空间应用系统总指挥、总设计师 顾逸东
2003年的金秋十月，在中华大地上，一个伟大的事件震慑了世界：中国首次载人航天飞行取得了圆满成功。当中国第一位太空人杨利伟神态自若地跨出舱门，踏上坚实的祖国大地时，内蒙古中部草原成为世界关注的焦点，从那里向世界辐射出一个真实的信息：“中华民族实现了千年飞天之梦！”国人为之欢呼，全世界华人为之雀跃，这标志着中国空间科学技术实现了重大跨越。
2003年10月15日这个载入中国史册的日子，连同作为我们生命一部分——11年锥股悬梁、拼搏奉献，将永远驻留在我们心中。今天我们迎来辉煌日子的一周年，有充分的理由要求我们把燃烧的激情转为冷静的思考：人类为什么要花费巨资去搞载人航天？中国载人航天的方向和目标是什么？
在人类生存的地球之外层空间，蕴涵着无穷的资源，等待人类去开发利用。航天器的轨道高度、覆盖广度、微重力环境，空间的深冷、高洁净等特殊条件成为人类首先认识和利用的空间资源，更长远的目标是对浩瀚的宇宙进行开发，开拓人类生存的第四空间。可以说，探索和应用是人类开展空间活动的根本目的。
经过30年的努力，我国至今共发射了96颗卫星和5艘飞船，独立自主地建立了自己的航天工业技术体系。但是，从总体水平上讲，我们和世界先进航天大国相比仍存在很大差距，其中，空间科学和应用领域的差别更加突出，我们必须非常重视空间应用在航天事业发展中的牵引作用和推动作用。
我国载人航天工程所产生的振奋民族精神，凝聚和鼓舞全国人民的巨大政治作用已经充分显现。其应用成果也极大推动了人类科技进步，直接服务于国家经济建设、国防建设和改善人民的生活水平。我国的载人航天将继续发展，进入空间实验室工程阶段，不仅带动我国航天技术跃上新的台阶，同时也将开辟空间应用新的历史篇章。
我国载人航天工程第一步，把开展空间对地观察、空间科学与技术试验列为基本任务之一，专门建成了工程应用系统，动员和组织了上千名科学家开展了系统的研究工作。这是经过长期论证、慎密思考做出的具有远见卓识的决定，所取得的成果为今后有人参与的空间科学与技术试验打下基础。
10余年来，从“神舟”一号飞船到“神舟”五号飞船，应用系统完成了188台全新有效载荷的研究，建成了系统集成测试系统、有效载荷应用中心和空间环境预报中心，开展了67个课题的科学研究，攻克了70余项关键技术，创造了100多项具有自主知识产权的新技术、新方法。
对地观测的中分辨率成像光谱仪是继美国1999年发射的MODIS之后进入空间的第二台。这种设备图像质量清晰、光谱分辨率好，其获得的资料已应用于研究，评价认为：“这标志着我国可见光和近红外遥感上了一个新的台阶，我国可见光和近红外遥感技术已跨入美国和欧共体等国际上先进行列”。多模态微波遥感器在轨取得了大量具有应用价值的科学数据，一举试验成功微波辐射计、微波高度计和微波散射计，是我国空间遥感技术的重要突破。飞船精密定轨达到低轨道空间飞行器全球定轨精度（径向）2m的高水平。高精度光学系统把我国相关领域的技术水平提高了一大步，用户用“重大突破”和“跨越发展”高度评价了这一成果；还首次大面积探测了卷云和薄卷云及对太阳和地－气紫外、太阳常数和地球辐射收支状态等的系统监测。上述新一代对地观测有效载荷及相关技术都将在我国业务卫星上得到应用，直接为国民经济和社会发展做出贡献。
飞船工程的应用系统完成了我国迄今为止最全面、最系统的空间科学计划。微重力液滴热毛细迁移的空间实验和理论研究达到国际领先水平；空间细胞培养、细胞电融合、蛋白质结晶、空间生物效应和空间连续自由流电泳，以及空间金属合金、氧化物晶体、半导体光电子材料的生长实验也取得了丰硕的科学成果。对宇宙及太阳的高能暴发现象进行了我国首次空间观测，取得对γ射线暴探测研究的重要成果。空间环境监测及预报研究，获得了大量有价值的飞船轨道空间环境参数，有力保障了飞船和航天员的安全。
载人航天工程一期在应用方面投入虽不大，但取得的效益十分显著，还形成了一支高水平的、活跃的，能打硬仗的航天应用研制和管理队伍，为未来更宽阔的载人航天应用奠定了基础。
在解决了将航天员送入太空并安全返回的重大课题之后，发展近地轨道载人空间实验室系统，是合乎规律的第二步选择。在载人航天发展的第二步中，我们建议在应用领域重点放在对地观测、空间科学和空间新技术试验三个主要方面。集中力量在这些方面做出一批具有重要科学意义和应用前景的高水平创新性成果。
地球观察仍是我们今后研究工作最重要的领域，美国、欧空局、日本都做了大量工作，不仅在于只有将地球作为一个整体进行深入研究，才能对诸如全球变暖、臭氧空洞、人类活动对地球的影响等等关乎人类生存发展的重大问题给出科学的回答，还在于从空间对地球进行观测能够越来越有效地进行海洋陆地资源动态调查、气象预报、自然灾害监测和评估救援决策等，有效地解决这些关系经济发展和社会可持续发展的重大现实问题。
利用载人航天器和空间实验室进行对地观测试验和空间新技术试验具有卫星所没有的优势。航天员参与进行空间遥感设备和新技术设备进行验证试验，可以对缩短试验周期，更有效提取信息，可以实现不同种类探测手段和技术方法的综合，提高观测效率。对地观测的重点发展目标是全波段、全天候的新一代对地观测技术，包括可见光、红外成像遥感，高（超）光谱遥感，主动与被动、成像与非成像微波遥感，激光遥感以及新的大气、气象、海洋探测技术，在空间新技术方面，重点发展微纳卫星和空间二次发射技术、空间激光通讯技术、空间激光应用技术、光量子信息空间传输技术、新材料新器件空间试验等。
空间生命科学是世界载人航天界重点关注的领域，它的研究目标将集中在基础空间生物学、先进生命支持系统和空间生物技术三个方面。生命的起源、空间环境对生命过程的影响是空间生命科学研究的重要目标，将采用最先进的基因组学、蛋白质组等方法研究各种生命形态和层次上的重力（微重力）生物学、神经生物学、辐射生物学、基因学和遗传学等问题。许多科学家认为，21世纪将是生物科技的世纪，空间生命科学与生物技术将应当也能够成为整个生命科学领域最活跃的前沿。
空间探测是空间科学最活跃的领域。由于人类在日－地空间（近地空间）活动的日益增加，特别是载人航天活动的开展，使日地空间环境成为人类空间活动保障的重要研究对象。空间环境涉及太阳活动、宇宙射线、磁层、电离层、高层大气以及空间碎片、微流星等多种要素，需要开展地面和空间探测，进行机理和规律研究，并进一步加强空间环境研究预报体系的建设，使之更好起到支持保障作用。
空间科学要从总体层面上把握方向，进行统一、长远的规划，尊重科学研究规律，加强地面研究，更好地解决科学与工程的结合问题，充分发挥航天员的作用，要从体制、管理、实验方法和技术上全面提高，开发先进的，集成化空间实验装置和遥科学实验技术，争取获得一流的科学成果。
中华民族是一个历史悠久的民族，是一个智慧的民族，我们曾在人类发展历史长河中创造过无数辉煌，做出过伟大贡献。今天，中华民族数千年的飞天之梦在我们这一代人手中实现，我们要再接再厉，谱写我国载人航天空间科学与应用辉煌发展的新篇章。
（该文原载于2004年第5期《载人航天》）
