航天员选拔：我国为什么需要航天工程师与载荷专家？（航天为什么要载人）

任何一个概念都会随着客观世界的发展而演化，航天员也不例外。

　　自1961年尤里•加加林进入太空以来，美苏早期航天员主要职责都是操作载人航天器。随着登月计划、航天飞机、空间站的陆续发展和空间科学研究活动的日益深入与飞行条件的逐步改善，航天员的职能更加多样化。1964年苏联的上升一号搭乘了飞行器设计师康斯坦丁•费奥柯蒂斯托夫，1972年美国的阿波罗十一号则搭乘了地质学家哈里森•施密特。

　　随着载人航天工程全面进入空间站建设阶段，我国的航天员选拔也有所变化。2018年开始进行的第三批航天员选拔，范围从过去的军队飞行员拓展到了工业部门、科研院所和高校，体现了新一代航天员从航天器驾驶员到航天工程师、载荷专家的身份转变。

　　1.“早产”的老一代航天员

　　人类发射第一颗人造地球卫星后不到5年，苏联航天员加加林就飞出了大气层。

尤里•加加林|来源@科学大院

　　全球早期航天员以空军试飞员为主，某种意义上折射了美苏太空竞赛背景下“早产”的无奈。当时匆匆上马的载人航天器难以达到足够高的可靠性，载人飞行相关数据也尚无积累，任务只能通过残酷的生理和临床选拔标准选出身体素质极高、飞行器操作易上手、应急处理有经验的人员，用人的素质弥补航天工业发展的不足。

　　因此，尽管从科幻作品到1958年美国空间技术委员会写给NASA的报告都没有刻意强调进入太空的身体素质，世界各国最早一批航天员的选拔中，面对极端条件下的身心素质才是考核的重中之重。

　　按照中国航天员科研训练中心的定义，航天员是一项高风险和极具挑战性的职业活动，具有工作环境特殊、职业技能复杂、飞行任务艰巨和危险性大等特点，航天员的表现会直接影响载人航天任务的完成，因而任务对航天员的身心素质、知识储备、技能、能力和综合素养都有很高的要求。

中国第一批航天员|来源@中国载人航天官网

　　在20世纪70年代，我国的曙光号飞船任务参照苏联和美国载人任务，确定了超重耐力、耳气压功能、前庭功能和心血管功能等选拔指标。载人航天工程启动后，我国第一批14名航天员（杨利伟、费俊龙、聂海胜、翟志刚、刘伯明、景海鹏、刘旺、张晓光、陈全、潘占春、邓清明、赵传东、吴杰和李庆龙）全部选自部队的一级飞行员或试飞员。

　　2.航天员角色的演变

　　载人航天，是有人参与的、以探索开发和利用太空资源为目的的活动。瞄准这一目的，航天员必然细分出与探索、开发、利用工作相适应的工种。

　　在美国，类似于航天工程师和载荷专家的岗位最早出现在1964年。当时，NASA为了更好地完成阿波罗登月计划，开始从科学家中选拔航天员，要求应聘者拥有医学、工学或一门自然科学的博士学位，不需要当过飞行员。由于缺少飞行经验，NASA 将他们送入空军飞行学校学习一年，最终根据学习情况决定是否能够执行飞行任务。1972年参加阿波罗17号登月飞行的哈里森•施密特就属于“科学家航天员”。

哈里森•施密特在月球工作|来源@NASA官网

　　到了1972 年，随着航天飞机任务获得批准，NASA 开始选拔驾驶员和载荷专家。今天的航天工程师和载荷专家都是职业航天员，而在美国的航天飞机时代，NASA定义的载荷专家属于非职业航天员，可以由对应项目的首席科学家提名，也可以由资助方、甚至国际合作伙伴指定，某种意义上更接近于俄罗斯联盟号乘组中指令长和飞行工程师之外的飞行参与者。

国际空间站结构图|来源@MAGIK

　　到了国际空间站时代，空间站以6个月作为一次任务的周期，航天员乘组也按这一周期进行轮换。由于空间站上存在大量长期和复杂的科学实验，2002年，NASA首次在国际空间站乘组中设立科学官员作为一类新的航天员，并逐步取代了航天飞机任务中的载荷专家。这可能最接近我国新一代航天员中载荷专家的定位。

科学官员鲁宾斯在国际空间站测序|来源@NASA官网

　　与载荷专家身份的演变相比，执行空间站建造、维护维修等任务的航天工程师角色简单得多。他们在美国被归入任务专家，在俄罗斯（苏联）被归入飞行工程师。

　　我国在2012年便未雨绸缪地建立起了航天工程师的选拔标准，2017年在航天工程师的基础上完成了载荷专家选拔标准的建立。

　　3. 我国为什么需要航天工程师与载荷专家？

　　中国空间站时代已经来临。

　　随着空间站在轨建设和运营的稳步推进，工程任务重点也将逐步转移到空间科学与应用任务上。届时空间站上将开展大量的空间科学与应用研究，涉及空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文、空间物理与空间环境、空间地球科学与应用、空间应用新技术验证等多个学科领域。

　　这些工作需要具有相关科学和工程研究背景的载荷专家的参与，以满足空间复杂实验操作、在轨实验设计、在轨样品处理与分析、实验模块更换、实验设备简单维修等空间任务要求。

　　另一方面，天宫空间站作为我国国家级太空实验室将在轨运行10年以上，航天器的维护维修工作就很重要了。上个世纪九十年代，俄罗斯和平号空间站航天员80%的时间都花在了在轨维修作业上。

　　微陨石轰击（尤其是累积损伤）造成的表面/涂层损伤、空间游离氧原子造成的表面氧化、高强度紫外线造成的脱色/光致化学反应、表面材料升华后再在其他部位凝华引发的材料迁移问题（损伤敏感表面如光学组件、散热器表面）、辐射造成的材料性能下降……这些问题都会消耗空间站的寿命。因此，空间站需要具有相关工程背景的航天工程师参与，才能满足复杂环境下维护空间站正常运行与效能发挥的要求。

　　我国选拔第二批航天员时，范围已经从第一批的一级飞行员、试飞员扩大到了全体飞行员，并首次在选拔与训练中提出了乘组协配训练技术，建立了适合不同批次、性别、类别、岗位的航天员训练实施模式，为我国首次载人交会对接任务培训出了优秀的、配合默契的飞行乘组。第三批航天员选拔，更是直接增加了航天工程师、载荷专家的新成员。

　　航天员从一个人变为一个乘组，职责的区别和配合更加明显。我们假如带着科研设备开车去野外做实验，有人负责开车，有人负责搭建装置，有人负责做实验。载人航天飞行乘组同样如此。

　　随着我国第三批7名航天驾驶员、7名航天飞行工程师和4名载荷专家投入空间站运营阶段各次飞行任务，我国必将开启探索、开发和利用太空的新征程。

中国第二批航天员王亚平太空授课|来源@中国载人航天官网

参考文献：

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[6]语宙. 坑多萝卜少，NASA宇航员不够用了.

科学审核：

杨宇光 中国航天科普大使，国际宇航联空间运输委员会副主席