《科创中国·院士开讲》第十六期：中国载人航天技术飞速发展 环控生保系统为航天员撑起生命“守护伞”
《科创中国·院士开讲》是“科创中国”与抖音联合打造的大型视频知识类栏目，由中国科学院和中国工程院院士作为主讲嘉宾，栏目在“科创中国”微信公众号播出。
环控生保技术保障航天员长期驻留空间站
太空是一个超低温、强辐射和高真空的环境，如何保证航天员的生命健康？这与环境控制与生命保障系统（以下简称环控生保系统）密不可分。
“环控生保系统是保障航天员在太空环境中生存、生活和工作的基础措施，是载人航天器的一个关键组成部分。”王浚院士指出，其基本要求就是在空间站里创造大气的环境，保证舱内温度、湿度、空气压力等环境时刻安全稳定，提供生命保障的物质，并且收集处理所产生的排泄废弃物。
王浚院士介绍，经过航天人的不懈努力，当前环控生保技术应用主要包括针对载人飞船或空间实验室的携带补给式环控生保系统和针对近地轨道空间站的物化再生式环控生保系统，以及基于地外月球或火星等地外星球表面环境特点而人工建造的人-植物-微生物-环境生物再生式受控生态系统。
“我国‘天宫’空间站采用的就是第二代物化再生式环控生保系统，在保证实验平台正常运转的同时，大大减少了氧气资源和水资源的补给量需求，保障3人183天在轨任务圆满完成。”王浚院士坦言，人类要在更遥远的太空更长久地生存，离不开环控生保技术的发展与突破。正是因为有了这层生命“守护伞”，航天员才能顺利在空间站开展物资搬运、生活环境布置、空间科学实验等一系列工作，从而适应未来更加长期的载人空间飞行任务需要。
天上做的每个动作 都有地上的模拟训练
载人航天过程中安全问题至关重要，既要保证航天员的生命安全，又要保证装备安全，所有过程不能出现一丁点差错。然而，空间环境与地面环境存在显著的差异，如何保证地面制造的航天器适应太空环境？航天员又是如何在地面进行训练的？
“这就需要在地面模拟空间的环境，我们将这种在地面实验室中‘复现（模拟）’各种环境的技术，称之为环境模拟技术。”针对于航天过程中，在发射段、在轨段、返回段需遭受的超重、振动、噪声、失重、真空、冷黑等严峻环境，王浚院士着重列举了航天员在“飞天”前需要反复练习的超重模拟与训练、失重模拟与训练、真空模拟与训练等七种环境模拟训练。
超重模拟与训练的目的，是为了让航天员在飞船上升和下降的过程承受巨大的过载，并且始终保持清醒，正确进行操作。据王浚院士介绍，这项训练的主要设备是载人离心机，在高速旋转的离心机中，普通人群最大只能承受3至4倍重力加速度，而航天员要承受8倍重力加速度，相当于将8个自身重量压在身上。在这种情况下还须完成各项技术动作，可想而知有多艰难。
要使航天员在太空微重力环境下掌握各项操作技能及作业能力，在地面进行大量的模拟微重力环境下的训练，是航天员舱外活动的训练必修课。失重模拟与训练中的中性浮力水槽训练可以为航天员提供模拟失重的训练环境，这对于出舱活动训练，特别是舱外行走、出舱装配和维修等舱外作业来说，是最为有效的训练手段。
天上做的每个动作，地上都会反复模拟训练。每一名航天员在飞上太空前，都需要历经30多门基础理论知识、8大类140余个专业科目的“魔鬼式训练”。于中国航空航天事业而言，一代又一代人薪火相传，用青春和热血实现着探索无垠太空的梦想，也向世界证明了中国科学技术的发展成就。
从“神五”到“神十三” 中国载人航天走到国际前列
我国航天在基础工业薄弱、科技水平落后的历史条件下，以较少的投入，在较短的时间里，独立自主地走出了一条适合中国国情和自身特色的发展道路。从神舟五号到神舟十三号，我国航天事业日益壮大，载人航天的每一个目标都在实现。
1992年9月，中央决策实施载人航天工程，并确定了我国载人航天“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。”王浚院士说道。
2003年至2005年，通过实施四次无人飞行任务，以及神舟五号、神舟六号载人飞行任务，我国突破并掌握了载人天地往返技术，成为第三个具有独立开展载人航天活动能力的国家，第一步任务目标顺利实现。
2008年至2013年间，神舟七号飞行任务实施，天宫一号与神舟八号、神舟九号、神舟十号交会对接任务圆满完成，我国突破并掌握了航天员出舱活动技术和空间交会对接技术，建成首个试验性空间实验室，工程第二步第一阶段任务完成。而后，通过实施长征七号首飞任务，以及天宫二号与神舟十一号、天舟一号交会对接等任务，工程第二步任务目标全部完成。
随着神舟十二号载人飞船三舱合体，航天员进驻核心舱，执行天地同步作息制度工作生活，并进行了为期3个月的太空驻留；神舟十三号载人飞船乘组首次在轨驻留6个月，完成我国空间站的关键技术验证任务，我国载人航天全面迈入空间站时代。
“从无人到载人，从一人到多人，从舱内到舱外，从神舟到天宫，从短期到33天再到183天，中国航天人自力更生、不畏艰难，在浩瀚宇宙中留下一个又一个坚实的脚印。”王浚院士感言，六十余年征程，航天技术为推动科技进步、国防建设、经济和社会发展发挥了重要作用。坐地日行八万里，巡天遥看一千河，深厚博大的航天精神，将连缀起一代接着一代干的征程，引领我们砥砺奋进、一往无前。