太空三人组“出差”记

冯群星　田亮

神舟十二号载人飞船飞行乘组由航天员聂海胜（中）、刘伯明（右）和汤洪波三人组成，聂海胜担任指令长。

9月中旬，随着聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员结束在轨飞行、胜利返回东风着陆场，我国载人航天工程空间站阶段首次载人飞行任务圆满完成。这也是近5年来中国的首次载人飞行任务。

1992年9月，中国实施载人航天工程并确定载人航天“三步走”的发展战略：第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验。第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。聂海胜、刘伯明、汤洪波成为中国空间站的首批入驻人员，并刷新了中国人在太空停留时间的纪录：在轨驻留3个月。

长达3个月的征途，绕地球飞行1400多圈、约0.6亿公里，“太空三人组”如何度过这漫漫旅程？简单而言，可谓“内外兼修”——在空间站内，工作生活两不误;空间站外，出舱活动惊艳了世界。在这期间，中国载人航天完成了诸多令全世界惊叹的壮举。

2021年9月3日，香港青年与航天员的天地连线活动上，航天员聂海胜表演了倒立手摇自行车。

2021年8月18日，航天员汤洪波拍下核心舱组合体里温暖舒适的小卧室。他在舱壁上挂着孩子的照片。

神舟十二号上的生活直播

6月17日9时22分，与预告时间一分不差，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。约573秒后，神舟十二号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将3名航天员送入太空。当日18时48分，3名航天员进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。

天和核心舱提供了3倍于天宫二号空间实验室的航天员活动空间，配备了3个独立卧室和1个卫生间，保证航天员日常生活起居。航天食品方面，配置了120余种营养均衡、品种丰富、口感良好、长保质期的航天食品，如藜麦桂花粥、椰蓉面包、什锦炒饭、尖椒土豆、辣味金枪鱼……就餐区域配置了食品加热、冷藏及饮水设备，还有折叠桌，方便航天员就餐。

太空生活，与地面之间的通信必不可少。进入核心舱后，航天员们就组装了无线WiFi设备，让中国空间站有了“移动WiFi”，也创造了一个智能家居生活空间。通过中继卫星和核心舱上的中继天线，天上和地面的网络连成一体，航天员能上网看新闻、收发电子邮件，还可以和地面人员、家人视频通话。东京奥运会期间，航天员们观看了乒乓球、跳水等赛事的视频回放。这些视频由地面控制中心录好上传到空间站，供航天员观看。

9月3日下午，香港青年与航天员举行天地连线活动，航天员们多方面展示了自己的日常。刘伯明扮演起“太空导游”，带领青年学生“游览”天和核心舱。“太空餐桌”“太空厨房”等一一亮相，“太空三室一厅”中“舍不得吃”的苹果、“一试难忘”的酸奶，也展现在屏幕上。他还为大家解答了太空中的水从何而来，并利用事先准备的演示文件，详细展示了太空中水的收集过程。

依靠环境控制与生命保障系统，空间站可以通过冷凝干燥组件收集航天员呼出的水汽，再通过净化装置转化为可供饮用的再生水。如有需要，尿液也能收集处理为纯净水。

聂海胜表演了太极拳、倒立骑自行车等。“你看我们这个自行车，不仅可以锻炼下肢力量，还可以锻炼上肢力量。”说着，聂海胜翻了个跟头，头向下脚向上，双手抓住自行车踏板，“大家看，这就是手摇自行车。”“通过锻炼，可以有效防护失重对我们的影响，将来我们还有更多先进的锻炼设备来到太空！”

空间站内的一项重要工作是科学实验。有香港青年问起实验内容，汤洪波说：“我们主要开展失重物理、航天医学、人因工程（研究人与机器、环境的相互作用）三大类实验。利用宝贵的飞行机会，研究失重环境下特殊的物理现象，以及太空飞行对我们航天员的身体、心理、操作行为、运动特点的影响……为人类开辟第二家园做准备。”地面活动现场掌声不断。

通过新闻报道和天地连线活动，不少人注意到，天和核心舱内仪器操作界面和文字标识都是中文的。日本、印度媒体日前报道称，美国、欧洲和日本等国共同运营的国际空间站已在“老化”，预计2024年退役。这意味着，未来中国将成为唯一拥有空间站的国家，日后外国航天员想上太空，得先过中文这道关。

早在2015年，欧洲航天局就与中国国家航天局达成了合作协议，互派航天员进行联合训练。目前，来自法国、德国和意大利的3名航天员正抓紧时间学习中文。

左图：2008年9月27日，航天员翟志刚圆满完成我国首次空间出舱任務。右图：2021年7月4日，北京航天飞行控制中心大屏拍摄的航天员刘伯明出舱场面。

出舱活动看似轻松的背后

13年前，2008年9月25日，翟志刚、刘伯明、景海鹏3名航天员搭乘神舟七号飞船进入太空。9月27日，航天员翟志刚圆满完成我国首次空间出舱任务。太空行走持续了约20分钟。9月28日，航天员和神舟七号返回地球。这是一次专门为出舱设计的飞行任务，略显行色匆匆。如今，出舱正成为“家常便饭”。

2021年7月4日14时57分，经过约7小时的出舱活动，神舟十二号航天员乘组密切协同，圆满完成出舱活动期间全部既定任务，航天员“02”刘伯明、“03”汤洪波安全返回天和核心舱，标志着我国空间站建造阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。此次出舱活动首次检验了我国新一代舱外航天服的功能性能，首次检验了航天员与机械臂协同工作的能力及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性，为空间站后续出舱活动的顺利实施奠定了重要基础。

“哇！这外边太漂亮了，老亮了！”这是此次出舱后，航天员说的第一句话。说话的是刘伯明，黑龙江人。他的这句东北话自带幽默感，观看直播的人们同时发出了笑声和掌声。

8月20日8时38分，航天员“01”聂海胜成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门。14时33分，经过5小时55分钟的出舱活动，航天员乘组密切协同，再次圆满完成全部既定任务，包括舱外扩展泵组安装、全景相机抬升等。聂海胜、刘伯明安全返回天和核心舱，比原计划提前了约1小时，空间站阶段第二次航天员出舱活动取得圆满成功。

这次出舱，地面人员向两名航天员喊话：“两人可以互相挥手致意。”挥手之余，两名航天员把身上的摄像机对准彼此进行互拍，刘伯明几乎“挂”在空间站上，聂海胜看上去像站在机械臂上，背景是蓝白相间、缓缓转动的地球。刘伯明对聂海胜开玩笑说，你把机械臂忘掉后就脚踏浮云了。聂海胜哈哈大笑。

刘伯明说，任务中的难忘瞬间很多，但最让他震撼的还是刚出舱时，看到浩瀚宇宙与地球家园的那一刻。“宇宙浩瀚路迢迢，亿万儿女架天桥，是亿万儿女用坚实的臂膀架起了这座天桥，我们才能在太空展翅翱翔。”

出舱活动看似轻松，实际上地面指挥人员的心一直悬着。中国载人航天工程航天员系统副总设计师王春慧说，出舱活动进行得非常顺利，堪称完美，但在观看过程中，她心里也有一些忐忑、焦虑。比如刚出舱的时候，航天员的脚没有固定的地方，身上又绑着很多安全细绳，上下机械臂需要一些技巧。航天员要在机械臂上安装脚限位器，视角又受限，只能“盲操作”。另外，刘伯明在爬行的过程中必须挂好挂钩，注意规避障碍物，否则他有可能脱离空间站、飘进太空。“但是总的来说，这次任务还是让我激动不已，完美程度超出了我的期望。”

“空间站出舱活动是目前为止我们国家载人航天任务中，航天员完成的最复杂、最艰巨的一项任务。”中国载人航天工程航天员系统总设计师黄伟芬说。

日常训练活动中，在水中进行的出舱活动模拟失重训练是最为艰难的，给3名航天员留下了不可磨灭的记忆。聂海胜在一次水下训练后瘦了4斤，他说：“穿着水下训练服，每次一训练就是好几个小时，饿了渴了只能喝口水，脸上流汗了、身上哪里痒了痛了都只能忍着，训练结束后累得一身汗。”

刘伯明说：“人被包裹在加压后的训练服里，没有着力点，每一次‘举手投足都非常吃力。每次训练完，困得吃不下饭，只想睡觉。”训练后“连筷子都拿不住”的汤洪波则说：“训练服加压后像一艘人形飞船，硬邦邦地套在身上，限制了四肢的活动。刚开始，我一穿上训练服，心里就特别烦躁，恨不得马上出来。后来的训练中，我也想了一些办法，比如让工作人员把训练服的温度尽量调低，让烦躁的心情冷静下来。最终，我越过了这道难关。”

值得一提的是，神舟十二号航天员两次出舱都执行了全景相机抬升的任务，这使拍摄视角更加广闊，未来会有更多美丽的太空大片传回地球。

意大利国家广播电视公司称：“中国航天员出舱活动是中国航天史无前例飞速发展的标志之一。”瑞士第一位宇航员克洛德·尼科利耶接受媒体采访时表示，中国航天员出舱活动是一个重要里程碑，是一项了不起的成就。

地面支持小组有“90后”也有“60后”

20世纪60年代末至70年代初，中国载人航天计划首次启动，被命名为“曙光一号”工程。但由于新中国成立初期经济基础薄弱，“曙光一号”工程在70年代末被迫中止。1992年，载人航天工程再次启动，“曙光”成为航天员系统的代号。

这一次在地面坐镇出舱活动支持小组（以下简称支持小组）的科研人员中，一部分来自航天员系统，岗位代号沿用“曙光”;还有一部分人员来自空间站系统和测控系统，岗位代号分别是“天河”和“北京”。

神舟十二号任务直播时，多次以清脆的嗓音喊出“北京明白”的北京航天飞行控制中心工作人员高健成了“网红”。他今年26岁，首次担任北京总调度，笑称自己每天的工作就是喊调度、打电话和“吵架”。

“航天任务需要各系统密切配合，才能确保任务成功。‘吵架对我们来说，是再正常不过的事情。”高健解释道，大家经常因为技术状态争得面红耳赤，甚至拍桌子。但这都是为了把任务干得更好，把设计做到最完美。走出会议室，同事们立刻有说有笑。“有时我叫大家开会，就直接开玩笑地说‘过来吵一架呀。科学容不得半点马虎，真理越辩越明。”

北京航天飞行控制中心工作人员高健（右二）与同事们密切协作，为神舟十二号发送调度指令。

支持小组里有高健这样的“90后”“后浪”，也有组长黄伟芬这样的“60后”老航天人。在距离地面400公里高度之遥的太空，未知的挑战和风险无处不在。支持小组需要24小时不间断地监测空间站的各项指标，随时为航天员提供支持和决策意见。黄伟芬说，天地的差异导致团队无法完全精准地预判可能出现的状况，尽管有200多个预案，航天员在出舱过程中还是遇到了超出预期的困难。

事实上，航天员第一次出舱伊始就遇到了麻烦。由于太空的复杂因素，航天员的准备时间超出原计划约30分钟，这意味着出舱活动的所有事件和时间点都要往后顺延，支持小组需要重新评估和调整相关指标。“不然催航天员动作加快点？”有人焦急地问。

“曙光”指挥、中国航天员科研训练中心（以下简称航天员中心）航天员选拔训练室主任王焰磊知道，一味求快会给航天员造成心理压力，也可能带来其他安全隐患。

他决定先按兵不动：“我太熟悉航天员对哪些操作程序需要花费多长时间，能做到什么程度，我们会据此进行相应调整。”令大家欣慰的是，经过天地之间有条不紊的配合，航天员在后续的出舱过闸段又抢回大约20分钟。

当刘伯明打算从机械臂上拆除舱外操作台时，意外又发生了。按照原计划，航天员应该将操作台整段拆除。刘伯明需要左手握住环形扶手，右手单手持操作台，同时控制身体姿态。然而，1米多长的操作台在太空中摇摆不定，航天员又没有着力点，很难实施拆除动作。王焰磊试着让汤洪波固定刘伯明，又让汤洪波替代刘伯明操作，都没成功。是否可以试着将操作台逐段分解拆除？刘伯明向支持小组发出询问。

王焰磊迅速跟相关岗位的科研人员确认了技术状态，并请示组长黄伟芬。得到组长准许后，他发出指令：“神舟十二号，将操作台进行拆解，使用两条安全带分别固定，在确保安全的情况下进行操作。”

口令下达完毕，空间站正好飞出测控区，天地之间陷入短暂的“失联”状态。11分钟后，空间站再次进入测控区，王焰磊和支持小组的所有岗位人员都长舒了一口气：刘伯明已经将操作台拆除，并安装到节点舱门口的舱外工具箱上。他开玩笑地说：“本以为出舱过程中遇到问题，你们会层层请示上级并开会呢。没想到你们几个人两分钟内就给出意见。这个模式非常高效！”

左图：2021年1月2日，航天员聂海胜在水下进行模拟失重环境训练。右上图：中国航天员中心内，用于模拟失重环境训练的水槽。右下图：2021年5月15日，航天员聂海胜（ 中）、刘伯明（左）和汤洪波在进行交会对接训练。

一套舱外服的装配时间接近4个月

支持小组只是载人航天工程中各方保障团队的缩影，每一项载人航天任务的有序开展，都凝聚着无数科研人员“十年磨一剑”的心血与汗水。

超重耐力训练、模拟失重训练、野外生存训练……凡是涉及生理极限的训练，航天员教员都是第一个“吃螃蟹”的人。教员赵阳2006年被任命为航天员出舱活动主教员，参与完成了神舟七号的训练任务。2017年，他承担起出舱活动模拟训练的重任。

“每一起事故的背后，都有9次轻微事故和300起未遂先兆，以及100起事故隐患。”在航天员中心模拟训练的现场，这个名为“海恩法则”的科学规律，写满了水槽外的整整一个墙面。水深10米、直径23米的巨大水槽内，静卧着空间站训练模型。

神舟十二号发射前，赵阳就是在这里陪航天员们进行了4个月的水下训练。出舱活动的标准是6个小时，训练也要达到同样时间，这意味着他几乎天天都要泡在水槽中。水的阻力提升了一切动作和姿态的难度，浑身酸痛对赵阳而言是家常便饭。

如果飞船返回时降落在应急着陆区、救援人员不能按时到达，航天员就得完成自主出舱和野外生存。为了选择合适的训练地点、验证训练科目的科学性，赵阳走遍了人迹罕至的荒莽之地：毒草叢生、常有野象踩人的中老（老挝）边境热带雨林;昼夜温差高达39摄氏度、年降水量不足40毫米的内蒙古巴丹吉林沙漠;冬季积雪没过大腿、气温达到零下30摄氏度的吉林科尔沁草原……

在辽宁某地森林训练时，有一天晚上，航天员发送信号弹后就地休息，赵阳突然听到航天员营地方向传来此起彼伏的野兽嚎叫。虽然当时有保障单位在航天员营地附近设置警戒，赵阳的心还是一下子提到了嗓子眼儿。万一野兽攻击航天员怎么办？他不顾危险拿起铁棍，与队友兵分两路，在航天员营地四周坑坑洼洼的山路上深一脚浅一脚地驱赶野兽，追了差不多一个小时，才把那群野兽赶跑了。那一晚，赵阳一宿没敢睡。“航天员，那可是国家的宝贝疙瘩，不能出一点意外！”赵阳说。

2018年5月17日，航天员聂海胜（中）、张晓光（左）和刘旺进行远距离求救联络训练。

2018年5月17日，航天员聂海胜（右三）、刘旺（左一）和张晓光（右一）在沙漠进行野外生存训练。

神舟十二号航天员出舱时，他们身上的舱外服吸引了很多人的注意：服装整体为白色，左臂饰有鲜红的五星红旗，右臂则缀着黄地红字的“飞天”字样。这套“护身铠甲”，正是8年前立项的新一代“飞天”舱外服。

舱外服的研制装配，属于真正的“慢工出细活”。光是头盔面窗承压材料的制作就需要47道工序、花费两个月;一套完整的舱外服重达120公斤，装配时间接近4个月。

航天员出舱时，航天员中心研发与总装测试部服装车间女工王其芳通过电视直播观看了全过程。工龄已有21年、如今负责缝纫的她觉得很自豪：“我就是一个高中毕业生，却能通过我的技术，跟这些硕士、博士一起干着载人航天的大事。”

3个月的长期驻轨飞行，微重力、空间辐射等问题都会对航天员的身心健康产生影响。为了应对这些问题，航天医学专家们开展了一系列的研究。聂海胜为香港青年展示的太空自行车，就是专家们准备的“秘密武器”之一。

航天员中心研究员、航天员系统副总设计师李莹辉介绍，太空自行车、太空跑台等装备可以提高航天员的运动强度，有效锻炼有氧耐力、无氧耐力、骨骼冲击和肌肉力量。此外，航天员中心航天医学基础与应用国家重点实验室还同步收集了航天员跑步、蹬踏自行车时的生物力学数据，这将为将来航天员失重模型防护措施的优化提供重要依据。

多任务交叉并行将成为常态

神舟十二号载人飞船是我国空间站任务阶段第一艘载人飞船，是载人空间站建设的重中之重。

除了万众瞩目的航天员长时间出舱活动，神舟十二号还实现了多个首次，其中之一是自主快速交会对接——5年前的神舟十一号用了两天与天宫二号实施交会对接，而神舟十二号仅用6.5小时就完成任务。神舟十二号载人飞船系统总体副主任设计师高旭说，它就像有着全自动驾驶功能的“超跑”，能够自主计算、判断并到达目的地。

在神舟十二号之前，载人飞船都从固定的轨道返回地球。而在空间站任务中，轨道位置会随着不同时间节点进行相应的调整，以节省推进剂的消耗。为此，神舟团队对返回轨道重新进行了适应性的设计，将返回高度从固定值调整为相对范围，使得神舟十二号首次具备从不同高度轨道返回东风着陆场的能力。

种种跨越式发展并非一时之功，而是源自每一次试验与发射的积淀：从1999年的神舟一号到2002年的神舟四号，中国实现天地往返的无人验证;2003年，神舟五号搭载杨利伟实现载人天地往返;2005年，神舟六号实现多人多天天地往返活动;2008年，神舟七号实现航天员出舱活动;2011年及之后两年，神舟八号到神舟十号突破了无人交会对接和有人交会对接;2016年，神舟十一号实现了为期一个月的航天员中期驻留。最终，神舟十二号集齐了全任务全模式天地往返所需要的全部技能点。

中国空间站在轨运行效果图。空间站建设预计2022年完成，明年还将发射问天和梦天实验舱。

中国空间站的建设，也有着类似的历程。空间站舱体多、构型极其复杂，研制团队要解决力学、通信、电源等问题，还要克服失重、辐射和太阳光照等各种挑战。为了测量天和核心舱这个庞然大物在发射过程中到底能承受多大的载荷，空间站抓总研制单位航天科技集团五院的设计师们一共为核心舱布设了300多个传感器，测量了900多路信号，可谓“用心良苦”。

如同汽车在使用一定年限和里程后要报废一样，空间站也没有永久寿命，只要使用就会有损耗。而在太空中，微流星、空间碎片的撞击可能带来意外损伤，严重的会引起舱体泄漏、撕裂等灾难性事故。

为了最大限度地减少损耗，研制团队在材料、构件、舱段上都进行了仿真验证，使得中国空间站的设计寿命为在轨飞行10年，同时具备延寿到15年的能力。

值得注意的是，天和核心舱外表面有着大小不一的国旗、载人航天工程等标识，一眼望去色彩分明，在太空中尤其醒目。

事实上，传统的标识涂层无法耐受住空间站所处的极端原子氧、真空紫外辐照环境，很容易褪色脱落。为了让国旗在太空中更加美丽，航天科技集团五院的研制人员自主研制了超强耐空间辐照的无机涂层，解决了涂层剥蝕技术难题，确保国旗与载人航天工程标识在空间站的长寿命服役期间保持颜色持久、图案完整。

星空浩瀚无比，探索永无止境。就在神舟十二号航天员执行太空任务的同时，执行天舟三号飞行任务的长征七号遥四运载火箭已完成出厂前所有研制工作，于2021年8月16日安全运抵文昌航天发射场，预计9月下旬发射;执行神舟十三号飞行任务的载人飞船及运载火箭，正在酒泉发射场按计划同步开展各项准备工作。

我国载人航天工程进入空间站阶段后，多任务交叉并行将成为工作常态。按计划，今明两年中国将执行4次载人飞行任务，神舟十三号将于今年10月发射升空，又一组航天员将飞向太空，在轨驻留6个月。

明年，中国还将发射问天和梦天实验舱，以及神舟载人飞船、天舟货运飞船各两艘，继续为空间站送去乘组和物资，最终实现天宫空间站的组装建造和长期运营。来自欧洲的航天员有望于明年搭乘飞船前往中国空间站。明年也是中国载人航天工程立项30周年。三十而立，中国人已在太空站稳脚跟。