中央紀委國家監委網站 柴雅欣
出差3個月，航天員要回家了。離開中國空間站，踏上重返地球的路，航天員要闖過哪些關？與嫦娥五號帶著月壤回家相比，神舟十二號回家有何異同？對此，記者專訪了國際宇航聯空間運輸委員會副主席楊宇光。
航天員重返地球風險高，首次在東風著陸場降落
問：神舟十二號的三名航天員從太空出發，重返地球家園，這個過程大致是怎樣的呢？
楊宇光：重返地球是一個高風險過程。航天器以7.8公里每秒的速度環繞地球運行，而空間軌道運動的特點是，如果航天器原來是在一個圓軌道上運行，只需把速度稍降一點點，就會進入一個橢圓軌道，這個橢圓軌道離地球最近的點是近地點。當速度降到一定程度后，這個近地點就能低到大氣層內了，隨后利用大氣阻力減速。
飛船和地心連線與地面的交點被稱為星下點，而飛船運行和地球自轉使得星下點在地球表面移動，形成星下點軌跡。當軌跡運行到非洲南端附近時，地面會向飛船下發制動指令，減速后進入近地點降低后的橢圓軌道運行。大約在經過巴基斯坦卡拉奇上空時，飛船接觸大氣層并開始氣動加熱，隨后經過我國新疆入境。在飛行高度達到10公里左右時，飛船打開降落傘，速度進一步降低，并拋掉它下面的防熱大底。大約離地面還有一米高時，飛船里的幾個小固體火箭發動機進一步反推減速，讓航天員以一個舒服的速度著陸。
返回過程復雜，任何環節都不能出錯。首先，飛船與大氣劇烈摩擦產生極大熱量，因此飛船具有氣動外形，下面有一個防熱大底，承受上千度的高溫，防止熱量傳到航天器內部，這是返回過程中影響飛船安全性的一個關鍵問題。第二，降落傘必須能夠正常工作，這也是神舟飛船設計了主、備兩套傘的原因。降落傘在人類航天歷史上出過問題，上世紀60年代，蘇聯“聯盟一號”就發生了降落傘纏繞問題，沒有打開，返回艙以極快的速度撞擊到地面后立刻上升，教訓慘痛。此外，還有座椅抬升緩沖、維持艙內氣壓等一系列操作，共同保證航天員安全著陸。
問：這次神舟十二號返回與之前的返回任務相比，有什么不一樣嗎？
楊宇光：我認為主要有兩點不同。第一，神舟十二號與空間站核心艙對接了三個月，過去神舟飛船沒有飛過這么長時間，這三個月里，空間輻射環境等都對飛船設備產生影響。飛船和核心艙分離前，我們會對這些設備進行充分檢測，確保沒問題再離開。
第二，這是神舟飛船首次在東風著陸場降落，而過去神舟飛船都是落在四子王旗著陸場。為什么這次換地方了呢？過去，神舟飛船是從一個固定的高度返回，而到了空間站階段，神舟飛船在軌時間變長，運行軌道受空間站軌道規劃影響，所以它的高度變化范圍較大，不見得是從一個固定高度返回。
高度變化，意味著飛船返回著陸點范圍可能會變化較大，主要體現在東西方向上。東風著陸場位于戈壁地區，它的整個東西方向的寬度更大，且大都屬于無人區或者說是一個相對安全的區域，降落更具可控性和便利性。
北斗導航終端精確定位飛船位置，測控站全程監視飛船飛行，光學設備和雷達跟蹤預報軌跡
問：如何確保飛船降落在可控區域內？我們可以準確判斷降落點嗎？
楊宇光：飛船采用半彈道式方式返回，整體受控，具有理論落點。但是，飛船再入大氣層的過程中受到各種擾動，大氣層密度、高空風場都會對飛船軌跡產生影響。當飛船降落傘打開后，風的影響還會更大。
但這不代表飛船著陸不可控。返回著陸是一個系統工程，需要多方面配合，地面的著陸場系統、測控系統都要進行很多工作，國內外的多個測控站全程監視飛船飛行，光學設備和雷達跟蹤預報軌跡。
問：神舟十二號上有沒有定位設備？我們是不是可以隨時得知飛船的“實時位置”？
楊宇光：飛船上有北斗的導航終端，在空間軌道運行時可以精確給出它的位置和速度。不過，在飛船再入大氣層過程中，有一段導航是不起作用的，我們稱之為“黑障區”。剛才提到過，再入過程摩擦劇烈產生高溫，高溫會使飛船表面的防熱材料燒蝕，形成帶電的等離子體鞘，它能屏蔽無線電波，地面與飛船之間的無線電通信便中斷了。不只是神舟飛船，任何航天器在返回地球時都會出現這種現象。隨著飛船速度降低，溫度降低，等離子體鞘解除，通信也就恢復了，地面可以實時得知飛船位置和速度。當然，即使在“黑障區”，我們也可以用雷達去密切監視飛船。
落地后，導航終端依然有效，搜救人員可以獲知飛船坐標。在精確預報的前提下，地面搜救團隊才能在飛船落地后快速到達落點。飛船上也有無線電信標以及閃光燈來輔助搜救人員找到飛船。
與嫦娥五號不同，神舟飛船返回需著重考慮人的安全
問：去年嫦娥五號攜月壤返回地球，大家也都特別關注。神舟飛船載人返回的過程和嫦娥返回的過程一樣嗎？
楊宇光：差別很大，最大的不同在于神舟飛船是載人返回，需著重考慮人的承受能力和安全問題；嫦娥五號沒有人，難點在于返回速度快，受力受熱更嚴重。
飛船在起飛和返回階段有加速度，加速度比較大時，就會出現過載現象，即人要承受相當于身體幾倍的重量。一般來說，神舟飛船返回時，它的過載不會超過航天員身體重量的3到5倍，但航天員在離心機上訓練時要承受8倍體重的荷載，這是因為一旦出現飛船需緊急返回的情況，加速度會更大，航天員承受的重量也會更大，因此平時訓練的強度一定要比實戰情況大，以防萬一。
嫦娥五號返回器里面沒有人，不需要考慮這些問題，但它的難點在于返回速度更快，達到約11公里每秒（接近第二宇宙速度），因此受到的阻力和熱量也比神舟飛船大得多，所以我們需要驗證這個關鍵技術，這也是為什么我們在嫦娥五號任務之前，還進行了嫦娥五號T1（再入返回飛行）試驗任務，驗證防熱等性能是否可靠。
嫦娥五號還采用了“半彈道跳躍式返回”（俗稱“打水漂”）方式。返回器不是進入大氣后一直下降，而是進入大氣層一定“深度”并滑行一定距離后再利用本身的升力“漂”出去，然后再進入大氣層返回地球。這樣有兩點好處：一是航天器兩次再入大氣層，航天器受到的氣動力和氣動加熱比一次直接進入小得多；二是通過半升力控制實現對飛行軌跡的控制，這樣就可以在更大范圍內精確調整著陸點。將來，如果要進行載人登月任務，那返回階段就相當于要把神舟飛船的返回技術和嫦娥五號的返回技術做一個結合，能力再進行提升。
航天員在軌做好體能準備，重返地球有重力適應過程
問：我們看航天員出艙一般都是被“抬”出來，這是為什么呢？在太空里生活了三個月，回家是不是也有一個適應過程？
楊宇光：我們經常看到神舟十二號三位航天員在太空鍛煉，要么在跑步機上跑步，要么蹬自行車。這是必須的，不能“偷懶”。我們在地球上，天天受重力影響，骨骼和肌肉都能受到刺激，而航天員長期在太空的微重力環境下生活，肌肉和骨骼不再受到重力刺激，肌肉會不斷萎縮，骨鈣也會丟失，因此必須堅持鍛煉身體，保證肌肉骨骼的健康。
航天活動早期，人們對這一現象并沒有太深刻的認識，航天員回到地球后就馬上出艙門了。到了70年代后期，航天員在軌時間越來越長，其中“禮炮6號”太空站航天員最多待了100多天，而“禮炮7號”航天員在里面待了200多天。由于對體能問題認識不深入，航天員沒有進行充分鍛煉，回到地球后就變得非常虛弱。后來大家意識到了這個問題，就加強了航天員在軌期間的鍛煉。
即便如此，航天員從長期的失重環境回到了地球，還是有一個重力適應的過程。所以我們看到，無論是國外的“聯盟號”飛船還是我們的神舟飛船，返回地球以后，航天員都要在座艙里面進行重力再適應，根據不同人的體質條件和反應情況，時間可長可短。當然，航天員并非不會“走”，如果出現緊急情況，比如降落在水面或者其他非正常區域，航天員也是要自救的，而地面人員把航天員抬出來，是出于安全考慮。
中國載人航天起步晚但發展快，整體技術水平達到第四代空間站水平
問：這兩年航天活動愈發密集，衛星發射、行星探測、載人航天工程都在緊鑼密鼓地進行。我國建設空間站，對未來開展航天活動有什么意義？
楊宇光：我國最早的載人航天計劃不是現在的921工程，而是上世紀60年代末的曙光一號計劃，但受限于當時條件，計劃最終取消。到了90年代，隨著經濟實力和科技實力的提升，我國具備了相應條件，載人航天工程重新啟動。工程之初，目標就很明確，是要利用載人航天開展科研活動。與發射各種科學衛星不一樣，載人航天是發揮人的主觀能動性，也就是讓航天員在太空進行科研，那最好的平臺是什么？就是適合航天員長期工作生活的空間站。目前，我們已經經過了關鍵技術攻關和驗證階段，現在是“開花結果”的時候了。
載人航天并不屬于經濟效益快速直接的航天活動，它不像通信衛星、導航衛星和遙感衛星，直接服務于國民經濟，已經產生客觀的經濟效益，載人航天和深空探測的價值更多體現在成果轉化上。比如，尿液收集裝置成果轉化為“尿不濕”，這還只是很小的例子，更多的是一些更長線、更間接的成果轉化，需要比較長的周期，但是整個效益和回報率非常高。我們建設航天強國，一定要開展載人航天和深空探測活動，它對于整個航天產業、高技術產業乃至于整個國家的國民經濟都有非常重大的牽引作用。
問：中國空間站和早期國外的空間站、如今的國際空間站相比，有何特點和亮點？中國載人航天起步比較晚，但是發展比較快，標準也比較高，背后有何原因支撐？
楊宇光：到目前為止，空間站已經發展了四代。70年代初，前蘇聯的禮炮1號到禮炮5號，以及1973年美國發射的天空實驗室1號，都是第一代空間站，特點是只能對接一艘飛船，航天員只能短期駐留。
到了70年代，禮炮6號和禮炮7號有兩個對接口了，意味著在對接一艘飛船的同時，還可以有另一艘飛船給它送去補給，支持中長期在軌駐留活動，屬于第二代空間站。
和平號空間站是首個第三代空間站，它采用了模塊化設計，和平號空間站核心艙后續對接了量子1號、量子2號、光譜號、晶體號、自然號等艙段，組合成一個100多噸的龐大組合體。
到了1998年，國際空間站第一個模塊發射入軌。作為第四代空間站，它采用了桁架掛艙式結構，即以桁架為基本結構，其他艙掛靠在桁架上。國際空間站由16個國家聯合建造運營，重量達400多噸，可以支持大規模科研活動。
中國空間站采用了類似于第三代和平號空間站的模塊化設計，但是它的整個技術水平和指標達到了第四代國際空間站的水平。比如，問天號和夢天號實驗艙采用了兩自由度的太陽能帆板，任何時候都可以用最高效率來對準太陽，獲得能量，目前只有國際空間站采用了這樣的技術。中國空間站還是世界上第一個采用電推進發動機進行軌道保持的空間站，我們采用的機械臂技術也是很先進的。
中國空間站規模適度，符合國情。我國是一個航天大國，正朝著航天強國的目標邁進，但仍是一個發展中國家，資源和經費都有限，400多噸的空間站規模既不現實，也無必要。未來，我們的空間站也是可擴展的，很有可能再增加一個核心艙，有更多對接口和靠泊口，從而再增加其他艙段，甚至有可能與其他國家開展國際合作，執行更多更大規模的科研任務。
在黨的領導下，我們制定了合理的總體路線圖，一步步扎實前進，少走了很多彎路。我國載人航天工程早在1992年就提出了“三步走”的發展戰略，前兩步已經實現，現在正在走第三步——建造空間站階段，整個路線非常明確，堅定不移地按照這個路線前進，沒有出現路線反復、資源浪費的情況，而且我們遵循了“有所為有所不為”的原則，選擇特定的領域進行攻關，以合理的投入獲取最大的工程和科學研究回報。