日前，“神舟5号”载人飞船的成功试飞，标志着中国成为继侠罗斯、美国之后世界上第三个实现载人航天的国家，中国航天史也由此揭开了新的一页。成功实现载人航天之后，中国航天的未来发展成为许多读者关注的话题。为此记者特采访了参与“神舟号”系列飞船研制的上海航天技术研究院刘宗映研究员。
刘宗映简历：1960年北京航空学院毕业后，一直从事航天技术方面的研究工作。先后从事了20年的运载火箭总体设计，13年的载人航天研究工作。曾两次参加“神舟”号飞船的发射。1991年授予研究员职称，1993年起获政府特殊津贴。
刘宗映在飞船发射现场
记者：“神舟五号”的成功发射将中华民族的千年飞天梦变成了灿烂辉煌的现实。这一伟大的历史时刻被世界舆论公认为中国进入太空新时代的标志。与此同时，有关中国载人航天的话题也迅速升温。例如，人们现在关心的一个话题是，载人航天之后中国航天发展的下一个目标是什么？
刘宗映：独立自主地实施载人航天工程是我国继“两弹一星”事业以后又一举世瞩目的伟大壮举，是我国科技实力、经济实力的重要体现，也是振奋民族精神、增强综合国力、提高我国国际地位的重要举措。
航天是指大气层外宇宙空间的航行活动，包括环绕地球，飞往月球或到其他行星的航行，行星际空间的航行以及飞出太阳系的航行。航天技术是一门复杂的综合性工程技术，随着现代科学技术的迅猛发展，航天技术将进人大规模开发和利用近地空间的新阶段，直接为国民经济和人民生活服务。航天技术分为四大领域：人造卫星、载人航天、空间探测及航天器运输系统——运载火箭。
2000年11月我国政府发表了《中国的航天》白皮书，其中有关载人航天工程的目标包括：近期（今后10年或稍后一个时期）发展目标：实现载人航天飞行，建立初步配套的载人航天工程研制试验体系（包括空间站、天地往返运输系统、大型运载火箭、空间应用系统、航天员系统、测控通信系统、发射场、返回场等）；发展空间科学，开发深空探测。远期（今后20年或稍后一段时期）发展目标：建立中国的载人航天体系，开展一定规模的载人空间科学研究和技术试验。
近期目标中，首先要做的是实现载人航天，这是我国载人航天计划的第一步；第二步是要开展航天员出舱活动试验，进行空间交会对接，发射短期有人照料的空间试验室；第三步就是要建造长期有人照料的大型永久型空间站。发射空间试验室是载人航天近期的一个具体目标，发射载人飞船、航天员出舱和空间交会对接是发射空间站的基础和前提。纵观国外载人航天的发展过程，有一个共同的特点：即从载人飞船起步，到最后建设空间站，空间站也是从试验型过渡到永久型。我国航天人有一句话：“造船为建站，建站为应用。”建站的目的就是为了开展空间科学试验和应用技术研究。
图为宇航员在太空中检修设施
空中漫步——航天员的出舱活动
记者：您刚才谈到了我国载人航天计划第二步中的三项内容，即开展航天员出舱活动试验，进行空间交会对接，发射短期有人照料的空间试验室，这些内容也是许多读者很感兴趣的，譬如我们经常会在电视上看到航天员出舱在太空行走的图景，感觉航天员的太空之行非常优雅而壮观，然而实际的过程和情况是怎样的呢？
刘宗映：我想先介绍一些以往俄罗斯和美国航天员太空行走方面的一些情况。1965年3月18日，前苏联航天员列昂诺夫走出“上升2号”飞船，进行了人类第一次出舱活动，虽然首次出舱仅在太空中停留了12分钟，但这是人类在太空中的第一个生存记录。从1965~1996年底，美、俄两国航天员共进行了148次舱外活动，其中俄罗斯（前苏联）有77次，美国有71次。航天员在舱外停留的时间共计640小时，每次舱外活动的平均时间为4.3小时，航天员平均每年进行舱外活动20小时，其中有几年的出舱时间较多，如1984年为63小时，1993年77小时，1996年65小时。
舱外活动的目的及任务是为了维修、装卸、更换和回收各种航天器及空间设施。舱外活动是组建空间站中一项基本的必备的技术。1998年开始建造的国际空间站到空间组装完成，需要航天员进行160次舱外活动，在舱外停留的时间总计要达960小时。空间站建成投入使用后，要经常保养和维修，每年需进行138小时的舱外作业。
出舱活动的必备条件包括：首先，要提供航天员在舱外生活和工作的环境和条件，其中最重要的就是舱外航天服。舱外航天服是航天员在舱外真空环境下赖以作业和维持生命的系统，这种航天服内有供气保压装置，航天服的手套既要密封又要灵活，头盔要透明密封。其二，出舱背包要有控制系统和通信系统，控制系统配有喷气装置，航天员可以借此控制行走方向。第三，培养技术操作熟练、身体健康、心理素质稳定的航天员。
航天员在出舱活动之前，要在气闸舱先进行2~3小时的适应性准备。气闸舱是航天员从飞船进入太空的一个过渡舱。航天员进入气闸舱后，首先要穿戴好舱外航天服，背上背包，带好用品。穿舱外航天服可不像在地面上穿衣戴帽那样容易，要知道这可是一套地面重量达200公斤左右的体积庞大的装束，所以必须在其他航天员的帮助下才能穿上。
穿好航天服以后，航天员开始在气闸舱内实施吸氧排氮，这主要是因为航天服内的压力比正常情况下低，压力的降低，有可能造成人体组织内的氮气释放，在血管内形成气栓，导致减压病，甚至危及人的生命。因此，在航天员在出舱之前要充分地吸氧，以降低和溶解在血液中的氮气含量，预防减压病的发生。
吸氧排氮之后，航天员还需要检查和试用工具，如检查航天服的密封情况，背包内的控制和通信系统是否正常等。检查完毕后，协助工作的航天员进入内舱，关闭内闸舱门。这时，气闸舱开始慢慢泄压，直到接近真空，航天员打开外舱门就可以出舱了。
当航天员完成舱外任务回舱时，舱外航天服还要进行一定的减压，以防航天服充气过足不便进入气闸舱。航天员进入气闸舱关好舱门以后，首先要检查气闸舱是否漏气，在确定密封良好的情况下，再对气闸舱慢慢充气，同时航天服逐渐减压。航天员脱掉舱外航天服之后，就可以打开内闸舱门进入舱内。
总之，航天员出舱活动是——项高难度的技术，必须在地面上做充分的试验和训练。航天员的地面训练一般在一个对比重有一定要求的中性水池里进行。这种水池通常建在大型的试验房里面，把航天器放在水池中，利用水的浮力模拟在太空的失重现象，然后航天员在水池里面进行出人舱的训练。
相约太空——空间交会对接
记者：接下来还有空间交会与对接，这个名词听起来就专业性很强，是不是要求更高，难度更大？
刘宗映：也可以这样理解。空间交会对接，实际上是对空间交会与空间对接两项内容的总称，是两个航天器之间在轨道上的动态行为。通过两个航天器的在轨交会对接，可以对长期在轨运行的载人航天器进行在轨服务，如设备维修、部件更换、燃料加注、给养补充、人员轮换、物资运送和应急救援等；通过在轨装配或舱段对接可建造大型永久性空间站等大型轨道复合体。
空间交会的基本过程是：从地面发射的一个航天器在进入轨道后，通过复杂的控制，经过多次变轨，机动飞行到在轨运行的另一航天器附近，然后小心翼翼地按要求与之进行接触。通常我们称原来在轨道运行的航天器为目标航天器，称与目标航天器进行交会对接的航天器为追踪航天器。在这个过程中，对航天器的速度、位置和姿态都有严格的要求。
交会控制从追踪航天器入轨开始，通常划分为远程导引、近程导引绕飞、最后平移和靠拢等五个阶段。交会控制是通过追踪航天器自身的控制系统和地面控制系统完成的。它的特点是由远到近逐步缩短与目标航天器的距离，在控制精度上由粗到精，最后达到对接的初始条件。
两个航天器在交会完成以后就要开始进行空间对接。对接是两个航天器从初始接触到紧密连接为一体的动作过程，它是一套由电气和机械相结合的复杂机构来完成的，我们称之为对接结构。
对接机构系统的任务是：完成空间对接、保持对接状态下的联合飞行以及完成对接飞行任务后的分离。
对接的关键和前提是捕获。捕获是指当两个航天器初次接触后，形成初步的柔性连接。所谓柔性连接就是指追踪航天器在“抓住”目标航天器的时候需要消耗一部分撞击能量以防撞开对方，避免硬碰硬。我们可以想象一下，两个钢球相碰的结果一定会相互弹开，而不是靠拢。具有缓冲性能的柔性连接就是为了在双方均不“碰伤”的情况下更好地“抓获”对方。可见，捕获是空间对接过程中难度最大也是最关键的技术。
当抓住目标航天器以后，需要继续消耗碰撞能量，并进行姿态矫正，使两个航天器的姿态均符合要求。然后把目标航天器慢慢拉近，到一定程度再拉紧，使定位销和密封圈都完全对准密封，确保两个航天器形成与真空环境完全隔离的对接通道。最后是保持刚性连接，即两个航天器对接后要保持良好的对接状态，保持时间的长短取决于飞行任务，短则几天，长则达几个月（如与空间站的对接）。在这段时间，可以进行物资补给，航天员也可在这两个航天器之间自由出入。任务完成后两个航天器再按一定程序分离，分离是对接的逆过程，可靠分离是确保航天员安全返回地面的关键。
图为1995年6月29日美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机与俄罗斯“和平号”空间站在轨交会对接
目前在空间交会对接技术处于领先地位的国家是俄罗斯和美国。美国和俄罗斯研制过多种类型的对接机构，比较成功并得到实际应用的是碰撞式对接机构。这种机构主要有三种类型：“锥杆式”对接机构、“异体同构周边式”对接机构及“混合式”对接机构。由于俄罗斯的空间交会对接的水平要高于美国，因此现在使用的绝大部分对接机构是俄罗斯制造的。欧洲空间局（ESA）在国际空间站的哥伦比亚舱也将使用向俄罗斯购买的“锥杆式”的对接机构。
在国际上，空间交会对接的发展历史已经有近40年的历史。1967年10月，前苏联用“宇宙-186”和“宇宙-188”实现了首次无人航天器的自动对接，在这之后，联盟号飞船之间，联盟'飞船与礼炮空间站及和平号空间站陆续实施了空间对接，美国也实现了“阿波罗”飞船的登月舱与指令舱、“阿波罗”飞船与“天空试验室”的对接。1975年，美苏还实现了“联盟”飞船与“阿波罗”飞船之间的联合飞行。二十世纪末期，空间对接活动更是频繁。俄罗斯的“进步号”飞船，多次与空间站对接，航天飞机也与空间站对接，这就使得空间交会对接技术发展得更加成熟、可靠。
真正的空中楼阁——空间站
记者：经过以上两步，是不是就可以进入到发展空间站的阶段了？尽管我国要实现这一目标还有很长的路要走，但一提起这个话题依然令人十分神往。
刘宗映：这确实是一个令人激动的话题。俄罗斯在1971年4月19日，发射了世界上第一个空间站——礼炮一号，经历了32年的发展，俄罗斯（苏）先后发射了三代空间站，第一代是礼炮1-5号（1971年4月19日~1976年6月26日），这一代空间站的特点是试验性空间站：它仅有一个接口，只能接纳一艘飞船对接，因此，航天员在站上工作的时间受到限制，仅占运行时间的7.5%~16.3%；其次，这种空间站的运行寿命不长，最长的礼炮4号也仅两年左右，一般仅为200天；第三，飞行高度小于300公里；第四，故障较多，尤其是在交会对接的过程中。
第二代空间站礼炮6号和礼炮7号（1976年6月~1986年5月），也是试验型空间站。这一代空间站吸取了第一代的经验教训，站上设有前后两个接口，可同时对接两艘来访飞船，寿命也提高到4年。
第三代是和平号空间站。这是一个复合型空间站，由六个舱组成，长28-30米，横向尺寸27米，重达117吨左右。1986年2月20日发射了第一个组合体，1996年4月发射最后一个自然舱。和平号在运行15年以后，于2001年3月23日下午2点，成功地坠落在南太平洋海域。和平号空间站为世界航天事业立下了汗马功劳。运行期间，它与31艘载人飞船、62艘载货飞船实行了空间交会对接，在和平号上，进行过78次空间行走，做了16500次试验，10个国家与组织登上此站，人员最长停留时间为437天。
美国于1973年5月发射了一个天空试验室，即试验型空间站，在轨道上工作不到一年，共接纳三批航天员，他们在轨工作时间分别为28天、59天和84天。
目前，由美国牵头，美、俄、加、法、日等16国共同参与研制的国际空间站正在建设当中。这个空间站全长88米，宽110米，重415吨，寿命约15年左右。从1998年11月进行第一次发射起，共要发射44次才能完成，原计划2002年组装完成，但现在估计可能要到2007年才能竣工。在国际空间站要进行一系列的科学研究，研究领域包括：微重力加工、生命科学、空间科学、地球科学、工程技术试验和商业产品开发，甚至旅游等。
相对遥感卫星而言，载人空间站有许多优势：第一，通过航天飞机、飞船等运输工具，空间站上的遥感器件可以定期更新或升级以减低成本，避免卫星上昂贵的遥感设备在任务结束后被遗弃。第二，通过长期观测，航天员可以进行信息处理，使观测更有选择性和针对性，对一些突发事件可实施定点观测，尤其对意外情况能保证及时处理（如地震、海啸或火山爆发等等）。第三，空间站有更充足的电力和空间，可以放置更多的设备，做更多的试验。第四，太空中的一些任务仍然必须由人来完成。大型航天器上的近40种活动，其中有一半任务必须由人去完成，如生物传感器的安装，机电接口装置的更换，信息处理，目标对准，紧急情况的判断决策，改变飞行计划及进行空间飞行体的舱内外设备的维修等。第五，可以进行广泛的科学研究。
载人飞船发射成功以后，将来还要进行一系列的载人试验，还要研制完善的空间运输系统，为气闸舱、舱外航天服以及对接机构的研制做准备。我国载人航天计划的这三步曲正在有计划地进行。实现载人上天仅仅是我国目前航天计划的第一步，尽管这些工作的难度相当大，但其意义更加重大。预计我国完成这个任务的时间从现在起约10年左右。
[江世亮、周小玲采访]
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中国航天事业起步回顾：
1956年10月8日，中国第一个火箭导弹研制机构——国防部第五研究院成立。
1958年4月，开始兴建中国第一个运载火箭发射场。
1964年7月19日，中国第一枚内载小白鼠的生物火箭在安徽广德发射成功，中国的空间科学探测迈出了第一步。
1968年4月1日，中国航天医学工程研究所成立，开始选训宇航员和进行载人航天医学工程研究。
1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功。1975年11月26日，首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回。30多年来，中国共研制发射了15种类型、51颗人造地球卫星，成功率达90%以上，初步形成了4个卫星系列——返回式遥感卫星系列、“东方红”通信广播卫星系列、“风云”气象卫星系列和“实践”科学探测与技术试验卫星系列，“资源”地球资源卫星系列和“北斗”导航定位卫星系列也即将形成。
1979年，“远望”1号航天测量船建成并投入使用，中国成为世界上第四个拥有远洋航天测量船的国家。目前中国已形成先进的陆海基航天测控网，由北京航天指挥控制中心、西安卫星测控中心、陆地测控站、4艘“远望"号远洋航天测量船以及连接它们的通信网组成，技术达到了世界先进水平。
1990年7月16日，“长征”2号捆绑式火箭首次在西昌发射成功，其低轨道运载能力达9.2吨，为发射载人航天器打下了基础。
1992年，中国载人飞船正式列入国家计划进行研制，这项工程后来被定名为“神舟”号飞船载人航天工程。“神舟”号飞船载人航天工程由“神舟”号载人飞船系统、“长征”运载火箭系统、酒泉卫星发射中心飞船发射场系统、飞船测控与通信系统、航天员系统、科学研究和技术试验系统等组成，是中国在20世纪末期至21世纪初期规模最庞大、技术最复杂的航天工程。