神舟二十一號航天員乘組由張陸（中）、武飛（右）、張洪章（左）組成，張陸擔(dān)任指令長，3名航天員分別為航天駕駛員、飛行工程師和載荷專家（圖片來源：中國載人航天工程網(wǎng)）

2025年10月31日，神舟二十一號航天員乘組發(fā)射升空。在該乘組的三名航天員中，戴金邊眼鏡的張洪章博士引起了不少關(guān)注。他是繼神舟十六號航天員桂海潮之后，我國第二位進入太空的載荷專家。

公開資料顯示，張洪章是1986年出生的科研新銳，現(xiàn)在是中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、博導(dǎo)，2020年9月作為載荷專家入選為中國第三批航天員。

我國從第三批航天員選拔開始，對航天員進行了專業(yè)分類選拔，即除了繼續(xù)選拔航天駕駛員外，還選拔了航天飛行工程師和載荷專家。其中載荷專家屬于非職業(yè)航天員,通常是在從事空間科學(xué)研究及應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家中選拔，由專業(yè)的人干專業(yè)的事，可以早出成果，多出成果。

這類航天員攜帶特定儀器設(shè)備，在載人航天器上從事特定的科學(xué)實驗、搜集特定的研究數(shù)據(jù)等，并負(fù)責(zé)對自帶科學(xué)設(shè)備的管理、維護、維修，實驗設(shè)備操作，實驗條件控制，數(shù)據(jù)采集、整理和分析，還可與地面載荷指控中心直接通信。載荷專家一般在太空完成自己熟悉的科研任務(wù)后就回到原單位繼續(xù)工作了。

2025年08月28日神舟二十一號航天員張洪章進行植物培養(yǎng)訓(xùn)練 攝影：徐部

1 能上天的科學(xué)家的身份通常是載荷專家：

科學(xué)家一般是作為載荷專家上天工作。這類航天員具備特定專業(yè)領(lǐng)域背景、通過2.5年左右的航天訓(xùn)練，專門在太空完成地面上難以進行但又很重要的科學(xué)實驗與技術(shù)試驗任務(wù)，換句話說就是并非所有領(lǐng)域科學(xué)家都能滿足上天的條件。

載荷專家需要在某個科學(xué)領(lǐng)域有突出研究成果。例如，神舟二十一號乘組的載荷專家張洪章是高比能量電池技術(shù)研究學(xué)者，他自己設(shè)計的電源領(lǐng)域?qū)嶒烅椖繉⒃谏裰鄱惶柸蝿?wù)中搭載上行，旨在解決航天電源的關(guān)鍵技術(shù)問題。這一研究與他的專業(yè)背景緊密相關(guān)，也是航天領(lǐng)域的重要方向之一。另外，他還從事嚙齒類哺乳動物空間科學(xué)實驗等其他科學(xué)實驗。

2025年07月23日 神舟二十一號航天員張洪章(左)、武飛（中）、張陸進行設(shè)備維修訓(xùn)練 攝影：徐部

由于載荷專家的主要任務(wù)是利用太空微重力、強輻射等獨特環(huán)境，完成某項復(fù)雜、重要、在地面難以進行的前沿科學(xué)研究。所以載荷專家的選拔通常與具體航天任務(wù)掛鉤，例如，執(zhí)行空間生命科學(xué)實驗的任務(wù)，會優(yōu)先選拔生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家；執(zhí)行空間天文觀測任務(wù)，則側(cè)重天文學(xué)、物理學(xué)領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

因此，作為載荷專家的科學(xué)家要求他們既要具備深厚的專業(yè)科研能力，能獨立操作實驗設(shè)備、處理太空實驗數(shù)據(jù)，也要必須通過航天基礎(chǔ)訓(xùn)練，具備適應(yīng)太空環(huán)境（如失重、超重）和應(yīng)對應(yīng)急情況的能力。

2 能上天科學(xué)家需滿足三個條件

一是能完成只有依賴太空獨特環(huán)境才能推進的某項復(fù)雜、重要的科學(xué)研究。

例如：在太空開展基礎(chǔ)物理實驗（如驗證廣義相對論、研究暗物質(zhì)），對應(yīng)領(lǐng)域為天文學(xué)、天體物理、粒子物理；利用太空微重力環(huán)境，制備地面難以合成的高性能材料（如半導(dǎo)體材料、合金材料），研究材料凝固、結(jié)晶的微觀過程，對應(yīng)領(lǐng)域為材料科學(xué)、冶金工程、化學(xué)工程；研究微重力對細(xì)胞生長、基因表達的影響，探索長期太空飛行對人體生理機能的改變，對應(yīng)領(lǐng)域為細(xì)胞生物學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)等。

神舟二十一號航天員水下訓(xùn)練畫面（圖片來源：央視新聞截圖）

二是身體要達到“航天”標(biāo)準(zhǔn)。因為太空環(huán)境對人體的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)超地面，即使是側(cè)重科研的載荷專家，也需具備較強的身體耐受能力。

例如：要求身體能承受發(fā)射階段3～4倍自身重量和返回階段2～3 倍自身重量產(chǎn)生的影響；呼吸系統(tǒng)需適應(yīng)密閉座艙環(huán)境，對低壓、低氧環(huán)境有良好耐受性。需通過“前庭功能測試”（用轉(zhuǎn)椅、秋千等測試），避免在失重環(huán)境中出現(xiàn)嚴(yán)重的空間運動?。愃频孛鏁炣?、暈船）。沒有齲齒、慢性鼻炎、眼底病變等疾病。符合年齡、身高等基本要求。

2025年08月28日神舟二十一號航天員乘組武飛（左）、張陸（中）、張洪章進行植物培養(yǎng)訓(xùn)練 攝影：徐部

在身體條件、航天環(huán)境的耐受性和適應(yīng)性以及心理素質(zhì)方面，對航天駕駛員的身體要求最高，對航天飛行工程師的身體要求次之，對載荷專家的身體要求相對最低。對預(yù)備航天員的臨床醫(yī)學(xué)選拔分為三級，航天駕駛員要符合Ⅰ級；航天飛行工程師要符合Ⅱ級；載荷專家要符合Ⅲ級。但對航天飛行工程師和載荷專家的知識結(jié)構(gòu)、科研素質(zhì)、實驗?zāi)芤蟾摺?/p>

在年齡限制方面，載荷專家年齡上限放寬至45歲（我國第四批選拔明確為 30～45歲），而航天駕駛員仍維持35歲左右的傳統(tǒng)限制。這種分層標(biāo)準(zhǔn)既保證了關(guān)鍵崗位的高可靠性，又為專業(yè)人才提供了進入太空的機會。載荷專家的醫(yī)學(xué)檢查重點在于確保能適應(yīng)微重力環(huán)境，而非高強度飛行能力。

航天員訓(xùn)練使用的飛船模擬器（作者供圖）

三是通過了預(yù)備航天員的選拔后，還要能通過2.5年左右的訓(xùn)練期航天員選拔和半年到1年飛行乘組選拔，才能上天執(zhí)行任務(wù)?？茖W(xué)家成為預(yù)備航天員后并不能保證可以上天執(zhí)行任務(wù)，因為受檢查條件的限制，有些疾病或思想、身體、心理、訓(xùn)練成績等方面的問題只有在有一定生理和心理負(fù)荷的訓(xùn)練過程中才能暴露出來。例如，利用航天環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練，可以進一步了解預(yù)備航天員在這些條件下的耐受性。

訓(xùn)練期航天員選拔期間，載荷專家要學(xué)習(xí)航天器結(jié)構(gòu)、太空環(huán)境知識，掌握應(yīng)急救生技能，通過離心機模擬超重、水下模擬失重，適應(yīng)太空特殊體感；還要進行專項任務(wù)訓(xùn)練，包括反復(fù)演練實驗操作流程，熟悉太空實驗設(shè)備的使用邏輯，甚至需模擬“太空故障”，訓(xùn)練應(yīng)急處理能力（如設(shè)備斷電、數(shù)據(jù)傳輸中斷）；也要進行心理適應(yīng)訓(xùn)練、野外生存訓(xùn)練等。只有在訓(xùn)練全過程中考評合格的才能成為正式的航天員。

2025年8月18日，神舟二十一乘組在進行飛船程序訓(xùn)練（圖片來源：新華社/孔方舟攝）

航天駕駛員和航天飛行工程師的訓(xùn)練科目、內(nèi)容和要求基本相同；載荷專家的訓(xùn)練科目、內(nèi)容和學(xué)時較少。三類航天員在體質(zhì)訓(xùn)練、航天環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練、心理訓(xùn)練、救生與生存訓(xùn)練方面要求相同，但在基礎(chǔ)理論培訓(xùn)、航天專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練、飛行程序與模擬訓(xùn)練方面要求有所不同。在航天員入選飛行乘組后，同一乘組中不同類型航天員的訓(xùn)練內(nèi)容和要求是相同的。

在專業(yè)訓(xùn)練方面，航天駕駛員側(cè)重飛行程序與應(yīng)急處置，航天飛行工程師強化設(shè)備維修與系統(tǒng)管理，載荷專家專注實驗操作與數(shù)據(jù)處理。

2025年06月09日 神舟二十一號航天員武飛、張洪章在核心艙模擬器訓(xùn)練 攝影：徐部

科學(xué)家通過了訓(xùn)練期選拔后仍不是萬事大吉，還要通過飛行乘組的選拔才能飛天。飛行乘組的選拔是為某次航天飛行任務(wù)，從合格的預(yù)備航天員中選拔出最佳飛行乘員組。該選拔貫穿于某次飛行任務(wù)訓(xùn)練的全過程，直至發(fā)射當(dāng)天才結(jié)束，它不光評價每個航天員，還評價乘組整體效能。已上過天的航天員如要再次上天，需重新參加飛行乘組的選拔。

能上天的科學(xué)家，本質(zhì)是“科研能力 + 航天適配能力”的復(fù)合型人才，他們能利用太空環(huán)境解決地面科研難題；身體條件可耐受太空極端環(huán)境，具備長期在軌的生理與心理基礎(chǔ)；經(jīng)過系統(tǒng)訓(xùn)練，能將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為太空實驗的實際操作能力，甚至應(yīng)對突發(fā)情況。

最后，預(yù)祝神舟二十一號乘組順利完成半年左右的航天飛行任務(wù)。

作者：龐之浩 全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家

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