1961年4月12日，蘇聯(lián)航天員尤里·加加林乘坐東方1號飛船，繞地球運行一圈后安全返回，開啟了人類載人航天的歷史。1962年2月20日，美國航天員歐約翰·格倫乘坐水星6號飛船繞地球飛行3圈安全返回。格倫因此成為美國第一個進入地球軌道的人。2003年10月15日9時整，我國航天員楊利偉乘坐神舟五號飛船發(fā)射升空，繞地球飛行14圈后，于16日6時23分成功返回。從此，中國成為第三個獨立發(fā)展載人航天的國家。

載人航天60年的歷史大體上可以分成兩個階段，在蘇聯(lián)解體以前的30年和蘇聯(lián)解體以后的30年。本文將分析載人航天前后30年的發(fā)展特點、經(jīng)驗和教訓(xùn)，并展望其未來30年的發(fā)展。

前30年的太空競賽美蘇載人登月競爭的教訓(xùn)飛往月球是人類千百年來的夢想。自蘇聯(lián)衛(wèi)星上天后，蘇聯(lián)的航天發(fā)展一直領(lǐng)先于美國，在月球探測方面也是如此。早在1959年，蘇聯(lián)發(fā)射的月球1號無人探測器進行了繞月飛行，開始了人類對月球的探測。1961年5月，美國總統(tǒng)肯尼迪提出了在60年代末將人送到月球的“阿波羅計劃”，其任務(wù)包括研制土星5號火箭和阿波羅登月飛船。美國發(fā)射了“阿波羅”1～10號為載人登月作準備，發(fā)射“阿波羅”11～17號進行載人登月。1969年7月20日，“阿波羅11號”的登月艙降落到月面，實現(xiàn)了人類首次登月活動。3位執(zhí)行此任務(wù)的航天員為指揮長尼爾·阿姆斯特朗、指揮艙駕駛員邁克爾·科林斯與登月艙駕駛員巴茲·奧爾德林。到了1972年，美國先后登月6次，對月球進行了初步考察，帶回了約440千克的月巖樣品，獲得了大量月球照片、月球表面的科學(xué)數(shù)據(jù)等，大大提高了人類對月球的認識。

就在美國實現(xiàn)載人登月的第二天，蘇聯(lián)的月球-15號探測器卻在月球表面墜毀。此后，蘇聯(lián)載人登月計劃宣告失敗。蘇聯(lián)之所以會輸給美國，是因為他們所研制的N1大推力火箭的發(fā)動機，在4次試射中都以失敗告終。其失敗也反映了蘇聯(lián)航天體制存在重大缺陷。

美國的“阿波羅計劃”每年花費國內(nèi)生產(chǎn)總值將近4.5%的資金，雖然贏得了載人登月的勝利，但從1973年至今，美國人再也沒有重返月球。土星5號火箭只能靜靜地躺在肯尼迪航天中心的博物館里。由此可見，這種由太空競賽驅(qū)動的航天計劃，必然不可持續(xù)。它不僅浪費了大量人力物力，也打擊了人類向太空進發(fā)的信心和決心。

航天飛機的功與過1972年初，美國為了與蘇聯(lián)發(fā)展載人空間站抗衡，國會批準航天運輸系統(tǒng)采用航天飛機(Space Shuttle)的方案。1981年4月，花費約100億美元后，美國終于使第一架航天飛機“哥倫比亞號”飛上太空。2011年由于航天飛機的壽命到期，美國決定讓其退役。歷經(jīng)了30載的輝煌，3架航天飛機“發(fā)現(xiàn)”號、“奮進號”和“阿特蘭蒂斯號”，相繼告別太空。

由于研制工作缺乏經(jīng)驗和受經(jīng)費、進度的限制，航天飛機采用了外部燃料箱、助推的固體火箭和軌道器并聯(lián)的方案，使其運行后存在許多安全隱患。因此，航天飛機也留下最讓人感傷的悲情時刻。1986年“挑戰(zhàn)者號”和2003年“哥倫比亞號”爆炸解體，各有7名航天員殞命太空，讓美國載人航天遭受了巨大挫折。但是，航天飛機畢竟是載人航天器突破一次性使用慣例，進入可重復(fù)使用階段的重要標志。航天飛機的優(yōu)勢就是運載能力大，載重最大可達30噸，同時可以在太空運行時間最長達到30天，從而使它在國際空間站的建設(shè)中，發(fā)揮不可替代的作用。此外，航天飛機還完成了包括釋放衛(wèi)星、發(fā)射航天探測器及哈勃空間望遠鏡、完成衛(wèi)星在太空回收和修理等任務(wù)。它共運送1360余噸貨物及600多人次航天員進入太空。

由于設(shè)計時很少考慮其運行問題，特別是外部的防熱瓦維護工作十分困難，造成航天飛機具有技術(shù)復(fù)雜、發(fā)射費用和維修成本很高等缺點。據(jù)悉，航天飛機每飛行一次的費用高達5億美元，返回后還要進行大量費時費力的檢修，讓美國宇航局（NASA）為此不堪重負。蘇聯(lián)因為不甘心在航天飛機方面落后于美國，也耗費巨資研制成功了暴風(fēng)雪號航天飛機，但只在1988年11月試飛了一次。

美國宇航局在航天飛機研制成功后，也花了大量資金來發(fā)展空天飛機和單級入軌的火箭飛機，都因技術(shù)難度太大而失敗。目前，航天飛機所開辟的重復(fù)使用的方向還在延續(xù)，美國宇航局的航天發(fā)射系統(tǒng)（SLS）使用了航天飛機的發(fā)動機技術(shù)，美國軍方研制成功了小型航天飛機X-37B，美國內(nèi)達華山脈公司正在研制“追夢者”。美國也計劃在發(fā)展高超音速飛機之后，發(fā)展兩級入軌的空天飛機。

后30年空間站是主戰(zhàn)場空間站是載人航天的基礎(chǔ)設(shè)施1971年到1985年蘇聯(lián)建造了“禮炮”1號至7號共7個空間站。1973年美國發(fā)射了“天空實驗室”。1986年蘇聯(lián)發(fā)射了“和平”號空間站，最后于2001年在再入大氣層后燒毀。在這之后，由美國、俄羅斯、日本、加拿大和歐洲等在1998年開始共同建造“國際空間站”（ISS），到2011年2月組裝工作全部結(jié)束。國際空間站雖是航天國際合作的一個范例，但十分遺憾的是中國被排斥在外。

國際空間站由一個美國的長達108.6米的主桁架及居住艙、實驗艙和太陽能電池陣，日本的實驗艙，歐空局的哥倫布軌道設(shè)施，加拿大的移動服務(wù)系統(tǒng)，俄羅斯的功能艙、服務(wù)艙、研究艙和太陽能電池陣等組成。國際空間站原定的任務(wù)是進行低地球軌道的有人照料的太空科學(xué)技術(shù)試驗。過去的20年，國際空間站獲得了豐富的科研成果，包括太空技術(shù)開發(fā)、物理學(xué)與生物學(xué)的微重力研究、人體生理學(xué)研究、地球科學(xué)與教育等。其中最引人注目的成果是：證明了普通細菌在太空飛行期間會增強致病的能力，但改變細菌生長環(huán)境可以控制其毒性；演示了將藥物輸入人體內(nèi)目標部位的新方法。然而，由于國際空間站耗資巨大，也面臨許多挑戰(zhàn)。美國為國際空間站的付出，已達1000多億美元；國際空間站的1千克有效載荷的費用高達幾萬美元，加上建設(shè)周期太長，維修任務(wù)因部件老化而更加繁重，從而使其建成之時就面臨窘境。

國際空間站進行最多的研究是測試惡劣的太空環(huán)境對人體、生物和材料的影響，這對今后的載人深空探索具有重要價值。首先，國際空間站是完成載人火星任務(wù)需要的試驗基地。人去火星需要半年以上的時間，因此可以利用國際空間站試驗航天員在太空的長期生活和工作能力。其次，國際空間站可以試驗未來載人訪問月球、火星與建設(shè)基地必須的技術(shù)，包括太空3D打印技術(shù)天基太陽能技術(shù)等。

商業(yè)化是空間站發(fā)展的必由之路。2019年6月7日，美國宇航局發(fā)布了國際空間站商業(yè)化計劃，鼓勵增加商業(yè)利用，逐步將國際空間站向商業(yè)空間站過渡，以騰出資源來實施其載人深空探測計劃。

商業(yè)化的首要途徑是太空旅游，美國宇航局將允許每年讓兩名私人航天員造訪該站，每人駐站時間不超過30天。讓普通人到空間站去觀光太空美景和體驗失重環(huán)境，具有廣闊的市場。太空探索技術(shù)公司（Space X）的載人龍飛船最晚在明年初就可以送去游客。其次就是提出國際空間站貨物往返運輸和站上服務(wù)的定價方案。增加商業(yè)化的試驗項目，不僅可以增加收入，還可孕育一批具有產(chǎn)業(yè)前景的項目，讓其在市場競爭中脫穎而出。最后，美國宇航局還鼓勵商業(yè)公司自己建設(shè)商業(yè)空間站。美國宇航局認為，國際空間站商業(yè)化的經(jīng)驗必將有助于未來載人深空探測和太空資源的開發(fā)。

商業(yè)化注入創(chuàng)新動力美國在航天飛機退役后，只能租用俄羅斯的載人飛船來向國際空間站運送航天員。對此，美國上下都感到十分沮喪。因此，美國從小布什開始，歷屆總統(tǒng)都力挺載人航天商業(yè)化。

美國宇航局早在2008年就啟動了“商業(yè)軌道運輸服務(wù)（COTS）”項目，旨在為國際空間站發(fā)展商業(yè)補給服務(wù)。這種模式又很快推進到載人運輸領(lǐng)域。美國宇航局本身從未涉及過火箭或飛船制造領(lǐng)域，而都是交由波音和洛·馬公司等私營承包商，來負責(zé)實際設(shè)計和建造工作。美國宇航局現(xiàn)在的COTS項目與之前的區(qū)別，在于資金使用方式不同。以往美國宇航局在招標時，它所承諾的支付包括研制費用以及其所保證的利潤。COTS則在招標后支付這些公司一筆固定資金，如果研制成本超支，則由投標公司自己承擔。因此，私企承擔了主要風(fēng)險。

在承擔美國宇航局合同的幾家公司中，表現(xiàn)最突出的是由埃隆·馬斯克在2002年創(chuàng)建的太空探索技術(shù)公司。它研制的“獵鷹9”可回收式中型運載火箭進展順利，可靠而又便宜?！矮C鷹9”的近地軌道發(fā)射報價，從最初約6000萬美元，到目前已降到約3000萬美元。“獵鷹9”于2010年6月4日完成首次發(fā)射，于2015年12月21日首次完成一級回收，2012年5月22日向國際空間站發(fā)射史上第一艘商業(yè)運貨的“龍”飛船。

2020年5月30日15時22分，太空探索技術(shù)公司用“獵鷹9”火箭，把載有兩名航天員的載人龍飛船，成功送上太空，在經(jīng)過約19個小時的飛行后，飛船與國際空間站成功自動對接，并于8月2日返回地球。這次發(fā)射是美國航天飛機退役后，首次利用美國自己的飛船實施載人發(fā)射。

太空探索技術(shù)公司在航天領(lǐng)域取得的重大進展，改變了世界航天的“游戲規(guī)則”，實現(xiàn)了航天的顛覆性創(chuàng)新。它將互聯(lián)網(wǎng)思維用于航天系統(tǒng)工程，開創(chuàng)了一種顛覆性創(chuàng)新模式。它本身具有硅谷精神和“互聯(lián)網(wǎng)基因”，通過應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的快速迭代思維，讓傳統(tǒng)的航天系統(tǒng)工程注入新活力。傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程，主張在前期研制中要暴露盡可能多的風(fēng)險，以降低試錯成本，因此，在前期研制上往往耗費很多時間和精力。太空探索技術(shù)公司更強調(diào)每一次完整迭代之后產(chǎn)生的“經(jīng)驗”，包括基于更先進的工具和更優(yōu)化的供應(yīng)鏈協(xié)作關(guān)系，這種走完多次“設(shè)計、開發(fā)、測試”流程所需要的成本已經(jīng)大大低于上個世紀；而每一次完整迭代之后產(chǎn)生的經(jīng)驗，實際上降低了項目的整體成本。

奮進的中國載人航天

中國載人航天基本上從世界載人航天第二個30年起步。1992年9月中央決策實施載人航天工程并確定了我國載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略：第一步要發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，這一步在“神舟五號”成功后已經(jīng)順利完成；第二步，突破航天員出艙活動技術(shù)、載人航天器的交會對接技術(shù)，發(fā)射空間實驗室，解決有一定規(guī)模的短期有人照料的應(yīng)用問題，這一步在2019年7月“天宮二號”完成任務(wù)后也已結(jié)束；第三步要建造空間站，解決有較大規(guī)模的長期有人照料的應(yīng)用問題。2020年5月，“長征五號”B運載火箭首飛任務(wù)取得圓滿成功，拉開了“第三步”任務(wù)序幕。今年上半年將發(fā)射空間站天和核心艙，并將陸續(xù)實施發(fā)射貨運補給飛船、載人飛船等多次任務(wù)，于2022年前后建成在軌穩(wěn)定運行的空間站。

未來30年人類將飛向深空21世紀重返月球2019年5月14日，時任美國總統(tǒng)特朗普表示：“我們將在本屆政府的領(lǐng)導(dǎo)下恢復(fù)美國國家宇航局的榮耀，重返月球，下一步是火星?！?019年5月23日，美國宇航局發(fā)布了《飛向月球：NASA月球探索戰(zhàn)略計劃》。

美國重返月球計劃取名為“阿耳忒彌斯（Artemis）”，它將分兩階段實施。第一個階段的目標是要在2024年登月。2021年執(zhí)行SLS與“獵戶座(Orion)”飛船集成的無人飛行測試（Artemis-1);2022年執(zhí)行“獵戶座”飛船載人繞月飛行測試（Artemis-2),2024年執(zhí)行載人登月任務(wù)（Artemis-3）。在此期間，NASA還將與美國工業(yè)界合作，為快速重返月球開發(fā)月球軌道站“門戶(Gateway）”部件、無人商業(yè)月球著陸器和載人月球著陸系統(tǒng)，并為其提供商業(yè)運載火箭發(fā)射服務(wù)。第二個階段的目標是于2028年具備在月球軌道及其表面的持續(xù)探索能力，為完成載人火星任務(wù)打下基礎(chǔ)。2025-2027年每年執(zhí)行1次“阿爾忒彌斯”載人登月任務(wù)，2028年執(zhí)行2次載人登月任務(wù)，以在月球表面部署基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)人類在月球表面的長期可持續(xù)的探索。在此期間，完成“門戶”全部部件（包括大型居住艙、機械臂和后勤艙等），實現(xiàn)載人月球著陸系統(tǒng)轉(zhuǎn)移級和上升級的可重復(fù)使用，研制用于轉(zhuǎn)移級和上升級的燃料補給部件等。通過“門戶”，載人月球著陸系統(tǒng)將實現(xiàn)月球表面與“門戶”之間的載人往返運輸?！伴T戶”將作為深空前哨站和繞月燃料補給站，并作為未來前往火星的中轉(zhuǎn)站。近日，新任美國總統(tǒng)拜登表示將支持“阿爾忒彌斯”計劃繼續(xù)執(zhí)行。

在過去十年里，美國宇航局一直在開發(fā)兩種將人類送上地球軌道之外的關(guān)鍵運載工具。其中之一就是由波音公司研制的SLS重型火箭，另一個則是由洛·馬公司研制的“獵戶座”飛船。這兩個項目進度一直被推遲，導(dǎo)致了SLS項目的成本超支，最終將導(dǎo)致阿爾忒彌斯計劃的進度后推。

2004年中國開始實施探月工程。2019年1月3日，嫦娥四號探測器在月背著陸，隨后其攜帶的“玉兔二號”月球車開始工作。此次任務(wù)實現(xiàn)了人類探測器首次在月背軟著陸和巡視探測。2020年12月17日，“嫦娥五號”成功帶回月球樣本，為我國探月工程“繞、落、回”三步走發(fā)展規(guī)劃畫上句號。今年3月9日，中國國家航天局與俄羅斯國家航天集團公司簽署了《中華人民共和國政府和俄羅斯聯(lián)邦政府關(guān)于合作建設(shè)國際月球科研站的諒解備忘錄》。此外，中國載人登月計劃也在論證之中。

未來的火星載人探索如果說月球是“深空門戶”，那么當人類飛越月球，脫離地球引力場后，則真正進入了深空。在可預(yù)見的未來，載人深空探索的目的地包括：小行星、火星、火星的衛(wèi)星。所有這些目標中，火星的無人探測為載人探測提供了扎實的基礎(chǔ)?；鹦谴髿鉁囟仁?86～20攝氏度，處于載人飛船可接受范圍內(nèi)。它充足的水資源可以用于造推進劑，大氣中的二氧化碳可以用于制造氧氣，輻射量在人可接受的范圍內(nèi)，稀薄的大氣也可以提供保護?？傊??；鹦鞘翘栂祪?nèi)人類最可能移民的星球。

2015年10月8日，美國宇航局公布了《火星之旅：開拓太空探索新篇章》，介紹了美國分“三步走”實施載人火星探索的規(guī)劃：第一步是從當前“依賴地球”型載人航天計劃起步；第二步是發(fā)展地月地空間“試驗場”；第三步是形成“擺脫地球”的深空探索能力。2016年10月11日，時任美國總統(tǒng)奧巴馬發(fā)表文章稱,“在21世紀30年代之前把人類送上火星，然后再讓他們安然無恙地返回地球；同時還要抱有更大的雄心壯志，有朝一日讓航天員在火星上停留更長時間?！?/p>

2016年9月28日，在第67屆國際宇航大會上，馬斯克作了“讓人類變成多星球物種”的主題演講，并推出了用于人類火星殖民的“星際運輸系統(tǒng)”（“星艦”）計劃，提出最早在2025年實現(xiàn)載人登陸火星，更長遠的計劃是實現(xiàn)人類向火星移民。馬斯克說：“這是一件非常艱難、危險的事情，不適合膽小者，你很有可能會死。這會很難很難，但如果成功了，那將帶來無比的榮光。”

2020年7月23日，我國天問一號火星探測器發(fā)射升空，目前它正在火星軌道上進行環(huán)繞探測，將于今年的5至6月?lián)駲C著陸火星，開展后續(xù)巡視探測。2021年2月19日，美國的毅力號火星車到達火星進行探測，還將采集火星表面的巖層土壤樣本。我國也已規(guī)劃了火星采樣返回任務(wù)。

實現(xiàn)重返月球和載人登陸火星的前提是必須研制成功重型火箭。在這個賽道上現(xiàn)在有3個選手。首先是美國宇航局的SLS，它的芯級發(fā)動機不久前試車成功，為進行首次飛行試驗奠定了基礎(chǔ)。其次是太空探索技術(shù)公司正在研制的“星艦”，它由一枚巨型助推火箭和一艘飛船組成。2021年，“星艦”將進行SN系列的原型機試驗。第三是中國的長征九號重型運載火箭，也已進入立項階段。

載人60年航天發(fā)展的啟示由于能夠?qū)⑷怂腿胩?，載人航天突破了地球生存空間對人類的限制，體現(xiàn)了一個國家的綜合國力，也極大地激發(fā)了本民族的自豪感。因此，在早期大國都把載人航天作為國家的頭等大事來辦。

隨著機器人和人工智能的發(fā)展，人們開始認識到，一般來說，凡是機器人做能做的工作，都可以由機器人去完成。但是人比機器人，有更加快速反應(yīng)和更精細操作的能力，所以在必要的時候，還是要由人進入太空，親自去完成復(fù)雜的太空操作任務(wù)。

人進入太空還有更重要的的理由。

首先，好奇心、求知欲以及去從未去過的地方的探險精神，是人類的一種天性。1970年，贊比亞修女瑪麗·龍肯達給美國宇航局寫了一封信，信中，瑪麗修女問道：“目前地球上還有這么多小孩子吃不上飯，美國宇航局怎么能舍得為遠在火星的項目花費數(shù)十億美元？”科研人員斯特·施圖林格在復(fù)信中寫道：“太空探索不僅僅給人類提供一面審視自己的鏡子，它還能給人民帶來全新的技術(shù)、全新的挑戰(zhàn)和進取精神，以及面對嚴峻現(xiàn)實問題時依然樂觀自信的心態(tài)。”

其次，人類不能永遠生活在地球這個搖籃里，為了拓展人類的活動空間和生存空間，人類要一步一步地走向太空。人類迎來了大航海時代，從而使人類進入了工業(yè)社會。毫無疑問，人類必將迎來一個大航天時代，將使人類的社會更加繁榮和昌盛。

最后，隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，人類的美麗的地球家園也面臨著巨大的風(fēng)險，因此，人類要進入一個地球以外可以生存的星球，或者是建設(shè)一個新的家園。同時，人類進入太空也是為了更好地造福與保護地球。保護和造福我們的家園，同樣是載人航天的重要的使命。

載人航天60年發(fā)展的主要經(jīng)驗是：

——載人航天必須有可持續(xù)的發(fā)展計劃，有前后一致的發(fā)展目標，既要考慮提高國家的威望，也要有明確的科學(xué)技術(shù)目標和效益；

——未來人類將飛往深空，但地球軌道仍是載人航天的主要活動場所；

——商業(yè)化是發(fā)展載人航天的必經(jīng)之路，它將為載人航天提供新的活力和經(jīng)濟基礎(chǔ)，在未來載人航天發(fā)展中國家仍然起主導(dǎo)作用，但是民營企業(yè)將是新生力量，因此必須發(fā)展一種新型的舉國體制；

——發(fā)展低成本高可靠的載人航天運輸系統(tǒng)仍是發(fā)展載人航天的關(guān)鍵；

——載人航天必須走創(chuàng)新之路,載人航天能否創(chuàng)新將取決于是否能夠培養(yǎng)出創(chuàng)新型的人才；

——載人航天的發(fā)展將有力促進人類命運共同體的建設(shè)，理應(yīng)加強這一領(lǐng)域的國際合作。

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