数监测仪在飞船上得到的测量结果能够与国际观测计划接轨，使我国具有大时空尺度上对地球环境重要参数进行测量的能力，对研究地球各层圈物理化学和生物过程，建立地球系统定量模型具有重要意义。总体上看，我国载人航天工程应用系统第一阶段对地观测任务的实施，全面提高了我国空间对地观测的能力和水平，其技术已在应用卫星领域被广泛地采用，效果十分显著。
　　空间生命科学和微重力科学（包括微重力流体物理、空间材料科学、空间生物技术等）不仅是自然科学的前沿，也是长期载人航天的生物学、医学和工程学的基础。同时，这些学科领域还具有建立新的空间材料加工、空间生物制药等空间高技术产业的重要应用前景，是目前国际载人航天应用的重点任务。我国载人航天应用系统第一阶段经过深入论证，进行了系统的任务安排。在空间生命科学领域开展了包括蛋白质晶体生长、细胞培养、细胞融合、电泳分离提纯等实验方法、技术和装置的研究，动物学、植物学、微生物、水生生物和细胞学的空间生物学效应和机理的研究，在飞船上进行的实验得到了满意的结果；空间材料科学领域进行了材料熔融结晶过程实时观测、半导体光电子晶体、氧化物晶体、金属合金、金属复合材料等多种重要材料的地基研究和空间实验，在神舟飞船的实验中得到了有重要价值的实验结果；微重力流体物理领域开展了大量地面模拟和理论研究，在飞船上进行了液滴热毛细迁移实验，获圆满成功。通过载人飞船工程阶段的研究和实验，包括大量地面实验、在其他空间飞行器和高空气球、失重飞机上的实验，我国已经掌握了重要的空间生命科学、空间材料科学和微重力流体物理的实验技术，在某些领域迅速达到了国际先进水平，整体水平上了一个台阶，在国际上占有一席之地，为后续发展奠定了基础。应用系统的空间天文和空间环境方面的探测和研究获得了若干重要发现，在载人飞船工程中建立的空间环境预报中心对每艘飞船的安全发射和运行准确提供了空间环境预报，促进了相关学科的发展。
　　在载人飞船工程实施的过程中，我们建立了体现多学科、多任务空间试验特点和尖端技术集成的应用系统。这个系统不仅形成了兼容科学研究和工程任务的管理体系，也建立了较为先进的专用在轨技术支持和地面技术支持系统。在有效载荷公用设备的数据管理、数据传输系统等领域发展了新的技术，以适应各艘飞船有效载荷的变化，确保应用任务的圆满完成。有效载荷地面应用中心担负了专用有效载荷数据接收、测控管理和数据预处理等任务，成为我国载人空间应用的有特色的地面基地。
　　总起来看，我国载人航天工程应用系统在载人飞船阶段已经取得了一批具有国际先进水平的科技成果，攻克了多项关键技术，创造了一批具有自主知识产权的新技术、新方法，对我国空间科学技术的发展起到了整体提升的作用；取得的成果在卫星主战场得到广泛应用，已初步产生效益；初步建立了较先进的载人航天应用技术支撑系统，为后续发展打下一定的基础。实践证明，我国载人航天初期阶段各项应用任务的安排是协调的，应用目标的选择是正确的，成效是明显的。这为我们思考和研究后续发展的有关问题提供了依据。
　　二、载人航天第二步应用任务的目标选择
　　中国在载人航天发展的第二阶段需要掌握空间交会对接、航天员出舱活动等载人航天关键技术，建立空间实验室工程大系统。持续进行规模巨大的载人航天工程，公众和决策者必然要再次提出载人航天用途和载人航天的效益问题，这是我们必须认真研究和回答的问题。归根结底，发展载人航天的根本目的是为了扩大人类的认知能力，开拓人类活动领域，促进科技和生产水平的发展，提高人类的生活质量和社会持续生存与发展的能力，这是一个长期的过程。面对规模巨大的投资和短时间无法获得充分回报的现实，载人航天必定是国家行为，是国家在政治、经济、军事和科技发展等诸方面需要的综合体现。空间实验室作为我国载人航天发展的第二阶段，其应用目标是工程总目标的重要组成部分。与载人飞船阶段相比，空间实验室的应用目标更引人注目，更具有显示性，需要放在更加重要的地位上。空间实验室的应用目标和应用任务的确定，应当既考虑我国载人航天长远发展的目标，又与载人航天本身发展的阶段特点和技术水平相适应，特别需要考虑国家政治、经济和社会发展的需求，解决国家在特定阶段发展中迫切需要解决的关键问题，只有这样，载人航天的发展才具有动力和生命力。
　　空间实验室阶段是实现人进入太空并安全返回的目标和具备长期载人航天能力之间的过渡阶段。空间实验室一般将采用天地往返运输器多次性短期访问，长期运行中无人值守，依靠地面测控系统和部分自主的运行管理模式，即对应用有效载荷只能做到短期有人照料，这是发展长期载人航天的必要过程。此外，航天员对空间实验室以及应用任务的操作、维护和管理能力，航天员太空行走和舱外活动操作的能力，需要在训练和试验过程中提高，逐步发挥人的作用。
　　经过认真研究和论证，我们认为与这一工程发展阶段特点相适应的应用任务领域应当是：以利用空间实验室微重力条件为主，需要短期有人操作、需要更换并回收实验单元和实验样品的生命科学实验和微重力科学实验研究；充分利用空间实验室长期运行能力，通过简单操作能够更好发挥效能的空间对地观测、空间科学探测和空间新技术实验等。选择这些领域既包含了科学前沿和为未来发展提供科学技术储备的内容，又体现了阶段性的应用效益，同时对空间实验室整体资源的利用和效能的发挥，是比较现实和合理的。
　　最近开展的空间科学发展态势分析表明，我国空间科学在总体上较世界先进水平仍有很大的差距。我国的空间科学研究需要在长期发展规划指导下持续的任务安排，特别需要加强基础性研究，增加空间实验及探测的机会。我国空间生命科学和微重力科学在载人航天工程第一步的推动下，在其他国家科技项目的支持下有了长足的发展，掌握了空间实验的部分重要技术，具备了扩大实验规模，进一步开展前沿研究的条件，某些方面具有自主创新能力和原创性的科学思想，可能获得达到科学前沿水准的成果。空间生命科学和微重力科学具有探索性、基础性和前瞻性，应当作为我国载人航天第二步应用的重点领域之一。但其规模和发展阶段还不足以单独支撑载人空间实验室工程全部的应用目标。
　　党的十六大提出全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化的奋斗目标。我国该阶段的载人航天活动，应当为实现这一宏伟目标做出应有的贡献。对地观测是十分重要的空间应用领域之一，我国国民经济建设、国防建设和社会可持续发展对我国对地观测技术能力提出更高和更强烈的需求。空间实验室对地观测应当着重于发展先进的高空间分辨率、高光谱分辨率的信息获取技术，针对陆地、海洋和大气等应用领域，扩大信息获取的频谱覆盖，提高实时成像处理能力，使我国对地观测技术迈上新台阶，为实现“数字地球”、“数字中国”提供更丰富的空间对地观测信息服务，开展国土资源调查、自然灾害及环境监测，掌握全球环境变化，为开发和合理利用各种资源，为西部开发建设，为制定国家发展计划提供依据，为我国的经济和社会可持续发展提供先进的技术手段。
　　当前，空间新技术正不断涌现，新概念、新方法层出不穷。瞄准世界航天科技前沿，空间实验室作为有人参与的空间实验平台，是开展新概念、新技术演示与验证试验的有利条件，是充分体现空间实验室应用效益的一个重要方面，将使我国在这些前沿领域及早探索，掌握主动。
　　在对地观测和新技术演示任务中，应当充分利用航天员的作用和多种遥感手段综合观测的能力，充分利用空间实验室的试验能力，加快技术进步，达到超越一般空间试验的效果。
　　从前面的分析可知，以发展先进技术和服务于我国经济建设的民用对地观测，以面向科学前沿为目标的空间科学实验和探测，以发展新技术、新方法为目标的空间新技术演示验证等应用领域，对空间实验室有强烈的需求。同时，这些应用方向的选择体现了我国现阶段空间科技发展战略目标要求，将为解决国民经济建设的关键问题和科技前沿问题做出重大贡献。
　　在具体选择和确定我国第二阶段应用项目时，应当按照“面向国家战略需求，面向世界科学前沿”的方针，有限目标，突出重点，长远规划，分步实施，试验和应用相结合，体现载人任务特点，以充分发挥空间实验室的应用效益。要强调需求牵引，对地观测项目要面向我国经济发展和资源环境问题的迫切需求；要强调创新性，空间科学实验和空间探测应具有重大科学意义和应用前景，具有高水平和创新性，能与国际水平竞争。要注意技术可行，基础扎实，科学规划，优化组合，并与我国其它空间计划配合和协调。
　　三、未来与展望
　　发展载人航天是在新的历史发展阶段，体现我国科技发展水平和综合国力的伟大工程，是我国航天科技跨越发展的重要途径。空间应用体现载人航天的最终目标和效益，在载人航天发展的第二阶段应当有更加突出的地位。要深入研究确定应用目标，在载人空间实验室阶段全面提高我国空间科学技术与应用的水平。我们希望通过载人空间实验室阶段的应用任务实施，使我国对地观测技术和空间新技术实现跨越发展，积累一批战略高技术，获取有重要价值的综合信息，为我国经济建设和社会可持续发展做出有重要实际价值的贡献；在空间科学实验和探测方面积极推进，获取一批具有重要科学意义和应用前景的创新性科学成果，为全面提高我国空间科学研究的水平打下坚实的基础。

（该文原载于2003年第1期《载人航天》）