航天工程应用系统总指挥、总设计师顾逸东

　　顾逸东，上海市人，1946年出生，毕业于清华大学工程物理系核物理专业,长期从事宇宙射线和高能天体物理试验研究。曾组织领导了外国高空科学气球系统的建立，组织指挥了一百多次高空气球科学探测和试验。1992年开始载人航天应用工作，现任中国科学院空间科学与应用总体部主任、研究员，博士生导师。中国载人航天工程应用系统总指挥、总设计师。

　　记者：应用系统是中国载人航天工程第二的系统，但是大家都不太了解应用系统的工作，请您给大家谈谈这方面的情况。

　　顾：说到底应用系统就搞空间开发利用，它是我们搞载人航天工程的最终归宿。目前载人航天工程的主要任务是解决航天员进入空间并安全返回的问题，并建立起一个天地往返系统，为发展空间实验室大系统创条件，从而进行更大规模的空间科学实验和应用。应用系统的主旨是在空间做实验，不可能每次都做一样的，所以我们每艘飞船都有不同的安排，做不同的实验。

　　记者：空间科学试验给人的感觉很神秘。这几次飞船发射任务中，我们都做些哪方面的试验？

　　顾：应用系统的主要任务包括两个大的领域。一个是空间科学试验和探测，一个是对地观测。飞船上的空间科学试验包括空间生命科学、空间材料科学和微重力流体，这部分试验在飞船自主飞行期间完成，把载荷安装在飞船返回舱里。其他的试验都是在飞船留轨以后进行。“神舟”一号时我们主要进行了一些设备在轨考核，没有进行正式的空间科学和应用方面的试验。从“神舟”二号开始，我们在返回舱安排了空间生命、空间科学和微重力流体方面的科学试验。

　　记者：在太空中生长的材料和地面生长的不同之处在哪里？

　　顾：比如晶体生长，地面上由于结晶的条件受到重力的影响，结晶效果往往不太好，有时晶格的完整性不好，有时容易受到杂质的干扰。空间微重力条件下，一般会长出更大更完整的晶体，有利于地面分析研究，推动半导体材料、金属合金材料生产工艺。

　　记者：这些科学试验主要会影响到我们生活的哪些方面？

　　顾：这个影响将来会很大。大家都知道，生命科学在目前发展非常快。有人说，二十一世纪可能是一个生命科学和生物技术的世纪，就是说生命科学成为带头的一个科技领域，像现在的信息技术一样渗透到人类生活的方方面面。生物技术发展跟人们的生活有密切的联系。很多药物的制剂、疑难病症的治疗都会用到。实际上生物制剂、生物制品、生物药品，将来是解决人类健康问题、克服疑难病症、发展社会生产力的非常重要的途径。同时人类生活的其他方面，包括食品的安全，都与生物技术研究有很大关系。

　　记者：我们在生命科学方面主要做哪些研究？

　　顾：飞船工程中我们主要安排两个方面：一个是搞基础的研究，一个是空间生物技术的实验。也就是着眼于应用。基础方面是研究生命科学的一些基本问题，大家都知道，生命是在地球这样一个特殊的环境中发展起来的。人类要想进入太空，首先要了解各种各样的生命活体进入空间以后有什么反应，有什么样的效应。在太空高辐射、低重力的环境下生长，看看微重力、高辐射的空间环境会对生物个体、组成生物个体的各个层次，从组织到细胞到底有什么样的作用，通过它来解释生命的一些本质的现象，了解一些基本的规律，从而掌握它的规律。在这方面我们安排了空间生物效应的研究，在一个通用生物培养箱内放置了十几种小动物、植物、细胞组织块、水生物、微生物的样品，其中一半样品放在一个离心机上，可以产生相当于地球重力的环境，在地面上进行对比试验。其次就是生物技术。现在地面生物实验室创造了各种各样的奇迹，包括克隆等等。生物技术一般在地面会受到重力的影响，在空间微重力的环境中，我们肯定会得到一些地球上得不到的一些结果，反过来可以指导地面生物技术的发展。在这方面，我们研制了空间蛋白质结晶装置进行蛋白质结晶生长，用细胞生物反应器进行细胞培养，还有细胞电融合和采用连续自由流电泳仪进行蛋白质和生物大分子的分离纯化试验等。记者：目前我们对这方面的试验情况如何？

　　顾：我们在“神舟”三号飞船中做了两项试验。一个是空间蛋白质结晶。蛋白质是生物大分子，地面上研究已经发现，生物大分子的结构和它的功能有着非常密切的关系。我们要研究生物大分子的结构，一般是让它生成晶体，通过X射线衍射或者其他一些方法才能够确切地了解它的结构。这样人们可以按功能要求仿照这些蛋白质的结构去设计蛋白质的生物药物，这会对生物药剂的发展产生很大的作用。我们选择了十六种不同的蛋白质，在空间进行结晶试验，取得了很好的效果。另一项试验是细胞培养。细胞培养就是从动物体内取出一些细胞，加细胞营养液和其他一些细胞生活、繁殖的必要条件，使它能够生长繁殖。生长过程中细胞会分泌一些特殊物质，其中有些物质可能会是针对特殊疾病制药的一种原料。在地面上细胞培养可以进行，但也会受到重力的影响，使得细胞培养的效果受到限制。把它拿到空间培养试验，可能会得到更多的繁殖机会，得到更多的分泌物，从而认识细胞培养过程当中的一些技术，进一步改进他们，提高他们，能够培养出一些地面得不到的结果，这些试验也取得了明显的成果，对今后的制药也好，或者在其他方面，能够得到各种各样的、更多的、更好的、产量更高的生物制剂。“神舟”四号飞船中我们用小白鼠的组织细胞做试验，寻求在治疗疑难疾病方面的突破，这方面目前还是在探索阶段，需要长时间的积累。但这有非常重要的作用，科学技术本身的发展就是这样一个过程。

　　记者：我们只能一边探索一边试验，是吗？

　　顾：其实空间资源利用的研究和探索过程是很长的。有好多试验结果我们当时确实不知道会有什么用，但经过拓展和深化以后，作用可能非常大。我们做实验的时候就想到后面要干什么用，但有些现象和结果不是事先就可以完全预料的。大多时候需要把它的情况、现象、机理、规律摸清楚。规律清楚了之后，它的应用就拓展起来了。比如我们现在搞晶体生长实验，在太空进行半导体光电子晶体、氧化物晶体生长，也进行金属合金的锔炼。这些材料在半导体工业上都很有用，但是现在还不能给我们带来多大的利益，形成规模。因为利用太空长出来的东西都是很微量的，我们的目的就是研究它的一些规律，在失重情况下研究它的结晶过程，结晶的结果到底怎么样。如果它确实比地面上好，我们就要找出它的原因。了解了它的规律以后，就可以在地面上解决生产工艺的一些重要问题。

　　记者：了解了它的规律，地面上能结晶出同样好的产品吗？

　　顾：要完全达到这种效果也不可能。我们的目的就是搞清楚，为什么在天上能够生长出这么好的材料，地面上用什么办法来模拟，或者怎样改进地面的工艺，使我们在地面上也能够改长出更好的晶体，能够满足工业需求。另外像金属结晶、光学器件材料等等，都是研究它的生长规律。这些知识、工艺和规律性的东西可以指导地面生产，一些少的、比较宝贵的晶体可以在空间实验室结晶。有人说将来可能要在太空成立空间工厂，建立太空产业。这个前景是有的，距离还比较远，包括美国、俄罗斯目前都没有达到这个阶段。

　　记者：除了生命科学和材料科学以外，我们还做哪些试验？

　　顾：其他还有很多。比如对地观测，包括地球环境监测、空间环境探测、空间天文观测等等。在神舟三号飞船上安装了一种成像光谱仪，我们称它为中分辨率成像光谱仪，是进行对地观测的一种新型遥感器。

　　记者：“中分辨率”成像光谱仪有什么特性？

　　顾：“中分辨率”光谱仪是一台图谱合一的先进的对地观测遥感仪器。它在获取地面信息时，地面分辨率不是很高，但是它可以获取很宽的地面图像，较快地覆盖地球陆地和海洋，并同时获取从可见光到近红外和热红外连续的光谱，这是在20世纪80年代以后才形成了这样的成像光谱概念。大家都知道，地物的光是由各种各样的光谱组成的，我们如果能够获取很详细的地物光谱信息，就可以准确地演绎各种各样的地物特性。

　　记者：地球环境探测怎么实现？

　　顾：这个是通过地球环境监测设备。包括太阳辐射收支仪，研究了解太阳辐射和地球的反照辐射之间的差别和长期变化，对影响全球环境方面的重要参数进行定量的检测；还有一台太阳常数仪，大家都知道，太阳发出光和热，它是地球能源的主要来源，太阳的辐射如果有微小的变化，对整个地球会产生很大的影响。这台仪器争取能够获得定量的太阳辐射总量数据；还有一台地球/太阳紫外光谱仪。紫外光谱是太阳辐射的一个重要组成部分，同时地表，地球和大地的紫外反照辐射也是非常重要的参数，特别是臭氧，臭氧对紫外吸收非常敏感。通过对地球反照辐射的紫外光谱的检测，可以得到关于臭氧层变化的信息。这三台仪器构成一个系统，监测地球环境。

　　记者：这些试验设备都是我们自己研制的吗？

　　顾：都是我们自己研制的。我们也是经过了十年的科技攻关，突破了许多关键技术，做了大量的试验，像高空气球上的试验，野外的光谱成像、光谱定标试验等等。

　　记者：我们的这些空间试验仪器与国外相比，还存在哪些差距？

　　顾：应该说，在空间的对地观测方面，国外的发展都非常快，空间科技的领域也很宽。我们虽然同国外有一定的差距，通过载人航天工程以及应用卫星等各个方面的努力，近几年来得到了长足的发展，我们在某些方面正在接近和达到国际先进水平。我们现在研制中的中分辨率成像光谱仪、多摸态微波遥感器、地球环境监测设备等，都是比较先进的。我们也相信通过载人航天工程，通过长期坚持不懈的努力，我们在空间对地观测技术和应用的主要方面能够上一个新的台阶，为我国国民经济的建设和社会可持续发展打下更好的基础，继续推广它的应用，真正创造应用方面的巨大效益，为国家做出更大的贡献。

　　记者：您作为应用系统的总设计师，常年从事科学研究。但对于载人航天工程来讲，您觉得最大的困难在哪里？

　　顾：我自己是学核物理的，毕业后在工厂工作，当了三年工人，当了一年技术员，后来到研究所，主要从事基础性研究。当然在我的科技工作经历中，创建我国自己的高空科学气球系统，是我直接参与了工程。高空科学气球系统与空间探测有很大关系，从中了解很多国内外空间的试验技术，但是这项工作的投入和高标准要求与我们的载人航天工程还相差很远。我从1992年参加载人航天工程论证开始，才真正加入到航天领域。1993年我正式到中国科学院的空间总体部工作，这个转变很大。一方面我介入航天的工作时间比较短，有许多东西要学习，同时载人航天工程应用系统涉及的面非常宽，这对我来说是一个很大的挑战。另一方面，因为中科院是一个学术气氛十分浓厚的单位，习惯于搞研究性的工作。这一点对于科学研究来说是件好事，但是对完成如此艰巨复杂的空间任务来讲，工程的意识稍稍薄弱一点。要把研究型的工作传统转变到严格的航天工程要求，对科学院这支队伍来讲也是一个比较大的挑战，对我本人来讲也有很大的压力。好在我们应用系统全体科技和管理人员能够认清我们的优势和弱点，勇敢地面对这样的挑战，比较好地完成了必要的转变。现在对工程化的理解跟十年以前大不一样了，能够严格按照工程化的要求，按照载人航天的高标准来推进我们的工作。

　　记者：您对自己的要求也很严。

　　顾：我想我对自己的要求就是做实事，同时希望追求尽可能好、追求完美，尽自己最大努力把工作做好，做到自己满意。进入航天系统之后，也向其他系统学到了许多经验。航天事业要求高标准，无形中也对我自己提出了严格的要求。

　　记者：您觉得未来我国空间应用系统的发展如何？

　　顾：宇宙蕴含着无尽的资源，空间科学是一个非常广泛的研究领域，充满无限的探索、发现的机遇，空间技术系统已经成为人、人类社会发展不可缺少基础设施。现在各国很重视空间技术的应用，我也相信这是我们发展空间事业一个最重要的目的。首先我们突破载人航天的基本技术，解决天地往返系统，同时做好进一步发展空间科学和应用的准备。我相信，随着载人航天工程的发展和空间资源的开发，我们国家在空间科学方面、应用方面一定会有非常广阔的发展前景。它将对我们国家的国民经济、工业生产、医疗改进，以及对地观测遥感，包括开发资源、灾害的监测等等，都会产生很大的影响。我相信通过我们一代人、两代人甚至几代人的努力，我国空间技术的发展会赶上或超过国际先进。