任何一個(gè)概念都會(huì)隨著客觀世界的發(fā)展而演化，航天員也不例外。

　　自1961年尤里?加加林進(jìn)入太空以來，美蘇早期航天員主要職責(zé)都是操作載人航天器。隨著登月計(jì)劃、航天飛機(jī)、空間站的陸續(xù)發(fā)展和空間科學(xué)研究活動(dòng)的日益深入與飛行條件的逐步改善，航天員的職能更加多樣化。1964年蘇聯(lián)的上升一號(hào)搭乘了飛行器設(shè)計(jì)師康斯坦丁?費(fèi)奧柯蒂斯托夫，1972年美國的阿波羅十一號(hào)則搭乘了地質(zhì)學(xué)家哈里森?施密特。

　　隨著載人航天工程全面進(jìn)入空間站建設(shè)階段，我國的航天員選拔也有所變化。2018年開始進(jìn)行的第三批航天員選拔，范圍從過去的軍隊(duì)飛行員拓展到了工業(yè)部門、科研院所和高校，體現(xiàn)了新一代航天員從航天器駕駛員到航天工程師、載荷專家的身份轉(zhuǎn)變。

　　1.“早產(chǎn)”的老一代航天員

　　人類發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星后不到5年，蘇聯(lián)航天員加加林就飛出了大氣層。

尤里?加加林|來源@科學(xué)大院

　　全球早期航天員以空軍試飛員為主，某種意義上折射了美蘇太空競賽背景下“早產(chǎn)”的無奈。當(dāng)時(shí)匆匆上馬的載人航天器難以達(dá)到足夠高的可靠性，載人飛行相關(guān)數(shù)據(jù)也尚無積累，任務(wù)只能通過殘酷的生理和臨床選拔標(biāo)準(zhǔn)選出身體素質(zhì)極高、飛行器操作易上手、應(yīng)急處理有經(jīng)驗(yàn)的人員，用人的素質(zhì)彌補(bǔ)航天工業(yè)發(fā)展的不足。

　　因此，盡管從科幻作品到1958年美國空間技術(shù)委員會(huì)寫給NASA的報(bào)告都沒有刻意強(qiáng)調(diào)進(jìn)入太空的身體素質(zhì)，世界各國最早一批航天員的選拔中，面對(duì)極端條件下的身心素質(zhì)才是考核的重中之重。

　　按照中國航天員科研訓(xùn)練中心的定義，航天員是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)和極具挑戰(zhàn)性的職業(yè)活動(dòng)，具有工作環(huán)境特殊、職業(yè)技能復(fù)雜、飛行任務(wù)艱巨和危險(xiǎn)性大等特點(diǎn)，航天員的表現(xiàn)會(huì)直接影響載人航天任務(wù)的完成，因而任務(wù)對(duì)航天員的身心素質(zhì)、知識(shí)儲(chǔ)備、技能、能力和綜合素養(yǎng)都有很高的要求。

中國第一批航天員|來源@中國載人航天官網(wǎng)

　　在20世紀(jì)70年代，我國的曙光號(hào)飛船任務(wù)參照蘇聯(lián)和美國載人任務(wù)，確定了超重耐力、耳氣壓功能、前庭功能和心血管功能等選拔指標(biāo)。載人航天工程啟動(dòng)后，我國第一批14名航天員（楊利偉、費(fèi)俊龍、聶海勝、翟志剛、劉伯明、景海鵬、劉旺、張曉光、陳全、潘占春、鄧清明、趙傳東、吳杰和李慶龍）全部選自部隊(duì)的一級(jí)飛行員或試飛員。

　　2.航天員角色的演變

　　載人航天，是有人參與的、以探索開發(fā)和利用太空資源為目的的活動(dòng)。瞄準(zhǔn)這一目的，航天員必然細(xì)分出與探索、開發(fā)、利用工作相適應(yīng)的工種。

　　在美國，類似于航天工程師和載荷專家的崗位最早出現(xiàn)在1964年。當(dāng)時(shí)，NASA為了更好地完成阿波羅登月計(jì)劃，開始從科學(xué)家中選拔航天員，要求應(yīng)聘者擁有醫(yī)學(xué)、工學(xué)或一門自然科學(xué)的博士學(xué)位，不需要當(dāng)過飛行員。由于缺少飛行經(jīng)驗(yàn)，NASA 將他們送入空軍飛行學(xué)校學(xué)習(xí)一年，最終根據(jù)學(xué)習(xí)情況決定是否能夠執(zhí)行飛行任務(wù)。1972年參加阿波羅17號(hào)登月飛行的哈里森?施密特就屬于“科學(xué)家航天員”。

哈里森?施密特在月球工作|來源@NASA官網(wǎng)

　　到了1972 年，隨著航天飛機(jī)任務(wù)獲得批準(zhǔn)，NASA 開始選拔駕駛員和載荷專家。今天的航天工程師和載荷專家都是職業(yè)航天員，而在美國的航天飛機(jī)時(shí)代，NASA定義的載荷專家屬于非職業(yè)航天員，可以由對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的首席科學(xué)家提名，也可以由資助方、甚至國際合作伙伴指定，某種意義上更接近于俄羅斯聯(lián)盟號(hào)乘組中指令長和飛行工程師之外的飛行參與者。

國際空間站結(jié)構(gòu)圖|來源@MAGIK

　　到了國際空間站時(shí)代，空間站以6個(gè)月作為一次任務(wù)的周期，航天員乘組也按這一周期進(jìn)行輪換。由于空間站上存在大量長期和復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，2002年，NASA首次在國際空間站乘組中設(shè)立科學(xué)官員作為一類新的航天員，并逐步取代了航天飛機(jī)任務(wù)中的載荷專家。這可能最接近我國新一代航天員中載荷專家的定位。

科學(xué)官員魯賓斯在國際空間站測序|來源@NASA官網(wǎng)

　　與載荷專家身份的演變相比，執(zhí)行空間站建造、維護(hù)維修等任務(wù)的航天工程師角色簡單得多。他們?cè)诿绹粴w入任務(wù)專家，在俄羅斯（蘇聯(lián)）被歸入飛行工程師。

　　我國在2012年便未雨綢繆地建立起了航天工程師的選拔標(biāo)準(zhǔn)，2017年在航天工程師的基礎(chǔ)上完成了載荷專家選拔標(biāo)準(zhǔn)的建立。

　　3. 我國為什么需要航天工程師與載荷專家？

　　中國空間站時(shí)代已經(jīng)來臨。

　　隨著空間站在軌建設(shè)和運(yùn)營的穩(wěn)步推進(jìn)，工程任務(wù)重點(diǎn)也將逐步轉(zhuǎn)移到空間科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)上。屆時(shí)空間站上將開展大量的空間科學(xué)與應(yīng)用研究，涉及空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力基礎(chǔ)物理、空間天文、空間物理與空間環(huán)境、空間地球科學(xué)與應(yīng)用、空間應(yīng)用新技術(shù)驗(yàn)證等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。

　　這些工作需要具有相關(guān)科學(xué)和工程研究背景的載荷專家的參與，以滿足空間復(fù)雜實(shí)驗(yàn)操作、在軌實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、在軌樣品處理與分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)K更換、實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡單維修等空間任務(wù)要求。

　　另一方面，天宮空間站作為我國國家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室將在軌運(yùn)行10年以上，航天器的維護(hù)維修工作就很重要了。上個(gè)世紀(jì)九十年代，俄羅斯和平號(hào)空間站航天員80%的時(shí)間都花在了在軌維修作業(yè)上。

　　微隕石轟擊（尤其是累積損傷）造成的表面/涂層損傷、空間游離氧原子造成的表面氧化、高強(qiáng)度紫外線造成的脫色/光致化學(xué)反應(yīng)、表面材料升華后再在其他部位凝華引發(fā)的材料遷移問題（損傷敏感表面如光學(xué)組件、散熱器表面）、輻射造成的材料性能下降……這些問題都會(huì)消耗空間站的壽命。因此，空間站需要具有相關(guān)工程背景的航天工程師參與，才能滿足復(fù)雜環(huán)境下維護(hù)空間站正常運(yùn)行與效能發(fā)揮的要求。

　　我國選拔第二批航天員時(shí)，范圍已經(jīng)從第一批的一級(jí)飛行員、試飛員擴(kuò)大到了全體飛行員，并首次在選拔與訓(xùn)練中提出了乘組協(xié)配訓(xùn)練技術(shù)，建立了適合不同批次、性別、類別、崗位的航天員訓(xùn)練實(shí)施模式，為我國首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)培訓(xùn)出了優(yōu)秀的、配合默契的飛行乘組。第三批航天員選拔，更是直接增加了航天工程師、載荷專家的新成員。

　　航天員從一個(gè)人變?yōu)橐粋€(gè)乘組，職責(zé)的區(qū)別和配合更加明顯。我們假如帶著科研設(shè)備開車去野外做實(shí)驗(yàn)，有人負(fù)責(zé)開車，有人負(fù)責(zé)搭建裝置，有人負(fù)責(zé)做實(shí)驗(yàn)。載人航天飛行乘組同樣如此。

　　隨著我國第三批7名航天駕駛員、7名航天飛行工程師和4名載荷專家投入空間站運(yùn)營階段各次飛行任務(wù)，我國必將開啟探索、開發(fā)和利用太空的新征程。

中國第二批航天員王亞平太空授課|來源@中國載人航天官網(wǎng)

參考文獻(xiàn)：

[1]王翔, 王為. 天宮空間站關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)綜述[J]. 中國科學(xué):技術(shù)科學(xué), 2021, 51(11):12.

[2]靳召君, 劉迎春. 參與空間科學(xué)與應(yīng)用操作的航天員職責(zé)[J]. 載人航天, 2012, 18(5):9.

[3]黃偉芬. 中國航天員選拔訓(xùn)練發(fā)展歷程與展望[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2018, 31(2):8.

[4]趙燕. 中國載人航天首批航天員選拔歷程[J]. 人民周刊, 2016(20):2.

[5]李明. 俄羅斯載人航天工程的現(xiàn)狀與啟示[J]. 航天電子對(duì)抗, 2005, 21(1):5.

[6]語宙. 坑多蘿卜少，NASA宇航員不夠用了.

科學(xué)審核：

楊宇光 中國航天科普大使，國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席