1992年9月，中國實施載人航天工程并確定載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略：第一步，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用實驗。第二步，突破航天員出艙活動技術(shù)、空間飛行器的交會對接技術(shù)，發(fā)射空間實驗室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。第三步，建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。聶海勝、劉伯明、湯洪波成為中國空間站的首批入駐人員，并刷新了中國人在太空停留時間的紀錄：在軌駐留3個月。
長達3個月的征途，繞地球飛行1400多圈、約0.6億公里，“太空三人組”如何度過這漫漫旅程？簡單而言，可謂“內(nèi)外兼修”——在空間站內(nèi)，工作生活兩不誤；空間站外，出艙活動驚艷了世界。在這期間，中國載人航天完成了諸多令全世界驚嘆的壯舉。
神舟十二號上的生活直播
6月17日9時22分，與預(yù)告時間一分不差，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射。約573秒后，神舟十二號載人飛船與火箭成功分離，進入預(yù)定軌道，順利將3名航天員送入太空。當(dāng)日18時48分，3名航天員進入天和核心艙，標(biāo)志著中國人首次進入自己的空間站。
天和核心艙提供了3倍于天宮二號空間實驗室的航天員活動空間，配備了3個獨立臥室和1個衛(wèi)生間，保證航天員日常生活起居。航天食品方面，配置了120余種營養(yǎng)均衡、品種豐富、口感良好、長保質(zhì)期的航天食品，如藜麥桂花粥、椰蓉面包、什錦炒飯、尖椒土豆、辣味金槍魚……就餐區(qū)域配置了食品加熱、冷藏及飲水設(shè)備，還有折疊桌，方便航天員就餐。
太空生活，與地面之間的通信必不可少。進入核心艙后，航天員們就組裝了無線WiFi設(shè)備，讓中國空間站有了“移動WiFi”，也創(chuàng)造了一個智能家居生活空間。通過中繼衛(wèi)星和核心艙上的中繼天線，天上和地面的網(wǎng)絡(luò)連成一體，航天員能上網(wǎng)看新聞、收發(fā)電子郵件，還可以和地面人員、家人視頻通話。東京奧運會期間，航天員們觀看了乒乓球、跳水等賽事的視頻回放。這些視頻由地面控制中心錄好上傳到空間站，供航天員觀看。
9月3日下午，香港青年與航天員舉行天地連線活動，航天員們多方面展示了自己的日常。劉伯明扮演起“太空導(dǎo)游”，帶領(lǐng)青年學(xué)生“游覽”天和核心艙。“太空餐桌”“太空廚房”等一一亮相，“太空三室一廳”中“舍不得吃”的蘋果、“一試難忘”的酸奶，也展現(xiàn)在屏幕上。他還為大家解答了太空中的水從何而來，并利用事先準備的演示文件，詳細展示了太空中水的收集過程。
2021年9月3日，香港青年與航天員的天地連線活動上，航天員聶海勝表演了倒立手搖自行車。
依靠環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)，空間站可以通過冷凝干燥組件收集航天員呼出的水汽，再通過凈化裝置轉(zhuǎn)化為可供飲用的再生水。如有需要，尿液也能收集處理為純凈水。
聶海勝表演了太極拳、倒立騎自行車等。“你看我們這個自行車，不僅可以鍛煉下肢力量，還可以鍛煉上肢力量。”說著，聶海勝翻了個跟頭，頭向下腳向上，雙手抓住自行車踏板，“大家看，這就是手搖自行車。”“通過鍛煉，可以有效防護失重對我們的影響，將來我們還有更多先進的鍛煉設(shè)備來到太空！”
空間站內(nèi)的一項重要工作是科學(xué)實驗。有香港青年問起實驗內(nèi)容，湯洪波說：“我們主要開展失重物理、航天醫(yī)學(xué)、人因工程（研究人與機器、環(huán)境的相互作用）三大類實驗。利用寶貴的飛行機會，研究失重環(huán)境下特殊的物理現(xiàn)象，以及太空飛行對我們航天員的身體、心理、操作行為、運動特點的影響……為人類開辟第二家園做準備。”地面活動現(xiàn)場掌聲不斷。
2021年8月18日，航天員湯洪波拍下核心艙組合體里溫暖舒適的小臥室。他在艙壁上掛著孩子的照片。
通過新聞報道和天地連線活動，不少人注意到，天和核心艙內(nèi)儀器操作界面和文字標(biāo)識都是中文的。日本、印度媒體日前報道稱，美國、歐洲和日本等國共同運營的國際空間站已在“老化”，預(yù)計2024年退役。這意味著，未來中國將成為唯一擁有空間站的國家，日后外國航天員想上太空，得先過中文這道關(guān)。
早在2015年，歐洲航天局就與中國國家航天局達成了合作協(xié)議，互派航天員進行聯(lián)合訓(xùn)練。目前，來自法國、德國和意大利的3名航天員正抓緊時間學(xué)習(xí)中文。
出艙活動看似輕松的背后
13年前，2008年9月25日，翟志剛、劉伯明、景海鵬3名航天員搭乘神舟七號飛船進入太空。9月27日，航天員翟志剛圓滿完成我國首次空間出艙任務(wù)。太空行走持續(xù)了約20分鐘。9月28日，航天員和神舟七號返回地球。這是一次專門為出艙設(shè)計的飛行任務(wù)，略顯行色匆匆。如今，出艙正成為“家常便飯”。
2008年9月27日，航天員翟志剛圓滿完成我國首次空間出艙任務(wù)。
2021年7月4日14時57分，經(jīng)過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動期間全部既定任務(wù)，航天員“02”劉伯明、“03”湯洪波安全返回天和核心艙，標(biāo)志著我國空間站建造階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。此次出艙活動首次檢驗了我國新一代艙外航天服的功能性能，首次檢驗了航天員與機械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性，為空間站后續(xù)出艙活動的順利實施奠定了重要基礎(chǔ)。
2021年7月4日，北京航天飛行控制中心大屏拍攝的航天員劉伯明出艙場面。
“哇！這外邊太漂亮了，老亮了！”這是此次出艙后，航天員說的第一句話。說話的是劉伯明，黑龍江人。他的這句東北話自帶幽默感，觀看直播的人們同時發(fā)出了笑聲和掌聲。
8月20日8時38分，航天員“01”聶海勝成功開啟天和核心艙節(jié)點艙出艙艙門。14時33分，經(jīng)過5小時55分鐘的出艙活動，航天員乘組密切協(xié)同，再次圓滿完成全部既定任務(wù)，包括艙外擴展泵組安裝、全景相機抬升等。聶海勝、劉伯明安全返回天和核心艙，比原計劃提前了約1小時，空間站階段第二次航天員出艙活動取得圓滿成功。
這次出艙，地面人員向兩名航天員喊話：“兩人可以互相揮手致意。”揮手之余，兩名航天員把身上的攝像機對準彼此進行互拍，劉伯明幾乎“掛”在空間站上，聶海勝看上去像站在機械臂上，背景是藍白相間、緩緩轉(zhuǎn)動的地球。劉伯明對聶海勝開玩笑說，你把機械臂忘掉后就腳踏浮云了。聶海勝哈哈大笑。
劉伯明說，任務(wù)中的難忘瞬間很多，但最讓他震撼的還是剛出艙時，看到浩瀚宇宙與地球家園的那一刻。“宇宙浩瀚路迢迢，億萬兒女架天橋，是億萬兒女用堅實的臂膀架起了這座天橋，我們才能在太空展翅翱翔。”
出艙活動看似輕松，實際上地面指揮人員的心一直懸著。中國載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計師王春慧說，出艙活動進行得非常順利，堪稱完美，但在觀看過程中，她心里也有一些忐忑、焦慮。比如剛出艙的時候，航天員的腳沒有固定的地方，身上又綁著很多安全細繩，上下機械臂需要一些技巧。航天員要在機械臂上安裝腳限位器，視角又受限，只能“盲操作”。另外，劉伯明在爬行的過程中必須掛好掛鉤，注意規(guī)避障礙物，否則他有可能脫離空間站、飄進太空。“但是總的來說，這次任務(wù)還是讓我激動不已，完美程度超出了我的期望。”
“空間站出艙活動是目前為止我們國家載人航天任務(wù)中，航天員完成的最復(fù)雜、最艱巨的一項任務(wù)。”中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計師黃偉芬說。
日常訓(xùn)練活動中，在水中進行的出艙活動模擬失重訓(xùn)練是最為艱難的，給3名航天員留下了不可磨滅的記憶。聶海勝在一次水下訓(xùn)練后瘦了4斤，他說：“穿著水下訓(xùn)練服，每次一訓(xùn)練就是好幾個小時，餓了渴了只能喝口水，臉上流汗了、身上哪里癢了痛了都只能忍著，訓(xùn)練結(jié)束后累得一身汗。”
劉伯明說：“人被包裹在加壓后的訓(xùn)練服里，沒有著力點，每一次‘舉手投足’都非常吃力。每次訓(xùn)練完，困得吃不下飯，只想睡覺。”訓(xùn)練后“連筷子都拿不住”的湯洪波則說：“訓(xùn)練服加壓后像一艘人形飛船，硬邦邦地套在身上，限制了四肢的活動。剛開始，我一穿上訓(xùn)練服，心里就特別煩躁，恨不得馬上出來。后來的訓(xùn)練中，我也想了一些辦法，比如讓工作人員把訓(xùn)練服的溫度盡量調(diào)低，讓煩躁的心情冷靜下來。最終，我越過了這道難關(guān)。”
2021年1月2日，航天員聶海勝在水下進行模擬失重環(huán)境訓(xùn)練。
值得一提的是，神舟十二號航天員兩次出艙都執(zhí)行了全景相機抬升的任務(wù)，這使拍攝視角更加廣闊，未來會有更多美麗的太空大片傳回地球。
2021年5月15日，航天員聶海勝(中)、劉伯明(左)和湯洪波在進行交會對接訓(xùn)練。
意大利國家廣播電視公司稱：“中國航天員出艙活動是中國航天史無前例飛速發(fā)展的標(biāo)志之一。”瑞士第一位宇航員克洛德·尼科利耶接受媒體采訪時表示，中國航天員出艙活動是一個重要里程碑，是一項了不起的成就。
地面支持小組有“90后”也有“60后”
20世紀60年代末至70年代初，中國載人航天計劃首次啟動，被命名為“曙光一號”工程。但由于新中國成立初期經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，“曙光一號”工程在70年代末被迫中止。1992年，載人航天工程再次啟動，“曙光”成為航天員系統(tǒng)的代號。
這一次在地面坐鎮(zhèn)出艙活動支持小組（以下簡稱支持小組）的科研人員中，一部分來自航天員系統(tǒng)，崗位代號沿用“曙光”；還有一部分人員來自空間站系統(tǒng)和測控系統(tǒng)，崗位代號分別是“天河”和“北京”。
神舟十二號任務(wù)直播時，多次以清脆的嗓音喊出“北京明白”的北京航天飛行控制中心工作人員高健成了“網(wǎng)紅”。他今年26歲，首次擔(dān)任北京總調(diào)度，笑稱自己每天的工作就是喊調(diào)度、打電話和“吵架”。
“航天任務(wù)需要各系統(tǒng)密切配合，才能確保任務(wù)成功。‘吵架’對我們來說，是再正常不過的事情。”高健解釋道，大家經(jīng)常因為技術(shù)狀態(tài)爭得面紅耳赤，甚至拍桌子。但這都是為了把任務(wù)干得更好，把設(shè)計做到最完美。走出會議室，同事們立刻有說有笑。“有時我叫大家開會，就直接開玩笑地說‘過來吵一架呀’?？茖W(xué)容不得半點馬虎，真理越辯越明。”
支持小組里有高健這樣的“90后”“后浪”，也有組長黃偉芬這樣的“60后”老航天人。在距離地面400公里高度之遙的太空，未知的挑戰(zhàn)和風(fēng)險無處不在。支持小組需要24小時不間斷地監(jiān)測空間站的各項指標(biāo)，隨時為航天員提供支持和決策意見。黃偉芬說，天地的差異導(dǎo)致團隊無法完全精準地預(yù)判可能出現(xiàn)的狀況，盡管有200多個預(yù)案，航天員在出艙過程中還是遇到了超出預(yù)期的困難。
事實上，航天員第一次出艙伊始就遇到了麻煩。由于太空的復(fù)雜因素，航天員的準備時間超出原計劃約30分鐘，這意味著出艙活動的所有事件和時間點都要往后順延，支持小組需要重新評估和調(diào)整相關(guān)指標(biāo)。“不然催航天員動作加快點？”有人焦急地問。
“曙光”指揮、中國航天員科研訓(xùn)練中心（以下簡稱航天員中心）航天員選拔訓(xùn)練室主任王焰磊知道，一味求快會給航天員造成心理壓力，也可能帶來其他安全隱患。
他決定先按兵不動：“我太熟悉航天員對哪些操作程序需要花費多長時間，能做到什么程度，我們會據(jù)此進行相應(yīng)調(diào)整。”令大家欣慰的是，經(jīng)過天地之間有條不紊的配合，航天員在后續(xù)的出艙過閘段又搶回大約20分鐘。
當(dāng)劉伯明打算從機械臂上拆除艙外操作臺時，意外又發(fā)生了。按照原計劃，航天員應(yīng)該將操作臺整段拆除。劉伯明需要左手握住環(huán)形扶手，右手單手持操作臺，同時控制身體姿態(tài)。然而，1米多長的操作臺在太空中搖擺不定，航天員又沒有著力點，很難實施拆除動作。王焰磊試著讓湯洪波固定劉伯明，又讓湯洪波替代劉伯明操作，都沒成功。是否可以試著將操作臺逐段分解拆除？劉伯明向支持小組發(fā)出詢問。
王焰磊迅速跟相關(guān)崗位的科研人員確認了技術(shù)狀態(tài)，并請示組長黃偉芬。得到組長準許后，他發(fā)出指令：“神舟十二號，將操作臺進行拆解，使用兩條安全帶分別固定，在確保安全的情況下進行操作。”
口令下達完畢，空間站正好飛出測控區(qū)，天地之間陷入短暫的“失聯(lián)”狀態(tài)。11分鐘后，空間站再次進入測控區(qū)，王焰磊和支持小組的所有崗位人員都長舒了一口氣：劉伯明已經(jīng)將操作臺拆除，并安裝到節(jié)點艙門口的艙外工具箱上。他開玩笑地說：“本以為出艙過程中遇到問題，你們會層層請示上級并開會呢。沒想到你們幾個人兩分鐘內(nèi)就給出意見。這個模式非常高效！”
一套艙外服的裝配時間接近4個月
支持小組只是載人航天工程中各方保障團隊的縮影，每一項載人航天任務(wù)的有序開展，都凝聚著無數(shù)科研人員“十年磨一劍”的心血與汗水。
超重耐力訓(xùn)練、模擬失重訓(xùn)練、野外生存訓(xùn)練……凡是涉及生理極限的訓(xùn)練，航天員教員都是第一個“吃螃蟹”的人。教員趙陽2006年被任命為航天員出艙活動主教員，參與完成了神舟七號的訓(xùn)練任務(wù)。2017年，他承擔(dān)起出艙活動模擬訓(xùn)練的重任。
“每一起事故的背后，都有9次輕微事故和300起未遂先兆，以及100起事故隱患。”在航天員中心模擬訓(xùn)練的現(xiàn)場，這個名為“海恩法則”的科學(xué)規(guī)律，寫滿了水槽外的整整一個墻面。水深10米、直徑23米的巨大水槽內(nèi)，靜臥著空間站訓(xùn)練模型。
神舟十二號發(fā)射前，趙陽就是在這里陪航天員們進行了4個月的水下訓(xùn)練。出艙活動的標(biāo)準是6個小時，訓(xùn)練也要達到同樣時間，這意味著他幾乎天天都要泡在水槽中。水的阻力提升了一切動作和姿態(tài)的難度，渾身酸痛對趙陽而言是家常便飯。
如果飛船返回時降落在應(yīng)急著陸區(qū)、救援人員不能按時到達，航天員就得完成自主出艙和野外生存。為了選擇合適的訓(xùn)練地點、驗證訓(xùn)練科目的科學(xué)性，趙陽走遍了人跡罕至的荒莽之地：毒草叢生、常有野象踩人的中老（老撾）邊境熱帶雨林；晝夜溫差高達39攝氏度、年降水量不足40毫米的內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠；冬季積雪沒過大腿、氣溫達到零下30攝氏度的吉林科爾沁草原……
在遼寧某地森林訓(xùn)練時，有一天晚上，航天員發(fā)送信號彈后就地休息，趙陽突然聽到航天員營地方向傳來此起彼伏的野獸嚎叫。雖然當(dāng)時有保障單位在航天員營地附近設(shè)置警戒，趙陽的心還是一下子提到了嗓子眼兒。萬一野獸攻擊航天員怎么辦？他不顧危險拿起鐵棍，與隊友兵分兩路，在航天員營地四周坑坑洼洼的山路上深一腳淺一腳地驅(qū)趕野獸，追了差不多一個小時，才把那群野獸趕跑了。那一晚，趙陽一宿沒敢睡。“航天員，那可是國家的寶貝疙瘩，不能出一點意外！”趙陽說。
神舟十二號航天員出艙時，他們身上的艙外服吸引了很多人的注意：服裝整體為白色，左臂飾有鮮紅的五星紅旗，右臂則綴著黃地紅字的“飛天”字樣。這套“護身鎧甲”，正是8年前立項的新一代“飛天”艙外服。
艙外服的研制裝配，屬于真正的“慢工出細活”。光是頭盔面窗承壓材料的制作就需要47道工序、花費兩個月；一套完整的艙外服重達120公斤，裝配時間接近4個月。
航天員出艙時，航天員中心研發(fā)與總裝測試部服裝車間女工王其芳通過電視直播觀看了全過程。工齡已有21年、如今負責(zé)縫紉的她覺得很自豪：“我就是一個高中畢業(yè)生，卻能通過我的技術(shù)，跟這些碩士、博士一起干著載人航天的大事。”
3個月的長期駐軌飛行，微重力、空間輻射等問題都會對航天員的身心健康產(chǎn)生影響。為了應(yīng)對這些問題，航天醫(yī)學(xué)專家們開展了一系列的研究。聶海勝為香港青年展示的太空自行車，就是專家們準備的“秘密武器”之一。
航天員中心研究員、航天員系統(tǒng)副總設(shè)計師李瑩輝介紹，太空自行車、太空跑臺等裝備可以提高航天員的運動強度，有效鍛煉有氧耐力、無氧耐力、骨骼沖擊和肌肉力量。此外，航天員中心航天醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室還同步收集了航天員跑步、蹬踏自行車時的生物力學(xué)數(shù)據(jù)，這將為將來航天員失重模型防護措施的優(yōu)化提供重要依據(jù)。
多任務(wù)交叉并行將成為常態(tài)
神舟十二號載人飛船是我國空間站任務(wù)階段第一艘載人飛船，是載人空間站建設(shè)的重中之重。
除了萬眾矚目的航天員長時間出艙活動，神舟十二號還實現(xiàn)了多個首次，其中之一是自主快速交會對接——5年前的神舟十一號用了兩天與天宮二號實施交會對接，而神舟十二號僅用6.5小時就完成任務(wù)。神舟十二號載人飛船系統(tǒng)總體副主任設(shè)計師高旭說，它就像有著全自動駕駛功能的“超跑”，能夠自主計算、判斷并到達目的地。
在神舟十二號之前，載人飛船都從固定的軌道返回地球。而在空間站任務(wù)中，軌道位置會隨著不同時間節(jié)點進行相應(yīng)的調(diào)整，以節(jié)省推進劑的消耗。為此，神舟團隊對返回軌道重新進行了適應(yīng)性的設(shè)計，將返回高度從固定值調(diào)整為相對范圍，使得神舟十二號首次具備從不同高度軌道返回東風(fēng)著陸場的能力。
種種跨越式發(fā)展并非一時之功，而是源自每一次試驗與發(fā)射的積淀：從1999年的神舟一號到2002年的神舟四號，中國實現(xiàn)天地往返的無人驗證；2003年，神舟五號搭載楊利偉實現(xiàn)載人天地往返；2005年，神舟六號實現(xiàn)多人多天天地往返活動；2008年，神舟七號實現(xiàn)航天員出艙活動；2011年及之后兩年，神舟八號到神舟十號突破了無人交會對接和有人交會對接；2016年，神舟十一號實現(xiàn)了為期一個月的航天員中期駐留。最終，神舟十二號集齊了全任務(wù)全模式天地往返所需要的全部技能點。
中國空間站的建設(shè)，也有著類似的歷程?？臻g站艙體多、構(gòu)型極其復(fù)雜，研制團隊要解決力學(xué)、通信、電源等問題，還要克服失重、輻射和太陽光照等各種挑戰(zhàn)。為了測量天和核心艙這個龐然大物在發(fā)射過程中到底能承受多大的載荷，空間站抓總研制單位航天科技集團五院的設(shè)計師們一共為核心艙布設(shè)了300多個傳感器，測量了900多路信號，可謂“用心良苦”。
如同汽車在使用一定年限和里程后要報廢一樣，空間站也沒有永久壽命，只要使用就會有損耗。而在太空中，微流星、空間碎片的撞擊可能帶來意外損傷，嚴重的會引起艙體泄漏、撕裂等災(zāi)難性事故。
為了最大限度地減少損耗，研制團隊在材料、構(gòu)件、艙段上都進行了仿真驗證，使得中國空間站的設(shè)計壽命為在軌飛行10年，同時具備延壽到15年的能力。
值得注意的是，天和核心艙外表面有著大小不一的國旗、載人航天工程等標(biāo)識，一眼望去色彩分明，在太空中尤其醒目。
事實上，傳統(tǒng)的標(biāo)識涂層無法耐受住空間站所處的極端原子氧、真空紫外輻照環(huán)境，很容易褪色脫落。為了讓國旗在太空中更加美麗，航天科技集團五院的研制人員自主研制了超強耐空間輻照的無機涂層，解決了涂層剝蝕技術(shù)難題，確保國旗與載人航天工程標(biāo)識在空間站的長壽命服役期間保持顏色持久、圖案完整。
星空浩瀚無比，探索永無止境。就在神舟十二號航天員執(zhí)行太空任務(wù)的同時，執(zhí)行天舟三號飛行任務(wù)的長征七號遙四運載火箭已完成出廠前所有研制工作，于2021年8月16日安全運抵文昌航天發(fā)射場，預(yù)計9月下旬發(fā)射；執(zhí)行神舟十三號飛行任務(wù)的載人飛船及運載火箭，正在酒泉發(fā)射場按計劃同步開展各項準備工作。
我國載人航天工程進入空間站階段后，多任務(wù)交叉并行將成為工作常態(tài)。按計劃，今明兩年中國將執(zhí)行4次載人飛行任務(wù)，神舟十三號將于今年10月發(fā)射升空，又一組航天員將飛向太空，在軌駐留6個月。
中國空間站在軌運行效果圖?？臻g站建設(shè)預(yù)計2022年完成，明年還將發(fā)射問天和夢天實驗艙。
明年，中國還將發(fā)射問天和夢天實驗艙，以及神舟載人飛船、天舟貨運飛船各兩艘，繼續(xù)為空間站送去乘組和物資，最終實現(xiàn)天宮空間站的組裝建造和長期運營。來自歐洲的航天員有望于明年搭乘飛船前往中國空間站。明年也是中國載人航天工程立項30周年。三十而立，中國人已在太空站穩(wěn)腳跟。????
