揭秘中國未來太空計劃:2050年將載人登陸火星

這是一刻講者龐之浩（首席宇宙科學傳播專家，中國空間技術研究院研究員）@一刻talks 的分享。航天技術的問世，使人類進入到太空文明的時代。我們為何不斷探索宇宙？耗資億元的各類火箭飛船都是何用？它們之間又有著怎樣的聯繫？地球將不再是我們唯一的一個生存之本，未來新生命將誕生於另一顆星球。

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一刻·人物

龐之浩與亞洲第一位女航天員向井千秋在國際宇航大會合影

龐之浩：他見證了每一艘宇宙飛船升空的瞬間。他是中國空間技術研究院研究員，《國際太空》雜誌執行主編，中國空間科學學會空間探測專業委員會首席科學傳播專家。他對於太空人的真實生活了如指掌，他了解人類首次太空行走遇險過程，他能為你解析空間站的搭建，他向你講述宇宙飛船發射的奧秘。

美國總統歐巴馬提出，美國將在2030年前，要進行載人登火星工程。

人類為什麼要耗巨資進行太空探索？不知道大家是否想過，未來有一天，在太空是否能出生一個生命，或者在地外星球上出生一個生命？

從歷史的發展來看，遠洋航海技術的出現創造了全球文明的時代，開展了一個全球貿易。而在當代的航天技術的問世，又使我們人類進入到太空文明的時代。在這個時代，地球不是我們唯一的生存之本，可以開發地外星球，來解決人類的一些問題。

現在人口越來越多，到了未來，可能地球難以承受眾多人口，所以有些科學家已經提出了把我們地球人移民到地外星球上，比如改造火星，把火星建成人類第二個家園。

還有就是能源問題，現在能源日益減少，大部分都是非再生式能源。比如像石油、煤，80%都是非再生能源。所以總有一天，地球上的能源和資源也會耗盡，怎麼辦？只能通過開放的太空，走出地球來解決這些問題。

什麼時候才能到地外星球去呢？尤其是太空移民，可能是科幻大片。其實航天技術已經離我們很近了，有些航天技術已經融入到我們的生活當中。

航天技術帶來的效益，其實分兩方面，一方面是直接經濟效益，一方面是間接經濟效益。

直接經濟效益

比如最典型的通訊衛星。衛視節目都是通過通訊衛星來解決的，一些偏遠地區，比如海島、森林、沙漠等，沒有通訊的基站，只有通過通訊衛星才能傳輸節目。通訊衛星的出現，使通訊技術產生了巨大的飛躍，把地球人集中在越來越小的地球村中進行生活。

還有氣象衛星，它的出現大大提高了天氣預報的準確性。美國在以前沒有氣象衛星的情況下，每年因為自然災害遭受的損失達100億元，它研製了一顆價值2億美元的氣象衛星以後，每年可以減少由於自然災害帶來的損失20億美元，所以這個效益比就是1：10。

除此之外，還有導航衛星。導航衛星在生活中大家可能都接觸到，通過導航衛星不僅能夠知道到什麼地方，還可以走捷徑，甚至可以繞開一些比較危險的地方。導航衛星它的應用只受到人的想像力的限制，而且它能產生巨大的效益。有人說導航衛星相當於一顆會下金蛋的雞，比如在蓋高樓的時候，以前都要放一根垂線，而現在只要通過導航衛星的終端，就知道每一層樓蓋得直不直。還有在抗洪救災的時候，定期測大壩的位置，就知道大壩移動沒移動，而採取相應的措施。

間接經濟效益

航天技術轉移到國民經濟中，這個效益其實比直接經濟效益更大。比如一些人穿的氣墊運動鞋、平時喝的果珍、方便麵中的調料的乾菜葉、食品乾燥機、條形碼、太陽鏡等，都是來自於航天技術。還有大家所知道的尿不溼、心率血壓計、重症監護室、彩超、新型消防服，也都來自於航天技術。

我們國家還把航天技術用於消防等領域，用航天技術研製出了滅火飛彈，可以遠距離精確控制滅火彈，對於高樓大廈進行消防。還有用火箭發動機的增壓技術，使我們原來的高壓水龍頭的噴射高度增加了好幾倍。

對於一線城市最頭疼的霧霾，利用火箭發動機的技術，嚴格地控制燃料和氧化劑的混合速度，能夠在短時間內，把燃料和氧化劑燒得乾乾淨淨，這樣就幹燒了硝酸、硫酸等汙染物的排放量，也就減少了霧霾。

神舟－9航天員乘組景海鵬、劉旺、劉洋在返回艙進行手控交會對接訓練

今年，國家航天進入了一個高峰期，我們發射了大量的火箭和衛星，要創造一個技術，年發射20次左右。11月份還有個重頭戲，我們將首次發射我們國家新一代大型運載火箭，長徵五號，它的近地軌道運載能力能達到25噸，跟國外目前的主力火箭水平相當，它將明年用於發射嫦娥五號月球採樣返回探測器，後年將開始發射我們的空間站。

在載人航天方面，大家知道，我們發射了天宮二號空間實驗室，又發射了這個神舟十一號載人飛船，他們倆目前已經在軌對接，航天員將在裡邊進行三十天的工作，這也是我們國家在太空進行載人航天活動中，航天員逗留的時間最長的一個活動。

天宮？神舟？這些都是幹什麼的？

天宮實際上是我們在太空建的一個房子，在裡邊可以生活，進行地面無法實施的科學實驗和技術實驗，以及一些科普活動。一般的空間站，都是開發太空資源的好地方，我們的天宮其實具有空間站的特質，但是它比較小，所以天宮是一個微型的空間站，或者空間實驗室。

空間站有三大特性，一個是體積大，第二個是運行時間長，第三個是功能強，所以它是開發太空資源的一個理想的場所。但是天宮不能夠天地往返，必須通過天地往返運輸器。

目前天地往返運輸器有兩種，一種叫宇宙飛船，一種叫太空梭。太空梭由於成本太高，比較危險，所以在發射了135架次以後，就提前退役了，目前天地往返運輸器只使用宇宙飛船。

宇宙飛船又分兩種，一種是載人飛船，一種是貨運飛船。目前我們國家的載人飛船就是神舟號，它可以載三個人進行天地往返，目前在世界上也是屬於領先的。貨運飛船，我們國家將在明年4月發射，叫天舟。它每次能夠運6.5噸的貨物到天宮或者空間站上去，這個達到了世界先進水平。

載人航天是航天技術發展的更高階段，航天員到太空去，可以大大提高開發太空資源的效率，可以進行複雜的科學實驗。就跟地面一樣，機器人不可能完全代替人的功能。

長徵九號

長徵九號是我國準備研製的重型運載火箭。

什麼叫重型運載火箭？就是它的推力達到3000噸，近地軌道運載能力達到100噸以上，這個火箭推力是非常大的，主要滿足未來載人登月、載人登火星和建造龐大的太空電站的需求。

在冷戰時期，美蘇曾經在載人登月上進行過激烈的競爭，但是由於蘇聯沒有研製出重型運載火箭，它的N-1重型運載火箭發射四次失敗，而美國研製出土星五號重型運載火箭，所以美國載人登月成功了。我們國家重型運載火箭的直徑將達到10米，下個月發射的長徵五號的直徑是5米。所以這個前景是非常廣的，我們準備在2030年左右研製成功。｀

空間站

我們國家將在2018年開始建造，採用積木式構型，由三個20噸級的艙段組成，一個核心艙，兩個試驗艙，再加上兩艘飛船和貨運飛船。

它在太空能起很大的作用，尤其是進行科學實驗，比如說進行物理學、化學、生物學方面的實驗，能夠揭開重力對人體、對一些物質的影響的奧秘，擴展人類在基礎方面的知識。

在太空種植食物，主要是滿足未來長期載人航天的需求。因為在未來，不可能所有食品、蔬菜都從地面上運上去，成本很高。而且在太空，這些作物、植物，可以放出氧氣，吸收二氧化碳，還可以供航天員休閒時用。

我們國家已經開展過很多太空育種的活動，就是把種子帶到太空去，利用太空的微重力輻射，使種子自身產生變異，跟轉基因不是一回事，這些種子拿到地面來種植的話，具有很多特性。比如說產量高、抗倒伏、抗病蟲害、口味好、營養高，這些作物、蔬菜有的已經進入到超市。

在太空的微重力環境，還可以生產一些地面上生產不了的一些東西。比如像特殊合金、泡沫合金，因為太空是微重力，沒有對流、沒有沉澱，均勻分布在液體金屬，凝固以後的泡沫金屬既輕又結實。與此同時，不同物質成分它不會出現沉澱和對流現象，所以在太空用電泳技術生產的一些產品，比地面的產量及純度要高几百倍，而且成本只是地面的1%。

在太空生產滾珠也有特色，因為它不受重力的影響，它生產的滾珠是非常圓的，這種非常圓的滾珠用在軸承上，能夠使軸承的壽命大大延長。

由於不受大氣層的影響，太陽光的輻射強度比地面要高7倍的，所以在太空建電站，效率是非常高的。

在太空還可以進行天文觀測，因為太空不受大氣層的影響，可以方便地進行全波段觀測。這次天宮二號就攜帶了伽馬暴偏振探測儀，能夠探測太空中的黑洞，宇宙的起源和演變，這是一項國際合作項目，有望取得很大的科技成果。

天宮二號

有人問為什麼只加半箱的油？我們國家的空間站以後是長期運行的，將運行至少十年以上，所以空間站不可能一次把燃料都給加足，而需要貨運飛船定期給它送燃料。

這次天宮二號的一個主要任務，就是要試驗在軌加注推進劑的技術，這個技術過關了以後，可以用於空間站。明年4月，我們就要發射天舟一號，給天宮二號進行在軌加注燃料。

另外只帶半箱的油，還有好處就是我們這次的科學實驗非常多，所以騰出點重量，多帶點科學實驗儀器。

天宮－2與神舟－11空間對接示意圖

神舟十一號飛船

神舟十一號飛船的主要任務，一個是進行天地往返運輸的服務，把航天員送到天空裡邊去，還有一些物資。另外進一步驗證交會對接技術和返回技術。另外還要進行航天員中期駐留實驗，我們以往最長的實驗只是十二天，這次航天員要呆三十天。

為此，我們這次只上去了兩名航天名，因為我們天宮是按照六十天設計的，也就是說一個人在上面可以呆六十天，兩個人可以呆三十天，如果三個人上去，就只能呆二十天。

發射神舟飛船並不是隨便什麼時候都能發射的，要有個發射時機，我們稱之為發射窗口。這個發射窗口跟很多技術因素，以及天宮二號飛行的軌道位置、天氣因素有關係。我們一般在發射神舟飛船，尤其是發射交會對接的飛船的時候，要講究零窗口發射。

所謂零窗口發射就是它的誤差要低於1秒，所以我們不能採用手動發射，而是採用自動發射，自動點火的方式來進行發射。

它要經過幾個過程才能追上天宮二號，整個時間要花兩天的時間。第一個過程就是遠距離引導，就是發射以後，我們要靠地面的測控站引導神舟十一號來追逐在太空飛行的天宮二號。通過五次變軌，使這個神舟十一號距離天宮二號52公裡，然後就轉為自主控制，自主控制就是靠飛船和天空上的軌道測量設備，包括微波雷達、雷射雷達、光學敏感器、對接敏感器，這樣能夠使神舟十一號與天宮二號進行對接，然後轉成組合體飛行，在三十天之後再進行分離。發射火星探測器的窗口更為苛刻，26個月才有一次。

航天員在太空會不會得病？

航天員在太空也會得病，而且容易得一種常見病，叫空間運動病。這種空間運動病實際上就跟暈車、暈船很相似，無徵兆的出現噁心、嘔吐的現象。這種現象最容易發生在航天員登天后的前三天，所以一般不在這前三天進行太空行走。

但是我們國家神舟七號的航天員翟志剛，上天的第二天就進行了太空行走，這是為什麼呢？我們國家研製出一種靈丹妙藥，叫太空養心丸，它是由中藥組成的，吃了它就不會得空間運動病了。

太空飛行器返回

太空飛行器的返回也是非常危險的。我們太空飛行器返回的時候主要是返回艙返回，大家一般在電視裡看到，只有一個主降落傘，其實可能你們不知道，這個降落傘不是一個，而是四個。

由於這個返回的速度太快，如果只打開一個主降落傘的話，傘會由於這個速度太快而撐破，所以要打開引導傘，之後打開減速傘，減速傘使返回艙的速度能由每秒200米減到每秒80米，然後再打開牽引傘，然後再打開主傘，主傘可以使返回艙的速度減至每秒6米，到離地面1米的時候，再打開緩衝發動機，使這個速度降到每秒3米，這樣就可以進入軟著陸了。

未來航天前景

我國未來空間站飛行示意圖

我們國家這兩年取得了很大的成就，未來的前景更為廣闊，不僅要研製重型火箭，還要研製可重複使用的運載火箭，這樣可以大大降低成本。還要研製電火箭，它比化學能火箭的效率高10倍。在衛星方面，我們要建造很多新的衛星，尤其是北鬥導航衛星。

在載人航天方面，不僅要研製空間站，還要研製充氣式太空艙。它上天以後，可以擴展體積2倍。另外還要發射嫦娥五號，嫦娥四號，尤其嫦娥四號，是世界第一個在月球背面著陸的太空飛行器。

我們國家將在2020年發射火星探測器，我們火星探測是起步晚、起點高。我們發射一次要完成三項任務，一個是環繞探測，一個是著陸探測，一個是巡視探測，這個是在世界上絕無僅有的。我們國家的科學家建議，未來在2030年進行載人登月，2050年載人登火星。

人類在不斷的發展，不斷擴展自己的生存空間，每一步都非常艱辛。我們國家的航天技術得到了飛速的發展，過去只是跟跑，現在已經開始並跑了，而且有些項目已經處在領跑地位。

所以我想，我們國家今後要承擔起和平利用太空，開發太空資源更多的任務，創造更輝煌的成績，做出更大的貢獻。