陳藍：大學教授進入太空，這是一段重要歷史的開始
【文/觀察者網專欄作者 陳藍】
北京時間5月30日上午9點31分，載有神舟16號載人飛船和三名航天員的長征2F遙16火箭將在酒泉衞星發射中心準時點火。
2003年10月15日，幾乎同一個時刻，神舟5號飛船在同一個發射台點火升空，將中國第一位航天員楊利偉送入太空。那次發射全球矚目，數億中國人幾分鐘後在電視上看到了飛船升空的錄像。轉眼二十年過去，中國自己的大型空間站已經建成。這是中國空間站應用發展階段的首次飛行，但對於廣大國人來説，載人航天飛行真的已經成為平常事了。
其實，神舟16號此次飛行並非乏善可陳。除了這是空間站應用發展階段第一次飛行，以及一年中最早的一次載人發射，第三批航天員朱楊柱和桂海潮以“飛行工程師”和“載荷專家”身份首次亮相，也是這次飛行中最值得關注的看點。
神舟16號機組合影，自左到右為桂海潮、景海鵬、朱楊柱（圖源：新華社）
飛行工程師的主要職責是飛船和空間站的管理和維護。載荷專家則負責空間科學實驗載荷的在軌運行和實驗操作。他們一般從工程技術人員和科學家中選拔，不再需要超強身體素質和豐富戰鬥機飛行經驗。載荷專家更可以認為是飛船的乘客，他們沒有編入隸屬軍方的航天員大隊，上空間站就是為了完成實驗工作。朱楊柱和桂海潮入選航天員前都是大學教師，他們就是普通人。
朱楊柱在國防科技大學度過了本科、碩士、博士十年大學光陰，隨後在原解放軍理工大學爆炸衝擊防災減災國家重點實驗室攻讀博士後。桂海潮是北京航空航天大學宇航學院教授，博士生導師。他在北航獲得了學士和博士學位，在加拿大約克大學完成博士後研究。神舟16號讓中國誕生了第一位航天飛行工程師、第一位載荷專家、第一位非軍人的平民航天員。
其實，前蘇聯從上世紀六十年代末就開始從工程技術人員中選拔飛行工程師。而世界上最早的平民載荷專家在40年前（1983年）就隨航天飛機上天飛行了。那時的中國每年只能進行1-2次衞星發射。太空是美蘇兩個超級大國的競技場，我們只是看客。載人航天和空間站對那時的中國人而言是極其遙遠的夢想。而今天，我們幾乎在太空中每個方面都趕上了美國，超越了俄羅斯。中國第一位平民航天員的升空是水到渠成的事情。
不過，平民進入太空的歷程艱難而曲折，NASA的載荷專家早已成為歷史。我們有必要回顧一下這段歷史，或許能給我們提供一些啓示。
1961年，加加林完成人類首次太空飛行。此後20年裏，進入太空的宇航員大部分都是噴氣戰鬥機飛行員出身。他們身體和心理素質絕佳、實際飛行經驗豐富、又經歷長期艱苦的航天飛行訓練。對絕大部分普通人來説，太空飛行的門檻高不可攀，是一生都無法實現的夢想。
太空飛行高門檻的最主要因素是飛船起飛和再入大氣層時的大過載。早期飛船如蘇聯東方號和美國水星號都採用無控制的彈道式再入，產生的過載高達10G以上。通俗地説，就是人體要承受十倍以上自身體重的受力，這遠超普通人的生理極限。
半彈道式升力再入技術的出現降低了過載值，其代表作為蘇聯聯盟號和美國阿波羅號飛船，它們的過載值只有早期飛船的一半左右。蘇聯從聯盟5號開始，便有工程技術背景、非飛行員出身的飛行工程師參加飛行。但飛行工程師仍然是職業航天員，由於昂貴的發射成本和飛船有限的座位，真正的普通人依舊只能望天興嘆。
航天飛機的出現為普通人進入太空打開了大門。由於採用升力滑翔再入方式，它的起飛和再入過載低至2-3G，甚至低於過山車。它還被設想成一種頻繁發射的大型載人航天運輸工具，最終能實現每週一次發射，每次載10人。在當時看來，人類大規模進入太空的嶄新時代似乎已呼之欲出。
表1：歷史上載人航天運輸工具最大過載值
為了適應大規模太空飛行的需要，NASA為航天飛機設計了任務專家和載荷專家兩種崗位。他們都不需要飛行員經歷，對身體要求也不高。但他們必須是飛行任務相關領域的專家，一般是科學家或工程師。任務專家依然由NASA選拔，屬於職業宇航員。他們需要對航天飛機和攜帶的實驗設備有深入的瞭解，能在多次飛行任務中全面負責實驗工作。
載荷專家門檻要低得多。他們不是NASA僱員，也不以宇航員為職業，是真正的普通人。載荷專家通常來自實驗項目或飛行任務的發起機構。他們只需要掌握和本次任務相關的技能，通常經過幾個月的簡易訓練就能參加飛行。任務完成後，他們便返回原來的工作崗位。有個例外要説明一下，NASA把參加國際合作任務的外國人都算做載荷專家，但其實他們很多是本國的職業宇航員。
1983年11月28日，哥倫比亞號航天飛機攜帶“空間實驗室一號”升空，來自德國的物理學家伍爾夫·梅爾伯特和來自麻省理工學院-加拿大合作項目的研究員拜倫·利希滕貝格成為首批載荷專家。
次年，麥道公司的查爾斯·沃克成為第一位來自企業的載荷專家。1985年，美國參議員傑克·加恩以載荷專家身份參加了發現號航天飛機的飛行。同年，來自加州理工學院噴氣推進實驗室的王贛俊博士成為第十位載荷專家以及第一位進入太空的華裔。參加太空飛行的平民宇航員在不斷增加。
王贛俊博士（圖源：NASA）
1986年，首位“太空教師計劃”載荷專家、女教師、平民宇航員麥考利夫在挑戰者事故中遇難。這是個轉折點，NASA對平民參與航天飛行突然變得謹慎起來。載荷專家每年的飛行人次從10次以上降為不到4次。2001年，在哥倫比亞號事故中，最後一位載荷專家、來自以色列的依蘭·拉蒙不幸遇難。由於這次事故，加上國際空間站實驗數量猛增等原因，NASA終止了載荷專家計劃，相關工作全部改由任務專家來負責。2011年航天飛機退役以後，NASA更強調職業宇航員的“全才”要求，任務專家和其他宇航員的界限也變得模糊了。
NASA載荷專家計劃開普通民眾進入太空之先河，影響深遠。但航天飛機兩次失事使NASA迴歸保守，平民進入太空的進程嘎然而止。不過，挑戰者號事故正值戈爾巴喬夫大力推進蘇聯變革之際。蘇聯航天開始向西方開放，為平民進入太空打開了另一扇門。
蘇聯飛行工程師的入選門檻高於美國的任務專家，更高於載荷專家。但依照數十年來聯盟號飛船積累的大量經驗所得到的結論是，普通人蔘加太空飛行已無技術障礙。1990年，和平號空間站迎來了第一位付費的平民宇航員——來自日本東京廣播公司的記者秋山豐寬。第二年，參加英國BBC廣播公司節目遴選出來的平民女性海倫·沙曼乘坐蘇聯飛船到和平號進行了一次“公費旅遊”。
不過，公費出差和公費旅遊的需求可遇不可求。此後十年聯盟號再也沒有招攬到商業付費乘客。平民太空飛行陷入低潮，直到世紀末，在互聯網巨大成功激勵下第一次商業航天熱潮興起。2001年，經歷了NASA從強烈反對到最終勉強同意的艱難談判，億萬富翁丹尼斯·蒂託乘坐聯盟飛船在國際空間站上度過了7天假期，成為第一位太空遊客。平民太空飛行的機會似乎又來了。
丹尼斯·蒂託在國際空間站（圖源：互聯網）
然而，至2009年，聯盟號飛船總共才搭載發射了8人次的太空遊客。而同期聯盟號座位價格猛漲，從最初的2000萬美元漲到現在的8000萬美元。在高成本和金融危機雙重打擊後，平民太空飛行又一次陷入停滯狀態。2010至2021年的十年間再沒出現一位太空遊客。
隨着商業航天的起步和SpaceX的崛起，平民太空飛行最近幾年出現了復甦跡象。2021年中至今不到兩年，龍飛船已經進行了三次共12人次的“私人太空飛行”，聯盟號飛船也進行了兩次共4人次的空間站搭載商業飛行。參加飛行的有億萬富翁、企業高管、科學家、電影導演和明星，還有殘疾人。這些飛行到底是旅遊飛行、公益飛行，還是私人企業科學實驗，界限很模糊。但有一點很清楚，那就是除了擔任飛船駕駛的專職宇航員，參加飛行的都是未受嚴格訓練的普通人。
在最近幾次成功飛行的鼓舞下，很多人又開始遐想未來。公理航天不僅規劃了更多的“私人太空飛行”，還計劃向國際空間站發射商業艙。它們未來能獨立出來形成商業空間站，俗稱太空酒店。甚至，還有初創航天公司設計了能產生人工重力的輪狀空間站。馬斯克的超重-星艦發射系統創紀錄的載荷能力和巨大的內部空間，也給人無限的想象空間。
公理商業空間站效果圖（圖源：Axiom）
平民進入太空是真正迎來了黃金時代，還是又一次的曇花一現？現在下結論還為時過早。我們不妨讓子彈再飛一會。
其實，從幾十年來平民宇航員的起起落落，我們已經能得出一些初步結論。
首先，平民進入太空的技術障礙早已克服，但一廂情願地以自上而下的方式去推動必定事倍功半，甚至無法持續，例如NASA的載荷專家計劃。
其次，普及太空飛行的實質性進程應該由市場驅動，自下而上的需求才是持續發展的基礎。但鉅額飛行成本是擋在前面的一座大山，沒有低成本的航天運輸系統，大規模進入太空不可能實現。而唯有發展商業航天才能實現這個目標。
神舟16號是一個好的開端。顯然，我們吸取了蘇聯/俄羅斯和美國的寶貴經驗，然後根據中國載人航天自己的特點，設立了飛行工程師和載荷專家這兩個崗位。我們的載荷專家不屬於軍方航天員大隊，似乎對NASA載荷專家體制有所借鑑，有利於更多平民百姓進入太空。
當然，對普及太空飛行，我們不需要設置過高的目標。在低成本發射系統投入使用之前，勉為其難地發展太空旅遊並不合適。但如果真有富豪願意一擲千金上中國空間站，我們應該熱烈歡迎。這不僅能擴大中國航天的影響力，對未來研製商業空間站或太空酒店也有推動作用。
未來幾年，我們一定會看到越來越多我們自己的平民航天員。我們期望第四批航天員中有更多的載荷專家，有來自港澳地區和台灣省的載荷專家，還有女性、少數民族和友好國家的載荷專家。我們也不應該排除少量的商業付費乘客和非專職載荷專家，比如真正的教師和和公益工作者。從宏觀角度看，讓各行各業人士實現太空夢想，也是激勵青少年和全民科學教育的絕佳方式。
真正讓普通人都能進入太空需要發射成本的大幅降低。令人欣慰的是，我們不僅在研製對標星艦的超重可複用火箭，我們還有馬斯克們沒有的空天飛機和以有翼亞軌道飛行器為基礎的部分複用二級發射系統。樂觀估計，它們可能會在十年之內投入使用。中國的商業航天也在慢慢成熟，未來發展也許會超出我們想象。
騰雲空天飛機（圖源：本文作者）
最後提一件有意思的事。繼一年半前神舟12號及美、俄機組共同創造14人的太空人口新記錄後，神舟16號此次發射再次打破了這個記錄。此時此刻，數百公里上空的地球軌道上，生活着17位地球人。其中中國空間站上有神舟15、16機組共6人，國際空間站上有聯盟MS-22、Crew-6龍飛船、公理2號龍飛船三個機組共11人。這是史無前例的，而其中“平民航天員”所佔的比例也前所未有。
太空人口從1995年的13人增加到今天的17人花了整整28年。相信再過28年，肯定不會只增加4人，大概率會超過40人，甚至達到400人。那時，平民進入太空應該已司空見怪。而今天，就是一段重要歷史的開始。
恭賀兩位老師夢想成真！預祝飛行順利、滿載而歸！
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