建設國家級太空實驗室：這可少不了載荷專家

　　2018年03月07日 10:19 新浪科技

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　　文章來源：科學大院

　　作者：韓培 邸鳳萍（中國科學院空間應用工程與技術中心）

　　全國政協委員、中國載人航天工程辦公室副主任楊利偉3月3日在全國政協十三屆一次會議首場「委員通道」上表示「中國載人航天工程全面轉入空間站建造階段，進入空間站時代。今年，我國將選拔第三批航天員，此次選拔在數量、種類、範圍上都有所變化。」

　　

　　選什麼人上太空？

　　楊利偉表示，前兩次（航天員選拔）以駕駛員為主體進行選拔，未來根據工程建設需要，此外還要選拔飛行工程師，執行對空間站的建造、維護維修等任務。同時，還要選拔載荷專家在空間站開展大量科學實驗，將空間站建設成為國家級的太空實驗室。選拔招收範圍也不局限於空軍飛行員，還要面向相關工業部門、科研院所和大學。

　　1961年，前蘇聯航天員尤里·加加林乘坐聯盟號進入太空，半個多世紀以來，迄今已經有來自38個國家的560人先後進入過太空。我國從1992年9月決策實施載人航天工程至今，共完成了6次載人飛行任務，已成功將11位航天員送上太空，其中，包括9位男性航天員和2位女性航天員。

　　

　　第一位航天員加加林駕駛「東方1號」飛船進入太空

　　按照任務分工，航天員包括駕駛員、任務專家和載荷專家，或指令長、駕駛員、隨船工程師和飛行工程師。最近還出現了以旅遊為目的的遊客航天員。

　　「載荷專家」：太空實驗員

　　載荷專家是到太空去進行各項專門科學實驗和探測的科學家和工程師，是擔負重要綜合航天實驗的專家，簡單來說，載荷專家就是參與空間實驗操作的航天員。

　　載荷專家不要求飛行員背景，但須在科學、醫學、工程等領域受過專業訓練且具有豐富操作經驗，主要負責相關實驗載荷的操作。載荷專家在空間科學與應用任務中發揮了重要作用，有效地保障了相關實驗項目的順利實施，成為實驗操作閉環中必不可少的組成部分。

　　例如，2016年，國際空間站第一次進行了太空DNA測序實驗，而這個實驗就是由NASA載荷專家，畢業於斯坦福大學醫學院生物化學系及微生物學與免疫學系，獲得癌症生物學博士學位凱特·魯賓斯進行的。

　　

　　NASA航天員凱特·魯賓斯首次在太空進行DNA測序

　　航天員能不能在太空實現對空間實驗狀態的準確判斷和高效操作，決定了空間實驗的成果質量。為了配合載人航天任務的順利開展，國際上的航天技術強國，例如美國、俄羅斯等都對參與載人航天任務的航天員乘組職責進行了明確的分工。

　　不同國家在不同的階段對參與空間實驗操作的航天員稱呼不同，如美國在阿波羅登月階段稱為「科學家航天員」、在太空梭階段稱為「載荷專家」，俄羅斯在和平號空間站階段稱為「研究航天員」等，為避免混淆，在本文中將其統稱為「載荷專家」。

　　按照航天員的任務屬性，我們將其劃分為三類：航天駕駛員、飛行工程師和載荷專家。國外載人航天飛行中航天員崗位及其主要職責主要見以下表格：

　　

　　國外載人航天飛行中航天員崗位及其主要職責

　　「載荷專家」發展史

　　隨著空間科學技術活動的深入，空間科技活動越來越專門化，職業航天員大都是飛行員或試飛員出身，科學技術相關專業知識不足，難以勝任這些科學技術工作，於是載荷專家應運而生。

　　前蘇聯1964年參加「上升1號」飛船的費奧克蒂斯托夫就是第一位有效載荷專家，因為他是一位航天設計師，參加這次飛行的主要任務之一是進行飛船太空飛行的實際考察。

　　

　　前蘇聯首位非服役軍人的宇航員康斯坦丁·費奧克蒂斯托夫

　　美國1972年參加「阿波羅17號」登月飛行的航天員施密特是第一位真正的載荷專家，他是職業地質學家，在對月球進行實地考察方面的優勢遠勝於其他航天員。

　　

　　哈里森·施密特收集月球標本

　　美國太空梭研製成功以後，開始大量選拔載荷專家參與航天任務。太空梭對人的身體要求比以往的載人航天器低得多，身體和心理素質較好，經過較短時間的訓練就可以勝任航天飛行的需要。為滿足專項空間實驗的研究和操作需要，NASA將載荷專家列入航天員計劃。自此，航天飛行任務中航天員可分為指令長、駕駛員、任務專家和載荷專家。

　　

　　國際太空梭任務中部分載荷專家

　　上世紀九十年代，國際空間站的出現，為開展長期、可動態調整的研究任務提供了可能。2011年進入運營期后，參與空間站任務的載荷專家擔負了專業性空間研究項目的具體實施，比如空間生物學、物理學等專業性項目以及部分新技術驗證項目，並在必要時指導飛行工程師協助完成相關工作。

　　

　　中國空間站艙段功能示意圖

　　中國第一批載荷專家 會是哪些科學家？

　　我國載人航天三步走戰略的第一步目標是掌握將人送入太空並安全返回的基本技術，第二步任務目標則是掌握建造空間站的關鍵技術，如出艙活動、交會對接以及載人空間組合體控制和運行技術等，隨著載人航天工程第三階段即空間站工程任務的穩步推進，工程任務重點也將隨之轉移到空間科學與應用任務上，屆時將開展大量的空間科學與應用研究，涉及空間生命科學與生物技術、微重力流體物理與燃燒科學、空間材料科學、微重力基礎物理、空間天文、空間物理與空間環境、空間地球科學與應用、空間應用新技術驗證等多個學科領域。

　　因此，需要具有相關科學和工程研究背景的載荷專家的參與，以滿足空間複雜實驗操作、在軌實驗設計、在軌樣品處理與分析、實驗模塊更換、實驗設備簡單維修等空間任務要求，保障空間應用任務的順利實施並實現預期目標。