中国载人航天工程关键技术突破的发展历程综述

人类对太空的探索，既是科学好奇心的驱动，也是地缘战略竞争的产物。在世界航天强国实施技术封锁和壁垒的背景下，中国于 1992年 9 月 21 日正式启动载人航天工程。中央高层明确了工程发展的“三步走”战略，这是中国航天能够迅速、稳健发展，并最终建成空间站的根本性路线图。

该战略不仅明确了阶段目标，更设定了核心技术攻关的路径：第一步解决“有无”问题（实现载人天地往返）；第二步解决“连接”问题（掌握交会对接和出舱技术）；第三步解决“长期运行”问题（建造并运营空间站）。

中国载人航天工程的发展历程，充分体现了新型举国体制的优势，通过集中力量办大事，在多个高精尖领域实现了从跟跑到并跑甚至部分领域的领跑。

一、掌握天地往返，奠定工程基石（1992-2005）

第一步的核心任务是研制可靠的载人天地往返系统，确保航天员的安全，其标志是“神舟”系列飞船和“长征二号 F”（CZ-2F）运载火箭的成功应用。

（一）运载器的安全保障技术：长二F 火箭的“双保险”

在载人航天工程的第一步中，为确保航天员的绝对安全，中国成功研制了被誉为“神箭”的长征二号F运载火箭。其核心安全技术在于“双保险”设计：前端加装的逃逸塔与火箭内部的故障检测处理系统协同工作，一旦在发射关键阶段监测到致命故障，逃逸系统便可在毫秒间点火，将飞船带离危险区域，为航天员开辟出一条生命通道。

（二）神舟飞船的再入返回控制与防热技术

神舟飞船的成功返回则依赖于两项关键技术的突破：一是先进的烧蚀防热材料，通过在再入大气层时自我消耗来隔绝数千度的高温；二是创新的升力式再入控制技术，使返回舱能像“打水漂”一样在大气层中滑行，不仅大幅降低了航天员承受的过载，还实现了精准的落点控制。随着 2003 年神舟五号和 2005 年神舟六号任务的圆满成功，中国彻底掌握了载人天地往返技术，为后续工程奠定了坚实基础。

二、突破核心功能，迈向太空实验室（2005-2017）

第二步的目标是掌握在轨服务的核心技术，包括航天员出舱活动和空间交会对接技术，为空间站的建造做准备。

（一）航天员出舱活动：飞天舱外服与气闸舱

为掌握太空行走这一关键技能，中国攻克了两大核心技术：一是成功研制了“飞天”舱外航天服，这套重约 120 公斤的独立生命保障系统能保护航天员抵御太空的极端环境；二是通过改造神舟七号轨道舱，掌握了气闸舱的设计与操作流程，为航天员安全出入太空提供了过渡区域。随着 2008 年航天员翟志刚在神舟七号任务中成功出舱，中国成为世界上第三个独立掌握该技术的国家，为未来空间站的在轨组装与维护奠定了坚实的操作基础。

（二）空间交会对接：万里穿针的“太空之吻”

被誉为“万里穿针”的空间交会对接是第二步中技术难度最高的任务，是空间站建设和运营的生命线。为此，中国突破了基于激光雷达等传感器的高精度自主导航与控制技术，确保两个高速飞行器能稳定、精确地靠近。同时，精心设计的对接机构具备了可靠的捕获、缓冲与锁紧功能，保证了连接的刚性与密封性。从 2011 年神舟八号与天宫一号实现首次自动对接到 2012 年神舟九号完成手控对接，中国全面并熟练地掌握了这项核心技术。

（三）在轨补加与中期驻留：天舟和天宫二号的使命

为给空间站的长期运行扫清最后的技术障碍，天宫二号空间实验室成功完成了两大关键验证任务。首先，通过 2017 年天舟一号货运飞船的对接，中国成功实施了“太空加油”，突破了在轨推进剂补加技术，解决了未来空间站长期维持轨道的难题。其次，神舟十一号航天员在轨驻留 33 天，验证了中期驻留所需的环控生保和健康保障技术，为第三步建造长期有人照料的空间站积累了宝贵的工程经验与生理数据。

三、建造与运营空间站，实现长期在轨应用（2017 至今）

第三步是中国载人航天工程的里程碑，标志着中国从航天大国迈向航天强国。其核心目标是建成并运营一个长期有人照料、具备全球领先水平的低轨道空间站——“天宫”。

（一）核心舱：天和的“中枢大脑”与再生生命系统

作为空间站的“中枢大脑”，2021 年发射的天和核心舱集成了两项保障长期在轨驻留的核心技术。其一是高效的再生式生命保障系统，通过电解制氧、二氧化碳去除以及将尿液等净化为饮用水（回收率达90% ），实现了资源的循环利用，极大减少了对地面补给的依赖。其二则是首次大规模应用的霍尔电推进技术，它以极高的燃料效率，长期、精确地维持空间站轨道，为空间站的经济性和长寿命运行提供了关键支持。

（二）在轨组装技术：大型航天器的“太空积木”

中国在轨建造大型空间设施的能力，集中体现在将“天宫”组装成 T 字构型的复杂在轨组装技术上。其中，核心是成功实施了重达 20吨级的问天与梦天实验舱的 90 度平面转位操作，将它们从临时对接口精准转移至永久停泊口。在此过程中，天和核心舱的 10 米级大型机械臂与问天实验舱的小型机械臂展现了协同工作的能力，极大地提升了空间站的建造、维护和舱外作业的灵活性与覆盖范围。

（三）常态化运营与科学应用

自 2023 年以来，天宫空间站已进入常态化运营与科学应用的新阶段，通过连续的乘组轮换，不仅验证了各系统的长期可靠性，更在神舟十七号任务中首次完成了在轨舱外维修试验，修复了被空间微粒击中的太阳翼。作为一个高标准的空间科学平台，空间站内外部署了大量实验柜，产出了一系列科研成果，并规划在未来发射与空间站共轨飞行的“巡天”空间望远镜，以期在空间天文学领域取得重大突破。

四、未来展望：载人月球探测与下一代航天器

在完成“三步走”目标后，中国载人航天工程已正式规划了更宏伟的蓝图：载人月球探测工程。这项任务旨在实现中国人首次登月，并为建立月球科研站奠定基础。

（一）载人登月工程（2030 年前）

在完成空间站“三步走”战略后，中国载人航天工程已正式瞄准载人月球探测的宏伟蓝图，计划在 2030 年前实现中国人首次登月，为建立月球科研站奠定基础。为实现此目标，中国将采取创新的“双火箭发射”方案，即由两枚新型长征十号重型运载火箭，分别将新一代载人飞船“梦舟”和月面着陆器“揽月”送入轨道，二者在轨交会对接后再飞向月球，此方案有效分散了技术风险并提高了任务的灵活性。

（二）航天器的迭代与发展

为了支持未来更频繁、更经济的太空探索，中国航天正大力发展可重复使用技术，这将是航天器迭代发展的核心方向。该计划不仅包括使新一代载人飞船具备部分重复使用能力以降低任务成本，更关键的是正在攻关具备垂直起降能力的可重复使用运载火箭。这项技术的突破旨在将发射成本降低一个数量级，从而为未来大规模空间基础设施的建设和商业航天的发展提供决定性的支撑。

结论

从神舟飞船的研制，到天宫空间站的建成并进入常态化运营，中国载人航天工程通过三十余年的不懈努力，成功突破了再入返回、逃逸救生、空间交会对接、舱外活动、再生生命保障、大型在轨组装等多项世界级核心技术。这不仅是中国工业基础和科技创新能力的集中展示，更是中华民族“勇于探索、敢于创新”精神的具象体现。

随着空间站进入应用阶段，中国正向世界展现其开放共享的态度，并将太空资源用于服务人类命运共同体。未来，载人航天的步伐将从近地轨道迈向月球、火星等更深远的目标。中国航天人将继续秉持“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神，不断开拓人类探索宇宙的新边疆，为实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献宏大的太空力量。