烟台，古时“烽火台”。明朝洪武初年，为防备倭寇犯境，当地民在临海北山设立狼烟墩台，发现敌情后昼则升烟、夜则举火作为报警信号，简称“烟台”。岁月更迭，沧桑巨变。烟台已经发展成为山东半岛东北部、环渤海经济圈重要城市和全国文明城市。山东航天电子技术研究所，就座落在这里。
山东航天电子技术研究所，是我国载人航天工程的重要研制单位之一，先后参与我国从神舟一号到神舟十一号、天宫一号、天宫二号等航天工程型号的研制任务，为确保航天员生命安全和载人航天飞行圆满成功发挥重要作用，荣获“中国载人航天工程突出贡献集体”。研制设备涉及环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等系统。在神舟七号任务中公司承担航天员出舱通信子系统和舱外航天服中70%电子设备研制工作。在天宫一号任务中，公司承担了医监医保、仪表照明、空间实验等相关设备研制任务。天宫二号飞行器研制方面，承担空间实验室热控、数管、仪表照明、空间技术试验、环控生保、医监医保、测控通信等系统60余台套产品研制任务。在载人航天任务中，承担的研制任务由最初的测控领域，到飞船环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等多个领域，并逐步拓展到舱外通信、航天服电子设备、医监医保、仪表照明、空间实验等领域。
飞船发射前的远程体检
――发射场测试无线转发系统
飞船发射前需要与火箭对接组装，然后，进行综合体检才能发射升空。此前，航天器与发射火箭都是在总装厂房组装后进行水平测试，在发射架竖起来后再次测试，如有问题就要再放倒拖回厂房维修。
从神舟一号飞船发射起，我国开始采用国际上先进的“三垂一远”模式，即实现航天器与火箭垂直组装、垂直测试、垂直转运和远程测试。在此过程中，火箭保持一个姿态不动，只要通过测试，运转过程不会有任何改变。而远距离测试发射控制模式则最大限度保持了火箭和飞船的状态不变，极大地提高了测试发射可靠性和安全性。“三垂一远”测试发射模式为世界领先水平。研究所研制的“飞船发射场测试无线转发系统”为实现“三垂一远”提供技术保证。系统中所采用的增益自调节、信道自分配、天线自跟踪等技术，都达到国内一流水平。
随着我国载人航天工程的逐步深入，系统中增加了海事卫星、中继卫星、GPS/GLONASS卫星、北斗导航卫星等作为飞船定位通信的辅助措施，神舟系列完成了国内在轨航天器首次使用这些卫星系统，为后续航天器定位通信提供了更多选择。远距离测试无线转发系统安装于北京航天城和酒泉卫星发射基地。先后参加了我国载人工程历次神舟飞船和天宫一号目标飞行器发射并圆满完成了任务。
太空行走的保障――航天员出舱通信子系统
在神舟七号载人航天飞行任务中，研究所承担航天员出舱通信子系统和航天服专项70%电子设备技术攻关研制任务。其中，航天员出舱通信子系统是在航天员进行出舱活动试验时用于出舱活动航天员与辅助出舱航天员、舱内航天员与地面人员间进行语音通话和数据通信的设备。航天员出舱活动通信系统由通信天线、通信处理器及舱外航天服遥测通信机组成，实现舱内外航天员之间、舱内外航天员与地面人员之间语音通信及舱内外航天员遥测参数下传。该系统首次采用空间CDMA移动通信技术，实现空间近场复杂环境下的可靠无线语音数据通信。
在载人航天工程第二步任务中，研究所技术领域已经拓展到医监医保和空间试验领域，涉及领域广、工作接口多、技术难度大，挑战更加严峻。包括用于航天员监测飞船运行情况、显示交会对接信息、接受地面邮件的仪表控制器；在交会对接中使用的主动标志“天宫一号”目标标志器；用于空间医学实验的失重生理效应装置Ⅰ和失重生理效应装置Ⅱ（细胞培养装置）、无创心功能测量仪，以及被称为“太空冰箱”的医用冷储箱等。
失重生理效应试验控制――航天医学空间实验设备
人一旦进入失重环境，身体发生各种变化，会产生诸多的不适应，这些变化被称为失重生理效应。在神舟九号任务中，航天员在空中进行了多项失重生理效应，用以研究人体在太空中会发生的变化，以便研究克服太空生活对人体带来的不良影响。其中包括513所研制的用于研究脑血流、脑点、眼动的失重生理效应实验装置Ⅰ和进行细胞培养的失重生理效应实验装置Ⅱ，以及试验控制单元等设备。
在太空环境中，航天员的血液会重新分配，下肢血量减小，头部血量增多，航天员的收缩压将升高，平均动脉压升高，静脉压也上升，舒张压则下降。这些失重效应会使得航天员的流体静压梯度消失，找不着方向感，所以在失重环境中，大多数航天员通常会发生前庭植物神经反应，引起航天运动病和空间定向障碍，出现恶心、呕吐、面色苍白、晕眩等现象，从而影响航天员的工作能力。为了研究航天飞行对人体的前庭眼动、心血管及脑高级功能影响，同步检测动脉脉搏波、静脉脉搏、脑电和眼动，在天宫一号，我国首次研究了一种微重力环境下进行的系统（人体）生理学研究实验航天医学空间实验设备，这就是失重生理效应实验装置Ⅰ。
失重生理效应实验装置Ⅱ是我国研制的第一个正式上天的全自动细胞培养装置。设备由失重生理效应实验装置Ⅱ本体和细胞培养子模块两部分组成，失重生理效应实验装置Ⅱ本体随天宫一号发射升空，细胞培养子模块跟随神九发射，由宇航员携带进入天宫一号并安装在失重生理效应实验装置Ⅱ本体中开展医学细胞培养实验。失重生理效应实验装置Ⅱ用于进行失重生理效应防护的细胞机制研究，主要功能是在空间飞行时提供维持细胞正常生长的环境，实现细胞的培养和固定，采集部分细胞生长图像及生长环境参数；目的在于探索讨论失重条件下，细胞因子对细胞的调节作用，将解决细胞培养回路中多种试剂时序加注难题，聚焦微重力对细胞形态、结构、细胞骨架、基因表达和相关功能及其分子机制影响，为针对关键的细胞信号分子开发相关的靶标药物及制定防护措施奠定基础。
航天员的健身器
――骨丢失对抗仪
在失重环境中，作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨压力骤减，同时，肌肉运动减少，对骨骼刺激相减弱，骨骼血液供应也相应减少，导致骨质大量脱钙并经肾脏排出体外，这就是所谓的空间骨丢失。空间骨丢失，是最令航天医学专家头疼的航天员健康问题
研究所专门为航天员设计的“健身器”骨丢失对抗仪，也叫“对抗骨质疏松的仪器”，是保证在太空飞行中的航天员身体健康的仪器之一。骨丢失对抗仪通过敲打人体小腿部位相应穴位，刺激骨骼、改善血液循环，对抗骨质疏松，保障骨骼健康。
目前，研究所已利用这项科研成果研制开发出一套民用级保健治疗仪器，适用于不同人群。经过试验，该仪器可促进骨骼合成，有效抑制骨质疏松发生，治疗并抑制各种原因引起的骨质疏松症状，同时加速血液循环，促进新陈代谢，对消除疲劳有良好辅助作用。航天员的保健员――无创心功能测量仪
科学家通过对航天员的心血管功能测试采用连续、动态和无创记录动、静脉波信号的方法，采集左右心功能、体肺循环血液动力学和心血管调节变化数据，开展心血管系统功能的综合研究。
513所研制的无创心功能监测仪，主要通过无创检测航天员的每搏血压、每搏量和血氧饱和度等生理参数，定期监测航天员的身体状态，被称为航天员的健康保健员。
当航天员在太空工作生活的时候，地面的工作人员可以通过无创心功能检测仪在第一时刻了解航天员的身体状态，航天员可以通过仪器上的指示灯了解仪器的工作状态。因为每个航天员的生理参数有差别，在地面时，科研人员就根据每个航天员的生理参数对仪器内部的参数进行了标定，航天员操作对应按键选择检测对象数据录入，比如按键A代表景海鹏，按键B代表刘旺，按键c代表刘洋。每个航天员必须使用与他相对应的按键，以保证测量数据准确、可靠。
卫星工程“最强大脑”
――星载计算机
计算机是一个系统的大脑，卫星飞船也不例外。星载计算机产品作为研究所的“拳头产品”，已成功应用于我国载人航天、导航、遥感、通信等重点卫星工程上。
在天宫一号和天宫二号上，研究所计算机产品应用于热控、仪表照明、空间技术试验等分系统，作为“最强大脑”，有力保证了各分系统正常运行。其中，仪表控制器是我国第一款用于航天的PowerPc高性能计算机，是天宫二号目标飞行器仪表照明分系统的核心计算机；热控分系统控制单元、温度控制器等设备是飞船“太空空调”的重要组成部分，相当于热控分系统的神经中枢。
研究所研制的通用计算机是空间技术试验分系统的核心计算机，为后续空间站维修工作提供在轨验证和技术积累。
天地对话一线牵――无线话音系统
在天宫二号飞行器上，还搭载513所自主研制的无线话音设备。神舟十号航天员王亚平正是全程通过无线话音设备与地面课堂师生进行互动交流，全程40分钟授课时间，通话质量良好。该系统采用民用通信技术较为成熟的蓝牙通信技术，在点对点传播的基础上实现航天员间无线通话及航天员与地面通话，并可同时使用无线语音设备进行话音通信，解决了航天员在语音通信中无法在空间实验室内任意活动，以及在飞船停靠期间航天员在轨道舱无法与地面通话等问题，提高了航天员在轨工作方便性。
【关键词】：航空摄影；数码技术；精度
中图分类号：P231文献标识码： A 文章编号：
在近几十年里，我国测绘行业发展迅猛,但是由于社会的迅速发展各个行业对空间信息数据的需求不断增大, 传统的地观测技术作业方式落后, 机械自动化、智能化程度较低等原因阻碍了航空航天测绘的发展，由于技术匮乏等原因，国内大量的航空摄影测量仍然依靠进口的航空相机,不仅价格昂贵,胶片动态范围小，摄影质量低，而且还要通过复杂的工艺进行胶片影像数字化等缺点，影响着航空摄影行业的进步。小型数码相机的应用则进一步解决了这些问题。小型数码航空摄影测量技术具有机动、快速、安全等优势而受到广泛关注，更有一些日趋成熟的信息智能技术和航空技术的发展，其性能和应用也日益完善，并广泛应用于地质环境与灾害勘察、地形图更新、海洋和林业草场监测以及农业、水利、电力等领域。
一、简述小型数码航空摄影测量技术
小型数码航空摄影测量技术是结合了航空、自动化控制、无线电、地理信息及定位系统等许多技术，主要应用无人驾驶飞行器。此技术 通过数字遥感设备获取地面多光谱和高分辨率的影像数据， 经过数字化处理和整理后，根据各种行业需求测绘产品的一种测量技术。通过遥感和定位及信息自动化控制等微电子通信等其他技术的应用，建立一套高分辨率、高精度的定位数据快速获取系统。这种系统能够实现数字化和智能化，重量轻、体积小、自动化程度高，控制精度强， 具有快速实时调查监测等能力，是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速获取系统，大大扩大了无人飞行器和先进航空测量技术的应用范围和领域， 将成为军用和民用的主要技术之一。[1]
二、 小型数码航空摄影测量系统组成部分
1. 遥感技术
遥控飞机的运用为微型航空遥感提供了方便的操作以及提供了高效的平台。此技术可根据不同的需要选择不同的类型平台。用于空中平台的有遥控飞艇、直升机、伞翼机等。遥控飞行技术在现实的实践中容易实现，由于其种类较多、抗风能力比较强，成为应用最广泛的无人驾驶飞行器。另外一种固定翼型无人机也是容易实现的，但是由于起降需要空旷的场地，受到这种限制，因此固定翼型无人机比较适合林业和草场、海洋环境、矿山资源监测以及土地利用监测和水利电力等领域的应用。而关于无人驾驶直升机的技术，优势是能够定点起飞，虽然对起降场地要求不高，但是其结构相对较复杂，操控难度也较大。其次，无人驾驶飞艇系统操控相对于无人驾驶直升机比较容易，而且安全性较好，适合在城市地区和地形复杂地区进行使用和勘测。最后是无人驾驶飞行器，其结构简单且使用成本低，不仅能完成其他飞行器可以完成的任务，更可以完成危险区域的勘测和侦查等等。在经过长时间的研究和开发，飞行器中的遥感设备对专业数码相机的需求不断增加，对遥感影像的需要不断加速、实时获取与应用的技术。[2]
2.飞行过程中的控制系统
飞行控制系统由计算机系统以及电源管理系统等多功能技术组成， 在实现对无人驾驶飞行器高度、速度、航线及航向的精确控制之余，还有利于更精确地测量和勘测情况，通过数码相机、摄像机、监视器、天线等测量工具的运营，获取测区遥感影像和视频图像。
3． 数据处理系统
对现实飞行测量器中存在影像数据多等棘手问题，要求对相机进行检测，需要使用数据处理软件对其进行处理。这就需要一些关键性的技术。首先是在无人飞行的航程中利用摄影密度设计，并且根据成图比例尺以及相机幅面和飞行精度等因素进行航线的设计，于此同时提高摄影的密度。其次是小型数码摄影技术。在现今这个科学技术发达的社会中，目前市场上可提供航空测量的小型数码航空测量数字相机是很有限，而且更由于数码相机所摄影的图像幅度小、没有框标等特点，为使获取的遥感影像能够满足大比例尺和航空摄影测量的精度要求，这就需要对小型数码相机额精确度进行严谨的校对和检验。此外，还需要对获取的影像的处理方法制定相应的技术方案和应对措施。比如说小型数码航空测量技术在油田中的运用，可以通过获取障碍区的真彩色摄像图，代替传统的地形图，同时也可以用于油田土地的综合管理、监控和规划，有利于油田作业效率的提高，和对油田中的情况进行密切的联系和关注，对高效利用油田资源有着重要的影响和作用。
三、小型数码航空摄影测量系统的优点[3]
1.利用现代先进的数码相机，其相机焦距短, 分辨率大, 基本要求能够满足航空测量的要求，精度较高且飞行高度低,能够满足在拍摄测量过程中对高度要自由移动要求。
2． 由于作业的动态范围宽，航高低,这就让摄影测量工作可以在较恶劣的天气环境下进行测量工作，比如说可以在云层厚和在轻雾天的环境下通过调高相机的感光度进行拍摄，相比传统的相机和技术有了较大的进步和提高。
3． 相片可以伸缩变形，也不会因为压平过程中产生的误差导致的无法相对定向，这也就允许影像边缘也可以投入使用，这也提高了摄影影像的利用。
4． 数码相机相比与传统的相机，有一个明显的优点就是影像无需到专业的照相馆进行冲洗和扫描, 而且相比进口的航空数码相机产品成本降低，有利于节约缩减成本的使用。比如超轻型飞机的起降场地是较自由的，无论是草地或是土地路都可以进行。在超轻型飞机进行摄影的过程中，可以不用担心胶卷或是曝光的问题，进行摄影工作，也有利于工作的顺利完成。
5．数码航空摄影测量的中心理论严密, 分辨率高,精度高。
三、结束语
综上所述, 小型数码航空数码相机的应用将为我国的发展带来重大的影响，必将为航空摄影测量技术的发展和创新带来一次全面的发展和改革。
参考文献
【1】张祖勋. 航空数码相机及其有关问题［ J］. 测绘工程，2009，l2（4）.
1相关研究现状及发展动态
基于上述简要分析，影响航天器安全可靠运行的因素很多，但按其来源及影响过程大致可以分为3大类：事故或故障、状态异常变化以及空间环境变化．围绕上述3个方面，简要述评相关领域的国际研究及其进展．
1．1事故调查与故障处置
航天工程系统的事故与故障是影响航天器安全的主要方面之一．据资料统计［2］，1995年底之前，美国和前苏联的249次载人航天发射飞行，出现重大故障166起，1965—1990年，25年间国际卫星组织200多颗地球同步轨道通信卫星和广播卫星，发生的严重故障就多达350余次．近年来，尽管航天器材料、制造、工艺、控制和管理等技术都有显著发展，但国际国内航天界依然故障不断，损失和影响巨大．能否准确查明航天器在轨运行过程中出现的各种事故或故障，及时发现航天器运行过程中隐藏的危险苗头或可能发生的故障，有效地防范后续类似故障发生，或正确地对当前的故障实施有效处置，对保障航天安全至关重要．相关技术的探索和研究一直受到国际学术界和工程界的高度关注．在20世纪40年代或更早，航天器出现之前，人们就为航空器安全运行大伤脑筋，并开始探索飞机运行过程安全管理．飞机出现后的半个世纪历程中，由行过程故障和灾难成为影响航空安全的头号杀手，各航空大国高度关注并着力开展事故调查研究．20世纪30年代，美、英等国花费大量人力和财力加强对重大飞行事故的记录和调查，英国于1937年专门成立航空事故调查组，1944年英国皇家空军还专门成立飞行安全机构，负责军用飞机的重大事故调查，《飞行安全》杂志同年在美国创刊，推进了航空安全事故的调查与分析．二战后至20世纪60年代中期的20多年时间里，美、英空军在不断完善事后追究式的事故记录、调查和分析方法．例如，利用事故调查和分析得到的信息，探究引发系统发生事故的可重复性或共性起因，研究和建立纠正措施，以期从源头上防止类似故障再次发生．这种间接性“事故预防”式处理思路改变，对后续事故的预防带来的效果有明显改进．例如，1955年美国启动“先驱者”号地球卫星计划，进行的11次试验中，发生了8次事故，仅有3次发射成功，其主要原因恰是没能很好地吸取之前经验教训，进行防范，事故预防或预案措施不力，以前出现过的零部件质量控制不严、系统关键部件没有保留设计余度等共性问题一再发生．鉴于此，在随后“大力神”火箭和“双子星座”飞船计划实施过程中，吸收“先驱者”计划的经验教训，采取更严格的事故预防措施，严控质量关，并对导航和供电等关键子系统都采用双余度设计，一系列故障预防措施保证了后续“大力神”火箭在14次飞行试验中仅发生2次事故．这种建立在对历史事故调查和分析基础上的事故预防模式［3］，对探索基于数据挖掘和典型故障案例的航天安全技术有重要的参考借鉴价值．这一阶段形成的事故调查分析法，被美国NASA和欧空局等继承并沿用至今，并推广到航天安全领域．例如，2007年Hubble望远镜故障调查和2010年欧洲对“阿丽雅娜5号”火箭故障调查等，都显示了事故调查法的重要性和实用性．但是，对航天器的安全运行管理而言，由于航天器部件多、结构复杂、功能多样、运行环境千变万化、控制操作遥不可及，事故调查与分析工作无疑要远比飞机故障调查艰难得多．当然，无需讳言，事故调查法本身固有的弱点，譬如事后分析模式不可能用于事故预防，调查分析过程通常持续时间跨度长，存在时间滞后等局限性也一定程度上影响了其时效．20世纪60年代，伴随着系统论和系统思想的提出和广泛被接受，系统安全作为一种新的安全管理思路和模式，受到航空航天领域的关注．20世纪60年代初期，美国空军“民兵”洲际导弹的研制首先引入系统安全原理，并颁布“空军弹道导弹系统安全工程”等军用规范；1969年7月，美国国防部制定“系统及其有关分系统、设备的系统安全大纲”作为军用标准MIL－STD－882，明确规定了系统安全管理、设计、分析和评价的基本要求；NASA在参照MIL－STD－882标准的基础上，于1970年颁布面向航天工程的“系统安全”标准NHB．1700．1（V3），并在“阿波罗4号”发射失败后全面采用系统安全的思想，对后续“阿波罗”计划进行了包括故障模式、故障影响及其危害性分析和故障树分析在内的系统安全分析，严格的安全性设计与评价，定性与定量相结合的风险评估，以及全过程的质量管控，收到了好的效果．NASA的“阿波罗”飞船飞行安全程序负责人Lederer曾明确指出，系统安全覆盖了风险管理各个方面，远远超出了设备硬件及与之关联的系统安全工程过程［3］．伴随着系统安全标准的全面贯彻和实施，NASA分别于20世纪70年代末和80年代中期又颁布NHB．5300．4（ID－2）“航天飞机的安全性、可靠性、维修性和质量条例”以及NHB．1700．1（V7）“系统安全手册”．另外，欧空局在“使神号”航天飞机计划中，吸收美国在系统安全方面的成功经验，也制定专门的安全性设计分析与管理程序．纵观美国和欧空局的做法，可明显感觉到系统安全的核心是系统的思想和系统工程的方法．采用系统工程技术，将航天器从设计、发射、测控、管理到最后变成空间垃圾的完整过程作为一个不可割裂的航天器生命周期，将保障安全贯彻在航天器全生命周期的各个阶段、各个环节，在系统的全寿命周期中都必须识别、分析和控制危险与灾变．这种面向系统生命过程的系统安全工程技术和方法，对保障航天器在轨安全运行无疑是有帮助的．20世纪70年代以后，故障检测、诊断与处理技术研究成为跨多个学科的持续性研究热点，同时也逐步成为系统安全技术关注的核心内容之一，既有明确的带共性的研究目标，又有大量兼具基础性和应用性双重特征的科学问题，逐步形成较为复杂的研究体系和多学科知识融合的研究群．在故障检测与诊断（FDD）技术研究方面，自1971年前后Beard和Britov分别提出基于解析冗余的FDD这一创新思想，突破早期设备FDD依赖硬件冗余的局限性之后，经40多年持续发展，现已基本形成的体系：按研究内容分，包括故障在线检测、影响分析、朔源定位、时间推断、幅度辨识、模式识别和反演推演等；按技术手段分，包括基于冗余法（物理、解析、信息、知识冗余等）、关联分析法（故障树推理、Petri网、有向图、等价关系、等价空间）、信号处理法（特征分析、残差分析、检测滤波／观测器、统计诊断、模式识别等）和仿真对比法等；按研究领域分，有设备／装备、过程和流程FDD等；按时间关系分，有在线、离线FDD和故障预测等；按量化程度分，有定量和定性FDD等［4－8］．并且，大量学者结合不同应用背景，进行了卓有成效的开发应用，例如，航天工程领域，美国在饱受“阿波罗”登月工程期间的系列重大事故困扰后，NASA和美国海军研究室成立机械故障预防小组，在卫星故障的机理分析、在轨检测、诊断、预测等方面取得大量卓有成效的研究成果；美国HRL实验室的PeteTinker等建立卫星快速类比推理系统，结果显示可达到80％的准确度；德国Maieijvic在20世纪90年代初就开发了基于模式识别的故障诊断专家系统，用于对液体火箭发动机的故障诊断；法国马特拉空间系统中心Dinh等开发基于案例推理技术，建立协助卫星测试期内应对突发性事件的故障诊断系统，分析异常事件成因，能够在异常事件发生时提取事件特征并与相关的历史类似事件检索匹配，融合案例推理、规则推理与模型推理等技术形成一个混合知识系统推理核心，并在异常事件发生时自动生成基于多推理技术融合的诊断方案；国内在测控过程的安全监控、基于系统仿真的FDD［6］和容错设计等方面也有卓有成效的研究进展．在故障处理技术研究方面，典型方法有故障硬处理和软处理两大类．其中，硬处理的常规方法包括故障设备修复、备件替换和故障系统组成的重构等，例如，设计航天器自主自组装可重构模块［8］、采用多Agent优化方法等实现多体航天器重构［7］、建立适当形式的混合控制策略［9］实现将多体航天器从一种形态改变到另一种形态，并使系统达到新的稳定状态等，都不失为可尝试的技术途径；软处理的典型方法包括功能重置、功能降级与被动容错等．无论是硬处理还是软处理，通常是建立在模块设计或一定形式冗余基础上的，冗余是实施故障处置的基础．面向航天工程的冗余技术，途径很多，如物理、结构、时间、数据、解析和知识冗余等．适当形式的冗余，可以为选用合适方式进行故障处理（特别是容错处理）提供有利条件．所谓容错，顾名思义就是要求处理手段能容允系统已经发生或正在发生故障，至少不会因为系统故障而发生功能失调或算法崩溃．具体地，在系统或部件发生故障的情况下，仍可利用冗余资源将制定的控制策略、处理流程、软件算法等继续完成．容错处理技术核心就是防范故障和避免非致命性故障带来的不利影响．基于冗余的容错是一种先进理念和提高系统可靠性的先进技术，通过合理的系统设计，使系统在出现某些局部故障时能借助“冗余”实现对故障进行有效处置．容错技术通常可以分为主动容错和被动容错两大类．主动容错大多是以故障检测与诊断为基础，通过对系统进行适当形式重构，达到避免或削弱故障影响的目的［10］；被动容错主要是基于有界影响分析与设计、鲁棒控制、补偿技术和完整性设计等方法，使被控系统对某些类型故障或某些环节故障具备不敏感性、完整性和免疫性［10－11］．近30年来，冗余与容错处理的思想在美国和俄罗斯等航天大国得到广泛应用．例如，美国曾大力研制可用于控制航天器飞行的容错计算方法和容错机，对可靠性要求高的系统用双重、三重、四重甚至五重冗余；前苏联“联盟”TM型载人飞船上也曾使用了三重冗余的主电气系统以及双重冗余的气动液压管路和生命保障系统．至行器故障的容错处理技术，美国NASA的专题技术报告［12］介绍了多个成功实例：一是故障检测和容错计算技术在空间试验室、空间飞船、Hubble望远镜、Galileo卫星、Landsat－7卫星，以及A320和波音777飞机等航天、航空工程中应用情况；二是容错计算等技术在Landsat－7卫星试验中的应用情况，容错系统可进行72h自主安全模式的操作，能满足卫星任何单个部件故障恢复的处理需求，并具备危险分析能力；三是A320飞机飞控等多个子系统进行了容错设计，机上计算机系统具备运行自检功能，若各通道之间的差异超出门限值则隔离自检，并自动地从已检出问题的计算机控制对象切换到另一个，显示了良好的工程价值．此外，在提高航天器在轨运行过程可靠性与安全性方面，“挑战者”号航天飞机爆炸后，促使NASA重新考虑原来的可靠性管理方法有效性，加强对卫星在轨可靠性管理的研究．1991年，美国国防部颁布标准《综合诊断MIL－STD－1814》，作为提高新一代卫星可靠性和降低使用维修费用的重要途径，标志着美国卫星可靠性管理研究进入了一个新阶段．近年来，NASA专家还提出了以可靠性为中心的维护（RCM）和可靠性／可维护性／可用性（RMA）方法，以提高卫星在轨运行可靠性．由于拥有低轨运行的航天飞机并参与了国际空间站工程，NASA据此提出建立在轨诊断维修基地（ORB）的系统可靠性管理构想，该构想把航天飞机和轨道空间站作为维修低轨道故障卫星的基地．
1．2状态监控与健康管理
本节所谓状态是一个相对广泛的概念，包括航天器在轨运行状态（如轨道位置、空间姿态），航天器构成部件或子系统的工作状态（如是否正常工作、是否功能衰减），航天器运行趋势，以及航天器各系统或结构部件所处寿命阶段．评估在轨航天器所处状态、分析其运行过程的状态演化趋势、预测其未来时刻状态变化、预估其故障后的剩余寿命、监视与诊断其运行过程及可能的异常变化，不仅是保障航天器按照预期目标安全可靠运行的前提，也是保障航天安全的技术基础．状态监控的核心技术是异变检测．异变检测又称变化检测，是检测和分析系统在其运行过程中发生变化，以及变化的发生时间、部位、表现形式、作用方式和影响大小等相关问题的一门新兴学科．异变检测的理论最早可追朔到20世纪50年代中期Page等［13－14］的奠基性工作，但作为一门独立学科则应归功于1993年Basseville和Nikiforov在专著《突变检测———理论与应用》中建立的系统性框架和精巧的研究思路［15］．异变检测技术应用面很广，诸如设备运行过程的状态检测、计算机集成制造系统的有条件维护、生产过程质量控制、复杂系统实时监控、核电站安全保障、运载火箭安全控制、载人飞船安全管理、导航系统监视、气候与环境变化监测和预报、地震等灾变预警、人体病理检查、图像边界确定和控制系统故障检测等，都可以在变化检测的框架下探索和研究．最近10年多来，变化检测的理论研究和应用开发一直受到国际统计界和控制工程界广泛重视．国内关于异变检测的技术研究，起步于2000年前后系列文献［16－20］系统地对系统输出、输入－输出和输入－状态－输出等3种不同情形展开研究，并建立了在线检测、幅度估计和突变时间辨识等一系列新方法和算法，提出的“安全管道”设计等方法突破了门限监测模式的局限性，初步实现了门限内异常变化的在线监控．但是，从总体上看，仅处于起步阶段，见诸报道的研究成果大多混杂在故障检测与诊断技术文献中；另一方面，故障检测与诊断领域的大量研究成果中，也有相当部分属于过程与数据异变检测的范畴．健康管理是近30年基于管理工程发展起来的研究热点之一．美、俄等航天大国为保障航天器安全和满足在轨卫星运行管理需要，采用系统分析、管理工程、信号处理和风险评估等多种不同方法与技术，围绕着航天器的运行管理问题，对状态评估及相关问题进行了系统研究，提出和形成了包括趋势分析、过程监控、寿命预测、状态预诊和健康管理等在内的一系列新方法与技术，人们将上述研究统一在健康管理这一研究框架下，形成了有一定影响度和参与度的研究方向．广义的健康管理是一项多功能聚成的综合分析与评估技术，包括了趋势分析、过程监控、余寿预测、影响分析、异变预警、健康状态分析与评估、风险分析与综合管理等作为其重要构成部分的综合性技术，核心是基于智能系统的预诊，从反应性定期维护转向在准确时间对准确部位进行主动的准确维修，借助各种算法（如Gabor变换和FFT变换）和智能模型（如神经网络和模糊逻辑等），预测、监控和管理飞行器状态，实现由事件主宰式事后／定期维修转向基于状态与健康状况维护．健康管理技术较早用于直升机系统，例如，美国海军有综合状态评估系统、P－8A多任务海上飞机有飞机健康监测系统、陆军有诊断改进计划、NASA第2代可重复使用运载器有飞行器综合健康管理系统、航空无线电通信公司飞机状态分析与管理系统近20年来，健康管理技术被推广应用到航天器安全运行管理中，发挥越来越重要的作用．20世纪90代中期，NASA在戈达德航天飞控中心、休斯敦任务控制中心、马歇尔航天飞控中心等建立具有卫星健康状态综合分析、状态评估、寿命预测、降级运行策略分析制定等功能的在轨卫星运行管理系统；俄罗斯借助自身在健康监控技术方面的先进技术和丰富实践经验，Katorgin等开发了大功率液体火箭发动机RD－170健康监测和寿命评估与预测系统，Vasilchenko等开发了“暴风雪”号航天飞机轨道实时自动监测、预测系统，并向航天员提供可视化信息，便于其监测和控制航天飞机运行状况．近10多年，NASA通过在轨卫星运行管理系统实时对在轨航天器健康状态进行综合分析、评估、寿命预测、故障预防预警，并对已丧失部分功能的在轨卫星采取合理、有效的测控，有力地保障了在轨航天器的稳定、可靠运行，充分发挥在轨航天器应用潜能，取得了巨大效益．近年来，美国投大量资金用于研制集成健康管理系统（IVHM），包含机载健康管理分系统和地面健康管理分系统（IGHM），机载健康管理分系统负责实时监视和管理航天飞机的运行状态，对异常现象进行本地诊断后，诊断结果连同其他信息下传至IGHM，该系统则依据航天器下行健康信息，进行远程专家会诊，诊断结果用作航天飞机机载诊断系统诊断结果的补充和校核，连同处理策略被回传至航天飞机，整个IVHM系统实际上是一系列使航天器健康管理行为自动化工具和过程的集合．据资料介绍，IVHM系统的投入应用，使航天飞机飞行风险降低了50％，运行预算降低了1／3．
1．3环境监测与碎片规避
复杂多变的空间环境也是影响航天安全的重要因素．本文所谓的环境不仅包括航天器运行过程依存的自然环境，也包括长期航天工程产生的外在环境以及航天器本体的内部环境．文献［21］中指出，空间环境对卫星等各种航天器安全运行带来的潜在威胁和影响是不可忽视的，根据统计卫星故障的40％与空间环境有关．例如，对于高轨道航天器，高真空度环境的压力差效应可能会导致机载设备因外压力的剧变而变形、损坏、泄露，美国第一颗航天飞机爆炸致7人罹难的事故，就是因泄漏引发爆炸造成的；对于低轨航天器，低真空范围的放电效应和辐射传热效应，会直接影响到航天器安全运行．另外，太阳辐照、太阳风暴、空间碎片也无时不威胁着航天器在轨安全运行．例如，2010年4月，国际通信卫星组织Intelsat公司“银河－15”卫星故障，就是因4月3日—5日期间太阳风暴引起的［22］，类似事故还多次发生在国内外不同卫星上，如1998年“银河－4”卫星．至于空间碎片引发事故和灾害性事件以及对卫星通信系统的破坏性影响，更是司空见惯．对于空间环境异常变化对航天安全的影响和空间碎片对航天器的威胁，从安全技术的角度必须区别对待．环境扰动是不可控的，其影响与危害多采用提前预测和区别性防范．对太阳及空间环境变化及其对航天器影响，美、俄、韩等国家多位学者围绕太阳活动周期性、地磁活动、辐射带电子通量模型AE－8和离子通量模型AP－8及改进南大西洋异常区检验、大气密度影响和空间环境对航天器安全运行的影响等，从不同角度进行了多项研究［22－23］．并且，为研究和利用空间环境，多个国际组织在全球各地布设了广泛的地面站（如NOAA空间气象预报中心和NWRA／SWS）与天基观察网（如美国行星际、地球同步轨道、中轨、低轨等不同轨道天基空间环境监测系统），监视太阳活动、行星际扰动和近地空间环境扰动．对大量存在于太空中的各种碎片或垃圾，多采用提前预示和及时规避等方法，防范其威胁航天器的运行安全，国际学术技术界对此有大量研究，通过数学模型或数学方法描述空间的分布、运动和物理特点，建立可用于预示确定域10年内空间碎片分布和碎片数量的短期碎片环境状态模型和预示空间碎片10年以上环境演变数学模型，采用屏蔽防护和规避机动等不同的方式规避其对航天器安全运行的威胁．其中，屏蔽防护法是采用屏蔽方式对微小碎片进行防护；规避机动法则是对直径大于10cm的大型空间碎片进行碰撞规避．规避机动决策方法，主要有Box区域判定方法和基于碰撞概率法等．Box区域判定法通过定义航天器周围警戒区域和规避区域，用以判断航天器与空间碎片之间的距离是否构成碰撞危险，进而采取相应对策，属平均方法，偏保守；碰撞概率主要考虑两目标交会时的位置、速度、几何关系以及危险目标的位置／速度的不确定性以及误差协方差矩阵等信息，当碰撞概率大于黄色门限时，在机动动作不会对主要任务和有效载荷造成冲击就进行机动规避．空间环境研究是一项长期的研究工作，特别是空间环境对航天器的安全可靠运行方面，需要长期地观察数据的积累．
2几点思考
关键词：载人飞船，空间站，空间实验室，空间交会，空间对接
中图分类号：N04；V2文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2016.06.011
Abstract：This article explains the basic concepts of manned spaceship and space station， introduces the basic theories and control methods for orbital rendezvous and docking system. Furthermore， the article also makes a brief description of the technical features and development of orbital rendezvous and docking of Chinese manned spaceship with space station， especially points out the significance of rendezvous and docking technology for Chinese manned space project.
Keywords： manned spaceship， space station， space lab， space rendezvous， space docking
引言
2016年10月17日7时30分，酒泉卫星发射中心发射塔架上，一团明亮的尾焰从长征二F遥11运载火箭下方喷薄而出，火箭缓缓上升，迅速加速，冲出大气层，直奔预定轨道。在火箭头部的整流罩内，容纳着神舟十一号载人飞船和本次任务航天员景海鹏、陈冬。10月19日凌晨，神舟十一号飞船与在轨运行的天宫二号空间实验室实现自动交会对接，景海鹏和陈冬进入天宫二号，开始为期33天的中期驻留任务。驻留期间，两位航天员将进行数十项科学实验，同时也为中国航天员在轨中期乃至长期驻留积累科学数据与实践经验。神舟十一号与天宫二号的对接和航天员驻留任务，标志着中国神舟系列飞船和空间实验室技术已经成熟，具备了保障航天员中期驻留生活和工作的能力。
中国载人飞船的名称“神舟”，蕴含着中华民族的文化、历史特色，表明这是一艘神圣的船、神奇的船、13亿神州的船，同时能够体现航天器的功能或用途，字面上就能了解这一航天器是飞船[1]。中国空间实验室的名称“天宫”，同样具有浓郁的民族特色，寄托华人无限憧憬。“天宫”即“天上宫殿”，很容易和“空间实验室”“空间站”这些概念联系起来[2]。究竟什么是载人飞船？空间站与空间实验室有何区别？交会对接是如何进行的？本文对载人航天交会对接相关术语解读如下。
一载人飞船是什么
载人飞船（manned spacecraft）是能保障航天员在外层空间生活和工作以执行航天任务并安全返回地面的航天器。载人飞船可以独立执行航天任务，是目前最小的一种载人船天器，仅能往返使用一次，在太空轨道上一般能单独飞行数天到十几天，也可作为往返于地面和空间站之间或地面和月球以及地面和行星之间的“渡船”，还能与空间站或其他航天器对接后进行联合飞行[3]。载人飞船通常借助运载火箭发射进入太空，绕地球轨道运行或进行轨道机动飞行。从结构上看，载人飞船一般分为轨道舱、服务舱和返回舱三个部分。轨道舱是航天员在太空任务中工作和生活的空间，这一部分具备功能完善的生活保障系统，并拥有各种观测仪器和通信设备。返回舱也是密闭座舱，它能耐受再入大气层时气动加热产生的高温，依靠巨大的减速伞系统和反冲火箭进行减速，保证航天员安全返回地面。在飞船起飞和再入大气层阶段，航天员都处于返回舱内。服务舱也称作仪器设备舱，它的内部装有电子设备以及环境控制、推进系统和部分通信设备，此外还装有变轨发动机和燃料贮箱等。服务舱外部还装有用于产生电能的太阳能电池帆板。
二空间站和空间实验室的概念和区别
空间站（space station）通常也被称作轨道站或轨道空间站，它实际上是一种能够支持乘员长期逗留的在轨运行的航天器，也可以理解为一种在特定高度轨道上运行的“载人卫星”。空间站一般具备两个基本条件：首先具备能支持乘员长期在轨逗留，满足工作和生活的各种功能需要；其次必须具备作为目标航天器的交会对接能力，这样载人飞船和货运飞船才能与空间站实现对接，实现航天员的轮换和物资的补给。
空间站不同于普通的载人飞船，它一般不具备主推进系统，也不具备再入着陆系统（紧急情况下供乘员逃生用的飞船除外）。
空间站是重要的航天研究平台，也是航天研究重要的基础设施，它可以用来研究长期太空飞行对人类身体机能的影响，可以从事大量和长期的太空科学研究实验，这样的太空实验条件是任何其他航天器都难以提供的。现代空间站多采用多舱室结构，即以核心节点舱为中心，周边安装多个功能舱组成联合体，实现长期在轨运行和工作。迄今为止单次太空任务航天员在轨驻留最长的纪录是：俄罗斯航天员瓦列伊・波利亚科夫在“和平”号空间站上停留了437.7天。
空间实验室（space laboratory）尚没有明确的定义，它是为了发展空间站，从载人飞船过渡到载人航天基础设施的试验性航天器。它强调功能，可能是一种空间站，也可能作为空间站附属，或航天飞机搭载的空间设备。迄今为止，中国先后发射过两个具备空间实验室特征的航天器：天宫一号和天宫二号。
天空实验室（Skylab）原本是美国发射的第一个空间站，从1973年一直运行到1979年。如今天空实验室被航天界看作是空间站技术的重要实验平台，也是迈向成熟空间站技术的重要关口。美国1973年利用“土星”V号运载火箭发射的天空实验室重达77.1吨，它包括一个工作舱、一个太阳观测舱和其他任务系统。天空实验室入轨后，美国陆续发射了3艘载人飞船，每次运载3名航天员前往天空实验室。
从装配方式上，天空实验室的工作舱、过渡舱、对接舱和太阳能望远镜在地面组装好，借助“土星”V号运载火箭送入轨道，之后再将载有3名航天员的“阿波罗”飞船送入轨道，“阿波罗”飞船同天空实验室基础部分对接，组成完整的天空实验室。天空实验室与标准意义上的空间站的主要区别是，前者的基础部分是在地面装配完成，整体发射入轨，载人飞船通过交会对接与空间站连接成组合体，航天员进入天空实验室驻留和工作；后者则是把各个舱室分别发射升空入轨，在轨道通过多次交会对接构成空间站组合体，组合体拥有两个或更多对接机构，可供载人飞船或货运飞船使用，其功能比天空实验室更为强大，保障能力也更为完善。美国通过天空实验室计划，验证了飞船与天空实验室轨道交会对接技术、舱外作业技术、航天员中长期在轨驻留等多项技术，并进行了大量太空科学观测和实验，为美国后来在全球范围内组织国际空间站项目准备了基本条件。
三空间交会对接
1. 空间交会对接的概念及实现过程
空间交会对接（space rendezvous and docking）是指两个航天器在空间轨道上会合，并在结构上连成一个整体，是实现空间站、飞船等空间系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件，也是载人航天活动的基本技术之一。2011年11月3日凌晨，神舟八号飞船与天宫一号实现中国首次空间交会对接。2012年6月18日14时，神舟九号飞船与天宫一号实现中国第二次空间交会对接，这是中国飞船首次载人交会对接。这次成功交会对接使中国成为继俄罗斯和美国后世界上第三个完全掌握空间交会对接的国家。
交会对接要求地面发射两个航天器，通常先发射目标航天器，后发射追踪航天器。追踪航天器进入轨道后，先是运行在比目标航天器稍低一些的圆轨道，然后通过霍曼变轨进入与目标航天器基本一致的轨道，并与目标航天器建立通信联系。实现轨道一致后，追踪航天器调整自己与目标航天器的相对距离和姿态，逐渐靠近目标航天器。当两个航天器的距离为零时，追踪航天器与目标航天器通过对接锁定机构实现稳固连接。两个航天器随后开启舱门，实现空间共通，航天员可以在两个航天器之间移动，完成既定任务。
在交会对接过程中，追踪飞行器的飞行可以分为远程导引、近程导引、最终逼近和对接停靠四个阶段。在远程引导阶段，追踪飞行器在地面测控的支持下经过若干次变轨机动，进入到追踪航天器上的敏感器能捕获目标飞行器的范围，一般为15～100千米。在近程导引段，追踪飞行器根据自身配备的微波和激光敏感器实时测量与目标飞行器的相对运动参数，自动引导到目标飞行器附近的初始瞄准点，此时两者相距0.5～1千米。在最终逼近段，追踪飞行器将捕捉目标飞行器的对接轴，并根据情况进行适度机动，进入对接走廊，此时两个飞行器接近至100米，相对速度约1～3米/秒。在对接停靠段，追踪飞行器利用光学传感器精确测量两个飞行器的距离、相对速度和姿态，同时利用发动机进行机动，沿对接走廊向目标飞行器接近。在对接前，追踪飞行器关闭发动机，以0.15～0.18米/秒的停靠速度与目标相撞，利用栓-锥或异体同构周边对接装置使两个飞行器在结构上实现硬连接，同时完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。
2. 空间交会对接机构
空间交会对接要求两个航天器在轨道上组成联合体，这就要求目标飞行器和追踪飞行器配备专门的对接机构。对接机构是能够将两个飞行器连接并锁定成为稳固联合体的机械结构。按照对接机构的不同结构和工作原理，空间对接机构可分为“环-锥”式、“杆-锥”式、“异体同构周边”式和“抓手-碰撞锁”式四种。“环-锥”式机构是最早期的对接机构，它由内截顶圆锥和外截顶圆锥组成。“杆-锥”式（也叫“栓-锥”式结构）是在两个航天器对接面上分别装有栓和锥的对接机构，俄罗斯“联盟”飞船与“礼炮”号空间站、美国“阿波罗”登月舱与指令舱等的对接都曾采用这种对接机构。这种对接结构由于不具备既有主动又有被动的功能，所以不利于实施空间营救。“异体同构周边”式是一种比较新颖的对接机构，能够使航天器既可作为对接主动方，也可以作为被动方，这对于空间作业特别重要。此外，这种结构将所有定向和锁定部件都安装在中央舱口的四周，保证中央往来通道的畅通。苏联“联盟-19”飞船与美国“阿波罗-18”飞船、航天飞机与“和平”号空间站、航天飞机与国际空间站等对接，都采用这种对接机构[4]。“抓手-碰撞锁”式机构是无密封性能、无通道口的设计，适于不载人航天器之间的对接，如无人空间平台、空间拖船等。
3. 空间交会对接的控制方式
两个航天器要在空间完成交会对接，必须拥有十分完善的控制手段。根据航天员及地面站的参与程度不同，空间交会对接的控制方式可以分为遥控操作、手动操作、自动控制和自主控制四种类型。遥控操作方式下，追踪航天器全部由地面站通过遥测和遥控来实现，航天员不参与控制，但遥控操作要求在全球广大区域设有地面站或利用中继卫星支持。手动操作方式是指航天员在地面测控站的指导下，对追踪航天器的姿态和轨道进行观察和判断，通过手动操作启动航天器的姿态控制系统，完成交会对接。自动控制方式同样不依靠航天员，而是由目标航天器与追踪航天器自身携带的精密测量设备和姿态控制系统相配合，在地面站的协助下实现交会对接。自动控制方式同样要求在地面设有多处测控站或中继卫星支持。自主控制方式完全依靠航天器自身设备自主实现交会对接，不依赖航天员和地面站，对技术水平的要求较高。
4. 空间交会对接的意义
空间交会对接技术在载人航天工程方面有着特别重要的意义。首先，通过空间交会对接技术，可以为长期运行的空间设施提供物资补给和人员运输服务。其次，空间交会对接技术为大型空间设施的建造和运行维护服务提供了可能。“和平”号就是由陆续发射升空的各舱段在轨交会对接组装完成的，而国际空间站除了利用空间交会对接技术组装各舱段外，还利用航天飞机的运输能力以及航天员舱外操作，实现了包括桁架、太阳电池帆板和舱段的组装。通过在轨交会对接技术，美国还利用航天飞机和航天员实现了对故障“哈勃”太空望远镜的维修。最后，空间交会对接技术可以实现空间飞行器的重构和系统优化。例如，“阿波罗”载人登月任务中，在地球轨道和月球轨道各进行了一次交会对接，用以解决火箭上升段逃逸质量与人员进入登月飞行器通道之间的矛盾，实现登月飞行器与返回地球飞行器的功能区分和独立，大幅降低了对火箭运载能力的需求。
中国载人航天工程分为三个阶段。第一阶段为载人飞船阶段，第二阶段为空间实验室阶段，第三阶段为空间站建设阶段。每个阶段都分两步走，三个阶段总计分为六个步骤。第一步，发射4艘无人飞船，攻克载人航天的技术难关；第二步，发射若干载人飞船，建成初步配套的实验性载人飞船工程，实施航天员出舱活动，开展空间应用试验；第三步，突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术；第四步，建设小型空间实验室，解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题；第五步，初步规划在2020年左右建造60吨级空间站，解决较大规模、长期有人照料的空间应用问题；第六步，在实施月球探测工程基础上，开展未来载人登月的各项预先研究和技术准备[5]。
2011年9月29日天宫一号作为目标飞行器顺利升空。11月1日神舟八号无人飞船升空，并于11月3日与天宫一号从对接机构接触开始，经过捕获、缓冲、拉近、锁紧4个步骤成功实现刚性连接，形成组合体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功。组合体飞行12天后，神舟八号飞船脱离天宫一号并再次与之成功进行交会对接试验，这标志着中国突破了空间交会对接及组合体运行等一系列关键技术。
2012年6月16日载有3名航天员的神舟九号载人飞船顺利升空，并于6月18日与天宫一号对接成功。6月24日3名航天员完成手控交会对接。这是中国首次载人空间交会对接，意义重大，中国的飞船成为真正的载人天地往返工具，能把人送到空间站或者空间实验室中去。
2013年6月11日神舟十号载人飞船顺利升空，并于6月13日与天宫一号进行首次交会对接。在这次太空飞行中，3名中国航天员在太空工作生活了15天，神舟十号先后与天宫一号进行1次自动交会对接和1次航天员手控交会对接。
2016年神舟十一号与天宫二号的交会对接，是迄今为止交会对接组合体最长的一次载人飞行。
对于中国载人航天工程而言，交会对接技术是建设中国载人空间站、确保载人航天工程可持续发展的技术基石之一。交会对接技术涉及系统众多、技术复杂，要求载人航天工程各系统在若干技术领域的进一步发展和突破。同时，交会对接技术的突破也将带动中国航天技术的整体进步，增强中国航天的整体实力。
参考文献
[1] 朱毅麟. 漫话航天器命名[J].中国科技术语，2005（1）：47-48.
[2] 舒宇.“天宫一号”――中国首个目标飞行器[J].中国科技术语，2011（1）：55.
[3] 宗河.当代宇宙飞船的发展[J].科技术语研究，2004（3）：42-45.
（一）
“神舟七号”飞船(简称“神七”)于今年9月25日21时10分发射，进行载人航天飞行。“神七”飞行任务的主要目的是实施我国航天员首次空间出舱活动，突破和掌握出舱活动相关技术。同时，开展卫星伴飞、飞行数据中继计划等空间科学技术实验，三名航天员组成飞行乘组。按计划， “神七”从酒泉发射中心发射场发射，运行约373公里的轨道。
在飞船运行期间，两名航天员进入轨道舱，分别穿着我国研制的“飞天”舱外航天服和从俄罗斯引进的“海鹰”舱外航天服进行出舱准备。其中一名航天员出舱进行舱外活动，回收在舱外装载的实验样品装置。出舱活动完成后，飞船将释放一颗伴飞卫星，此外，还将进行“天链一号”卫星数据中继实验。最终，“神七”完成预定飞行任务后，返回内蒙古中部地区的主着陆场。
消息一经，国际社会对“神七”的关注立即升温，其焦点聚集在“神七”的诸多技术与意义突破上。同时，国外军事部门更是加紧对中国航天基地的监视。在“神七”发射时间基本确定后，美军先进技术研发局航天领域的一名资深官员说：“我们会密切关注中国神七的发射，对它的突破性新技术感兴趣。”
美国海军战争学院战略研究系助教安德鲁・S・埃里克森也表示：“神七”的先进技术、中国刚刚发射升空的成像集群卫星等表明，中国在航天领域的进步非常大，值得关注。
另外，“神七”在一些技术上的突破也广受西方关注。许多美国航空专业人士和业余爱好者，纷纷就美国航天技术与中国航天技术进行了比较。有自称为“美国宇航局专业人士”的人说：“以我从专业角度解读，中国新飞船已能实现宇航员在舱中自由活动的突破，这除了意味着空间增大外，还表明中国飞船的舱内环境技术已经有质的飞跃，更加逼近美国宇航局。”
这次“神七”宇航员的太空服，能帮助宇航员走出舱外在太空行走，据说每套高达1.6亿元人民币，可谓价格不菲。对此，美国航天专业技术人员不得不佩服地说：“中国自发研制的飞天航天服技术堪比美国。”
除了夸赞外，国外航空业者也表现出了对“神七”酸溜溜的心态。比如，在“神七”成功进入太空后，宇航员将释放监视卫星，即“伴星”。对此，欧洲军事宇航界人士不无担忧地说，这一技术意味着中国飞船将具有“太空猎星”的能力。甚至夸张地揣测：“既然中国宇航员有能力释放卫星，当然同样有能力‘掳走’他国卫星”。
此外，这次“神七”宇航员走出舱门，进行太空行走。对于中国航空历史上的这头一遭，美国宇航界还傲慢地放出话来：中国首次太空行走时间应该不会长于1个小时。
（二）
美国《航空和空间技术周刊》9月5日发表文章称，在中国载人航天工程进入最后准备阶段之际，中美两国开始恢复太空合作会谈。据说，这是两国太空合作中断两年后的再次合作。两国专家表示，双方同意设立太空和地球科学工作小组，并制定广泛合作框架。
早在今年7月，以宇航局副局长米切尔・F・奥布莱恩为首的美国代表团就已悄然抵达北京，讨论联合成立航天与地球科学工作组等事宜。该文章称，美国航天界面临着一个难题：2010年航天飞机全部停飞，2015年新一代航天飞机升空，之间有5年的空当。如果这期间美俄关系恶化，美无法利用俄罗斯的宇宙飞船，国际空间站的许多工作将不得不停止。因此，在这种情况下，美国宇航局可能不得不和中国合作。
然而，中美合作只是两国太空领域交流的一种方式，美国在合作背后，存有更多的戒心。中国相继成功发射“神五”和“神六”“神七”后，已经与美国、俄罗斯同为世界上有载人航天能力的3个国家之一，因此，美国对中国发展太空能力的戒心逐渐显露。
一直以来，美国认为中国的载人航天事业是军民一体，担心相关技术合作会对美国造成军事威胁。今年3月22日，美国国际战略研究中心中国问题研究专家理查德・菲舍尔公开发表文章称，中国正在研究和开发能够对地面军事活动提供帮助的空间系统，并且正准备发展外太空进攻和防御的战斗能力，其中可能包括有人操纵的军事任务。一些西方消息人士揣测，总装备部将会领导建立中国的“空间部队”。
菲舍尔的文章还声称，已经有足够的迹象表明，中国将会积极利用此前完成的所有无人空间测试任务，和两次载人空间行动带来的成果，特别是“神舟”系列空间计划，都可能含有特定的军事任务。
（三）
因此，一直以来，美国情报部门非常关注中国航天基地的情况。酒泉、西昌、太原和海南四大航天基地，是美国特工和其他情报部门监视的重中之重。早在上世纪50年代末中国建设第一个卫星发射场开始，美国就以担心别国对其卫星有威胁、破坏地区军事平衡为借口，不惜动用一切手段，对中国航天基地进行全方位监视。
目前，美国有12颗间谍卫星在太空运作，其中有6颗监视亚洲，主要向中国附近地区进行扫描，搜集导弹、核弹、太空工业和军事活动的情报。由于美国的卫星技术世界一流，在低地球轨道上间谍卫星所用的摄像机可以查清10厘米小的目标。因此，中国酒泉卫星发射中心的“动作”基本在其监视之下。
美国在中国周边地区设立的各种电子侦察基地，也是刺探中国太空试验活动的“耳朵”。其中，包括台湾阳明山电子侦察站和设在澳大利亚墨尔本的电子侦察基地。
近年来，美国还打着反恐的幌子，利用与中国邻近的中亚国家和蒙古国等国举行联合军事演习和驻军的机会，设立直接针对中国西北各太空基地的雷达测控和电子监控站点。用美军监控人员的话说，美国的目的就是要了解中国太空计划的一举一动。
2005年，中国“神舟六号”载人飞船发射成功后，美国雷达测控基地和电子监控站，就开始搜集有关“神舟六号”发射的各种电磁和通讯信号。目前，美军在日本和韩国建有十几座监听站，并在中亚国家等设立了直接针对中国的雷达测控和电子监控站点。美国的海洋测控船则负责监视“神舟六号”的飞行轨迹，搜集中国飞船的飞行参数和各种控制数据。
此外，日本和台湾也协助美国监视“神舟六号”。近几年，日本建成了由多种手段组成的侦察预警网络，具备对超高空、空中、海面和水下目标进行不间断监视的能力。另据媒体报道，美国还多次以学术交流为名，试图窃取中国航天发射基地的机密。
（四）
据悉，美国目前主要使用的第六代照相侦察卫星“锁眼―11”，也展开了长期监视。“锁眼―11”的分辨率达1-2米，详查分辨率达0.1米，可以对目标进行实时监控。
除了先进的监控设备外，美国还有一套完整的监控体系。美国国家侦察局是一个为整个美国情报界安排卫星侦察计划的部门，其公开名称叫“太空系统办公室”，由负责太空系统的美国空军副部长领导。其总部设在五角大楼4C―956，被官方视为秘密或“黑色”机构。美国国防部在年度报告和执行命令中提到它时，称它是“通过侦察计划搜集特殊的外国情报的机构”。
然而，不到一天时间，俄罗斯深空探测地面站向加里宁格勒主控中心发来急电。同时，千里之外的莫斯科，联邦航天局局长办公室的红线电话只响了一声。俄罗斯天军总司令佩尔米诺夫上将意识到，俄罗斯航天系统重振后的第一枚深空探测器除了问题。
此时，习惯了在电视机前为“嫦娥”绕月欢呼为“天宫”对接雀跃的中国百姓，却在中央电视台的一则“萤火”失事原因不明的新闻中，第一次接触到中国的火星计划。“相比于载人航天、探月计划和空间站项目精彩稳健的开场白，火星计划在航天中尴尬地揭开了帷幕。”一位法国驻京资深记者如此评论。
中俄两国的火星计划有着千丝万缕的联系。此次合作首站失利，也令预算不菲的火星计划面临诸多天战。
俄火星计划将拖延10到25年
经历十年改制之痛后，俄罗斯航天一改冷战时期军民分治布局，将军用、民用及商用航天系统统一划归俄罗斯联邦航天局管辖。依托国防部这个最大用户，同时便于在国际市场融资。2004年，俄航天局局长佩尔米诺夫上将把军队与企业的双重管理制度带入了航天系统，力图为俄罗斯航天打开新局面。
同时，俄罗斯依托石油与军火两大支柱产业逐步复苏产业经济，为航天提供了坚实的经济与政治后盾。普京执政第二任伊始，俄联邦政府立即批准《2006年至2015年俄罗斯联邦航天计划》。佩尔米诺夫解释了该计划的三个重点：首要任务在于研制新一代可回收宇宙飞船“克利波尔快帆”项目；其次完成国际空间站的俄罗斯部分的维护与舱体组装任务；同时，还要重启月球与火星探测计划。
可是，由于受到美国航天飞机提前退役的影响，俄罗斯的预算也面临困境。“十年内总预算为3050亿卢布（约100亿美元），”俄罗斯科学院主持太空研究工作的泽列内伊院士在接受《凤凰周刊》记者采访时感叹道，“虽然预算增加了近26%，但仍然处于较低水平。各项计划将拖延10到25年。”
按照该航天计划，目前俄罗斯的预算只与印度持平。可仅火星一项计划就将花费250亿至350亿美元，而俄罗斯航天系统去年的全部预算只有6.6亿美元。美国2011年则投入了190亿美元，并且每年将追加4.5亿至7亿美元。
截至2011年11月，俄罗斯第一艘无人飞船“快帆”号项目已进入样机测试阶段，需要大量资金。但泽列内伊院士却很无奈：“由于美国航天飞机的提前退役，俄罗斯承担了比原计划更重的任务。俄航天预算本已捉襟见肘，却又不得不挪出大部分资金负担起本应是美国承担的给养任务，维持国际空间站正常运行。”
中俄协作在技术和资金上互补
中国航天也面临着同样的资金短缺问题。2011年lO月，航空业有关专家曾向外界透露，中国载人航天20年投入350亿元人民币，平均每年不到3亿美元，而美国每年涉及载人项目的先期预算达22.87亿美元。相比于载人航天这样的重点项目，刚刚起步的火星计划预算并不充裕。
因此，依靠中俄两国协作发展，火星计划才能弥补预算吃紧带来的损失。不过，此次中国“萤火一号”火星探测器选择搭乘俄罗斯火箭，并非只为节省资金，缺乏空间科学技术必备基础则是促使“萤火一号”“借船出海”的另一个大瓶颈因素。据了解，中国推进火星计划需要面对大推力运载火箭、深空测控以及深空探测器研发等三大技术难题，“至今，中国在这几个领域尚未完全突破。”泽列内伊院士说。
中国火箭的运载能力在俄、欧、美、日之后，排名第五。目前承担中国航天项目主要发射任务的是“长征二号”和“长征三号”系列火箭，运载能力最大的“长征三号乙”增强型只能达到地球同步转移轨道5.5吨的水平。由于探月工程的“嫦娥”一号及二号卫星需要进入月球轨道，才启用长征三号系列火箭。目前两颗卫星总量均未超过4吨。
要求故障“零容忍”的国家航天项目，大多采用长征系类基础改进型号长征2F火箭，其最大近地轨道运载能力在10-13.5吨之间。缺少大推力火箭及现有有效荷载不足，使得目前中国空间站与载人项目的航天器设计重量均在8吨以下，但航天器质量决定搭载仪器的制造工艺与种类，从而影响科考质量。
而飞往火星，除解决火箭载荷能力以外，还需要应对深空测控难题。中国地面测控站，境内设有15座，海外4座，陆基飞行控制中心4座以及6艘远望系列测控船，基本满足目前的近地及绕月飞行任务。但现有测控站配备的天线，抛物面直径不超过18米。
美国国家航天总署工程师詹金斯曾表示：“天线直径小，功率过低，将无法直接向火星探测器发出指令。”目前，美国航天测控网拥有两个控制中心，8个深空测控站，天线直径从36米到70米，可测控土星至太阳系外延的空间探测器。俄罗斯则在乌苏里斯克、叶夫帕托里亚及熊湖设有7个深空测控站。
十年间，中国在近地空间测控上积累了大量的经验，但深空测控水平却远落后于欧美国家。泽列内伊院士认为，“想要短时间内提高深空测控水平，借鉴国际经验是必经之路，中俄在技术和资金上可以实现互补。”
同时间赛跑的中俄火星探测器
2009年5月28日，国内某次航空展上，上海航天局不大的展台上立起一个长宽各75厘米、高60厘米的1：1卫星模型。一位满头金发、身材瘦削的俄罗斯小伙子驻足良久。“中国的火星探测器开发十分迅速。”这位来自拉沃契金科研生产联合体（Lavochkin）的工程师保尔金仔细阅读了展牌上的介绍后，匆匆离开展会，飞往香港国际机场。此时，香港理工大学正在为“福布斯一土壤”研制的行星表土准备系统接受现场热力分析测试。
“中俄两国的火星探测器从一开始就在同时间赛跑。”法国一家宇航公司驻京办事处的工作人员告诉本刊记者，“中国人先和俄方签署了推动探月工作的合同，然后才加入火星计划。”
实际上，这项合作由俄罗斯联邦航天局率先递来橄榄枝。早在2005年，随《2006年至2015年俄罗斯联邦航天计划》一同获批的还有一份有关俄罗斯10年火星探测规划，旨在促成2009年前后对距火星最近的一颗卫星“火卫一”（Phobos）发射无人探测器，并在其表面着陆。通过提取“火卫一”表层土壤分析火星土壤成分，为日后火星探测及登陆火星做前期准备。探测器以目的行星及探测任务命名，称为“火卫一土壤”。（英文发音译为“福布斯一土壤”）
原计划由俄罗斯联邦航天局与俄国科学院太空研究所组织科研开发，由拉沃契金科研生产联合体负责生产。由于预算不足，计划实施一年后，俄罗斯不得不邀请香港理工大学、美国行星学会、美国喷气推进实验室及保加利亚科学院等部门合作参与火星探测器研发任务。
急于获取探月技术的中国于2005年9月同俄方草签一系列推动月球探索工作的合同，并制定了2007-2009年太空开发领域开展合作的计划。随后的六个月中，航天科技集团八院、测通所和中科院空间中心的专家分别代表卫星系统、测控系统和应用系统从探测器方案、测控系统方案和应用系统方案三方面对联合探月工程进行了初期调研，并连带考察火星探测可行性。
2007年3月27日，在国家主席访问莫斯科期间，双方签订《中国国家航天局和俄罗斯联邦航天局关于联合探测火星一火卫一合作的协议》。自此，中国火星计划正式走上正轨，俄罗斯“福布斯一土壤”探测计划也得以顺利实施。佩尔米诺夫上将在协议签署后感慨道：“以前从俄罗斯购买航天技术的中国，如今成为了俄罗斯不分高下的对等合作伙伴。”
“萤火一号”研制时间低于23个月
“俄方在很多方面为我们提供了帮助，但同时也设置一些障碍，首先就是研制时间过短。”中俄联合火星探测副总设计师陈昌亚在“萤火一号”出厂参展后，曾向外界表达了他的担忧。
由于不具备深空发射及测控能力，中方选择以搭载方式同俄方的“福布斯一土壤”探测器捆绑发射。这意味着，一切计划均要听从俄方安排。泽列内伊院士告诉本刊记者，“深空探测器依据种类不同，一般需要五到八年的研发测试周期，以确保在深空极端条件下各部件运行正常。”
而实际上，从2007年初两国签订协议起到俄方最初预订的2009年发射期，总共不到两年。这期间，留给陈昌亚的团队的研发时间则更短。协议签署两个月后，中俄联合火星探测计划工作组才正式成立。由于工作组希望按“十―五”民用航天计划程序申请立项，直至2007年下半年火星探测工程才得以立项。虽然2009年6月“萤火一号”顺利出厂，但据俄方专家分析，“萤火一号”的实际研发时间可能低于对外公布的23个月。
不仅时间安排要和俄方保持一致，轨道设计也必须交由俄方完成。虽然国际通行的火星探测轨道一般选择火星赤道作为运行轨道，但俄方需要在释放“萤火一号”后，择机三次变轨降落火卫一表面。此时，火星赤道是联合火星探测的最佳轨道方案，但对于“萤火一号”而言，则可能是灾难性的。
美国国家航天总署工程师詹金斯就表示，进入火星赤道轨道后，“萤火一号”将要在“长火影”地带飞行8.8个小时。由于采取太阳能供电，在没有太阳光照射的火影地带，探测器将在零下200℃至260℃中进入休眠状态。一旦无法从低温状态中唤醒“萤火一号”，探测任务将彻底失败。
俄罗斯原定在2009年10月前完成发射，而当中国为“萤火一号”不断缩短工期的同时，俄罗斯单方面宣布发射推迟至两年后进-行。随后，中俄联合探测火星计划首席科学家吴季在北京的年终工作会议上报告了俄方推迟发射的具体原因。报告指出，俄罗斯的测控系统仍然存些问题，无法保证探测器与地面联系百分之百稳定，需后续调试。
同时，“萤火一号”的实验项目最终确定为探测火星的空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探测火星地形、地貌和沙尘暴以及探测火星赤道区重力场。但受制于“天顶-2SB”有效荷载，飞船只能携带四种实验仪器。
“萤火一号”理赔前景不乐观
这次事故中，保险赔偿―直是中俄双方避讳的话题。在“福布斯一土壤”与地面失去联系后不久，俄罗斯保险中心董事会副主席维亚切斯拉夫・沙巴林曾对媒体透露俄罗斯为“福布斯一土壤”分别在俄罗斯和国际市场投保12亿卢布，涵盖所有种类的风险。不过他也谨慎指出，火星探测器仍在监控之下，结果仍有待观察。
在欧洲航天局宣布放弃联络“福布斯一土壤”之后，俄媒体有关保险赔付的消息再次石沉大海。有俄航天专家分析称，对于总造价近50亿卢布的探测器而言，一份价值仅12亿卢布的保单，不足以应对火星探测的主要风险。
随着航天技术商业化程度不断加深，国际航天保险业已经形成险种齐全、流程规范、独立运作的成熟行业市场。依照惯例，无论商用还是非商用项目，该市场具备为单次发射提供高达10亿美元的承保能力。俄罗斯联邦航天局内部十分看重保密工作，长期以来排斥为非商用项目投保。由于航天保险项目自身风险、费率、专业化程度等方面的“三高”特征使俄国内保险业无力自行消化。而为获得国际保险支持，投保人需要在国际保险宣讲会上对承保人阐述尽可能多的技术细节和解决方案。这也揭示出了俄罗斯航天求保的尴尬处境。
据俄罗斯能源火箭航天集团工程师介绍，由于“格洛纳斯”卫星项目多次发射任务失败，造成近25亿卢布的损失。2010年后，为航天器争取国际保险已经成为俄业内约定俗成的补救措施。为给俄联邦航天局争取更多保险预算，分管国防工业的谢尔盖・伊万诺夫副总理曾多次向国家杜马提交报告，而在航天系统内部会议上伊万诺夫也多次发表讲话，以期劝说经费紧张的航天局为国家航天器发射投保。
在业内被称为“航天器可靠性睛雨表”的国际航天保险对于俄罗斯而言将是柄双刃剑。实际上，在中国长征系列火箭国际保险费率不断下降的同时，俄罗斯、乌克兰及美国合资成立的全球第一家海洋发射平台公司――海射公司（SEALAUNCH）因为多次发射延误及失败，已无法承担巨额发射保险费用，宣布破产。
2011年年初，俄方曾通过俄罗斯保险中心，为“进步M-12M”号货运飞船支付总价30亿卢布的保险。飞船失事后，虽然保单让俄联邦航天局挽回部分损失，但俄媒在随后透露了多家保险公司要求追加俄航天项目保险费用，甚至有欧洲保险企业宣布放弃承保俄罗斯一些商业发射保险项目。
涉及此次火星探测项目，据能源火箭航天集团的一位工程师向《风凰周刊》记者介绍，历来成功率不到40%，国际承保人担当火星任务全险还未有先例。据他介绍，此次出事以来，―直困扰俄航天局的其实并非发射失败带来的损失，而是航天器坠落大气层对居民造成的损害赔偿。“一旦涉及人员伤亡，巨额赔付金和消极的政治影响将给俄罗斯航天带来沉重的打击。”
此前，俄联邦航天局对外消息称，包括火星探测器在内20多个航天部件在坠入大气层后总重不会超过200公斤，但碎片将散落在高人口密度地区，包括俄南部、美国、中国、印度在内的多个城市都有可能受到威胁。虽然俄罗斯有成功遥控“和平号”空间站精确坠入太平洋的案例，但俄工程师认为，由于联系中断、非受控原件过多，将导致难以精确计算此次火星探测器坠落轨道。
对于“萤火一号”而言，理赔前景并不乐观。在本刊记者多方求证下，中国大陆航天部门以及中国航天保险联合体多个成员均以涉及国家机密为由拒绝透露更多保险细节。自1996年中国经历多次火箭发射失利后，中国航天―度不被国际航天保险市场接受。为此，国务院曾指示组织成立中国航天保险联合体及卫星保险基金。国内多家中资财产保险和再保险公司，以中国人民保险公司为联合体主席单位，为中国航天各重大项目提供保险融资保障。
据俄航天保险专家估计，中国航天保险联合体具备“千亿美元的承保实力”。该联合体曾为“风云一号C”气象卫星承保。可是，据俄罗斯航天专家分析，由于此次火星任务采用了“天顶-2SB”发射方案，中俄双方获得火箭发射保险的可能性极小。即使获得保险，中方从“萤火一号”上能够下载的运行数据不超过5%。搭载发射中，缺乏数据支持将对理赔裁定极为不利。
未来火星探测计划悬而未决
“相对于中国的‘萤火一号’，俄罗斯的火星探测器准备时间要长得多。”法国某位资深航天工程师向《凤凰周刊》透露，虽然“福布斯一土壤”探测器是苏联解体后俄罗斯发射的第一颗深空探测器，但二十年间探测器的研发工作从未间断，投入总量不止3亿美元。而中国最早的火星探测器不过是2002年北航汽车工程系丁水汀小组仿制美国宇航局推进实验室的“火星漫游者”生产的模型机，前后投入不到20万元人民币。
而且，两年延期对于“萤火一号”并非好事。一般深空探测器的部件均有固定的使用寿命。此次“萤火一号”涉及使用寿命为两年，其中一年用于发射探测，一年用于回收。“在今年进入发射期时，‘萤火一号’的大部分固件必须重新配置测试，事故风险也将提高。”该工程师表示。
此外，由于预算控制，高风险的“萤火一号”并未能像嫦娥系列卫星一样生产研制备用整星。泽列内伊院士指出，中国首次设计制造深空探测器，在借鉴俄罗斯经验的基础上同时简化探测项目，小吨位的探测器在短时间内完成研发并非不可能。同时，中方并不担负深空测控系统的测试与运行工作。同时，由于俄罗斯二十年后重启火星探测计划，又担负中国首个探测器的发射任务，加之俄国舆论对航天系统资源浪费现象颇有微词，“各个系统对待火星探测项目都更为谨慎。”
尽管推迟两年，重新调整测控系统，在“福布斯一土壤”升空后24小时内，地面测控中心还是与之失去联系。据泽列内伊院士介绍，即使经过充足准备，由于深空运行环境变量过多，仍然难保万无一失。近50年来，人类发射的火星探测器超过30艘，总成功率不到40%。
带着中俄两国火星计划的希望的“福布斯一土壤”与“萤火一号”悬在近地轨道上等待坠入大气的命运。一同悬而未决的，还有中俄联合火星探测计划。
早在2010年，俄罗斯尚在对探测器进行调试时，中国科学院院士、嫦娥工程总指挥叶培建就曾透露中国独立开展火星探测的可能性。2011年11月，中国陆续“长征5号”大推力系列火箭的试射时间以及中国境内在建的35米和64米级别的深空探测站等信息，暗示官方正大力推进深空探测关键技术的研发工作。有专家认为，自主发射将给中国的火星探测器研发带来更充裕的时间。
俄罗斯则在面对舆论质疑一个月后重振旗鼓。2011年12月，俄能源火箭航天集团总裁谢瓦斯基亚诺夫在联邦委员会上再次提出月球火星探测四步发展计划。汲取“福布斯一土壤”发射经验后，俄罗斯也将为境内深空探测网注入新资金用以更新设备。
目前，俄境内乌苏里斯克、叶夫帕托里亚及熊湖的3座天线直径32米和64米的接收站，一座25米级的发送站和三座64米及70米级收发两用站将得以升级，探测范围与测控能力或比原来提升50%。谢瓦斯基亚诺夫乐观的估计，凭借丰富的空间站经验和太空操作技术，“俄罗斯很有可能在美国登月前再制造一次轰动。”
两国舆论对重提中俄合作保持谨慎
然而，在大力宣扬太空探索计划的同时，两国主流舆论对待重提中俄合作依然小心谨慎。俄太空战略分析专家认为，国际形势改变后，俄罗斯的航天合作日趋多元化。出于自身国防利益考虑，日后同中国的合作也在作出调整。
与此同时，虽然中国航天普遍为世人看好，但自主发展依然艰辛。“不同于以往来自国际社会技术封锁的压力”，多年参与中俄航天技术合作的俄罗斯宇航专家保尔金告诉《凤凰周刊》，“来自各自航天系统内部的问题，可能会带来比以往更难克服的障碍。”
与中国航天系统合作密切的俄航天部门就透露，中国航天部门曾在载人航天关键技术上争夺俄罗斯技术员。此外，由于目前各国主要投入的探月工程耗资巨大，独立开发的火星计划各部门更是面临“僧多肉少”的窘况。
早在“萤火一号”启动伊始，中国多家科研机构争先正名。中国科学院空间科学与应用研究中心抢先“空间科学与应用研究中心最早提出中俄联合探测火星计划的设想”的信息，由北航系统发起的火星探测器研发项目最终则由上海航天局接管。
在中俄联合火星探测器变轨失利后的一周内，中国“天官一号”与“神州八号”飞船实现两次成功对接。据保尔金介绍，他的许多同事通过网络看到了中国“完美的对接技术”。在他看来，中俄航天合作相得益彰，火星计划只是一小部分，大家应该看到中俄十年里航天技术的迅猛发展。采访结束前，保尔金递给记者一张中俄宇航员进入训练舱的照片，笑着说：“他们穿戴打扮，举手投足毫无分别，就像亲兄弟一般。”
“神九”的准备阶段
第一阶段
2012年4月9日，神舟九号飞船已通过出厂测试，运抵酒泉航天发射场。
第二阶段
2012年5月9日，用于发射神舟九号飞船的长征二号F运载火箭已通过评审，9日运抵酒泉卫星发射中心，进行在发射场的各项测试准备工作。
5月11日至6月6日，完成火箭状态恢复、吊装对接、总检查测试、火工品测试及安装；逃逸塔进场，完成技术准备。
6月3日，神舟九号飞船完成扣罩工作。
6月7日，船罩组合体转运至垂直总装测试厂房，与火箭完成对接。
6月7日，为改进型长二F火箭安装逃逸塔。
6月8日，火箭完成技术区所有准备工作。
第三阶段
2012年6月9日，执行我国首次载人交会对接任务的神舟九号飞船、长征二F遥九火箭组合体已从酒泉卫星发射中心载人航天发射场技术区垂直转运至发射区。标志着天宫一号与神舟九号载人交会对接任务已进入最后准备阶段。
第四阶段
2012年6月12日，“神九”已经完成全系统联合演练。2012年6月13日，发射之前最后一次检查完成。检查的结果显示，不管是飞船的系统、火箭系统、发射场系统都是正常和良好的。下一步将进入到火箭的加注。离“天宫一号”和“神舟九号”载人空间交会任务对接越来越近，各项工作都在有条不紊地进行。航天员的饮用水和食品已装入飞船。
2012年6月13日，神舟九号任务开始正式进入火箭加注准备阶段，发射测试站地面设备技术室工作人员进行了最后一次模拟加注演练。
2012年6月14日，执行天宫一号与神舟九号载人交会对接任务的各大系统在酒泉卫星发射中心进行联合演练。联合演练从进入发射前3小时程序开始，航天员、发射场、载人飞船、运载火箭以及测控通信等系统全部参加，按照实际发射程序从综合信息检查、火箭点火、助推器分离直到最后的船箭分离，指挥员口令准确，技术人员操作熟练。
根据天宫一号运行轨道计算，神舟九号飞船将于6月16日下午18时37分31秒发射。理论发射误差时间10秒。
“神九”的航天员
“神九”发射与“神八”没有太大区别，最大不同就在于将实施手动交会对接，而这是必须掌握的关键技术。正常情况下一般都是自动交会对接，可一旦软件等出现问题，就需由航天员手动操作。
这对航天员的身心都是极大的考验，对眼手协调性、操作精细性、心理素质等要求非常高。所以，对于航天员的选拔也就显得十分重要。
航天员飞行乘组成员
在这次的航天员选拔中，中国人民航天员大队男航天员景海鹏、刘旺和女航天员刘洋组成飞行乘组，执行这次载人交会对接任务。
景海鹏，男，汉族，山西省运城市人，中共党员，硕士学位。1966年10月出生，1985年6月入伍，1987年9月入党，现为中国人民航天员大队特级航天员，大校军衔。曾任空军某师某团司令部领航主任，安全飞行1200小时，被评为空军一级飞行员。
1998年1月正式成为我国首批航天员。经过多年的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2005年6月，入选神舟六号载人飞行任务乘组梯队成员。2008年9月，执行神舟七号载人飞行任务，获得圆满成功。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。
刘旺，男，汉族，山西省平遥县人，中共党员，硕士学位。1969年3月出生，1988年8月入伍，1988年6月入党，现为中国人民航天员大队二级航天员，大校军衔。曾任空军某师某团某飞行大队中队长，安全飞行1000小时，被评为空军二级飞行员。
1998年1月正式成为我国首批航天员。经过多年的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。
此次“神九”将搭载3名航天员奔赴深空，并将首次出现女航天员，打破中国从未有女航天员进入太空的纪录。而这位最引人注目的首飞女航天员确定为刘洋。
刘洋，女，汉族，河南省林州市人，中共党员，学士学位。1978年10月出生，1997年8月入伍，2001年5月入党，现为中国人民航天员大队四级航天员，少校军衔。曾任空军某师某团某飞行大队副大队长，安全飞行1680小时，被评为空军二级飞行员。2010年5月正式成为我国第二批航天员。经过两年多的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。
“神九”的突破
被称为“改进型”飞船的神舟八号、九号、十号与之前的飞船相比，主要变化是配备了交会对接相关设备，飞船的轨道舱增加了前舱门，数据管理和控制的计算机功能更强大，太阳能帆板发电效率更高，回收舱进行了可靠性和安全性的再设计。此外，飞船内部的环境设计也更为人性化。
手控交会对接系统
神舟九号飞船的航天员系统的手控交会对接控制的模式、控制的机构、控制神舟九号及天宫一号内部结构示意图的界面，更加符合人的心理和生理的特点、认知特点。手控交会对接的模拟设备，可逼真地反映手控交会对接的程序、方式和方法。配备了交会对接相关设备，如对接机构、交会对接敏感器等，飞船的轨道舱增加了前舱门，航天员可以打开舱门进入天宫一号目标飞行器。
航天医学空间实验体系
神舟九号飞船的航天员系统增加了生理监测的指标，同时设立了20多种医学预案，一旦出现问题，能够进行天地协同，快速支持，保障航天员在飞行当中保持良好的身体状态；一旦出现紧急情况，也会得到及时的处置。
健康维护和保障技术
我国空间站货运系统首秀
天舟一号飞行任务是我国空间站货物运输系统的首次飞行试验。在我国载人航天工程中，有“神舟”和“天舟”两大系列飞船。大家所熟知的神舟系列飞船是载人飞船，已经11次飞上太空，刚刚开启“首秀”的天舟飞船只管运货，是新入职的“太空快递员”。
虽然刚入职，但作为太空快递的大力士，天舟一号的上行载货比、货物运输等综合能力比肩甚至优于国际现役货运飞船。它能将超过6吨的物资运上太空，接近天宫一号载荷能力的2倍，高于俄罗斯货运飞船进步号M型和美国的天鹅座飞船扩展型。
同时，天舟一号还迈出了我国载人航天器型谱化设计的第一步。针对运输货物的不同类型和需求，天舟系列货运飞船设计了“全密封”“半开放”“全开放”三种型谱，按照模块化思路搭建平台型谱，推进舱模块公用，货物舱模块根据任务要求选择。作为首发货运飞船，天舟一号设计为全密封型谱状态。
除此之外，天舟一号“首秀”还是文昌航天发射场首次采用零窗口发射；它还大胆采用了七大类国产新研核心元器件，首次大规模推动了核心元器件自主可控。
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太空加油、二代对接、天基测控
太空加油是天舟一号的新技能。汽车需要加油，未来空间站长期在轨也需要“加油”。此前，掌握了在轨推进剂补加技术的国家只有俄罗斯和美国。其中，实现在轨加注应用的只有俄罗斯。欧空局、加拿大、日本等也在积极探索，国际上在该领域的比拼从未停歇。10年前，俄罗斯曾提出可以提供技术合作，“补加技术中国人搞不出来，你们的飞船，必须配套我们的系统”。中国的航天人却开始了自主研发。
接下这个任务的中国航天科技集团公司六院801所研制团队从零开始，闯过了一道又一道难关。现在，这项技术即将迎来太空飞行的考验。天舟一号将与天宫二号实施我国首次推进剂在轨补加，并计划开展多次推进剂补加试验。
天舟一号还将突破自主快速交会对接技术。“如果把神舟八号载人飞船对接机构称为第一代对接机构，那么天舟一号货运飞船对接机构可称为第二代产品，这次是第二代产品的首飞。”航天科技集团八院载人飞船系统、空间实验室系统副总设计师张崇峰介绍。
二代对接用时更短，效率大幅提高；同时，二代对接技术将实现“重量级”大吨位航天器对接。在此次任务中，天舟一号与天宫二号将实现3次交会对接，这在我国载人航天历史上还是第一次。
天舟一号任务还是我国首次以天基测控为主实施飞行控制。“以往，我们对航天器的跟踪、测控以及在轨异常的及时监测处置，主要依赖陆基测控站和海基测量船。”航天科技集团五院天舟一号副总设计师徐小平说，这一次，天舟一号任务的测控系统“搬”到了天上，将通过中继卫星实现对航天器在轨飞行的全程跟踪。与地基测控相比，天基测控范围宽，可以减少大量人力，还可以让天舟一号中各种载荷的实验数据实时下传，可谓好处多多，但“中继系统也是特别复杂的系统，技术上有很多挑战”。
长
任务持续时间半年以上
重任在肩的天舟一号将在太空中驻留相当长的时间。在入轨后，它将与天宫二号自动交会对接，形成组合体，在轨飞行约2个月。之后，天舟一号撤离天宫二号，进入独立运行阶段，独立飞行时间不少于3个月。掐指一算，天舟一号将在轨飞行至少5个多月的时间，这可是目前我国载人航天任务中，时间跨度最大的一次。
整个任务期间，除了3次推进剂补加、3次交会对接的重头戏外，天舟一号还将开展空间应用和航天技术等多领域的实验项目。
天舟一号在满足运输货物需求的同时，还最大限度发挥了平台效能，随船搭载了几十台载荷设备，在轨开展十余项载荷试验，实现“一次飞行、多方受益”的目标。
天舟一号任务虽然不载人，却也将为航天员系统提供相关实验数据。航天员系统副总设计师黄伟芬介绍，本次任务将搭载1套舱外航天服的结构服，获取有关力学和温度的数据，为舱外航天服改进提供设计依据；天舟一号上搭载的乘员生活物资按3人30天的需求量配置，主要为质量模拟件；还将开展天舟一号空气微生物和表面微生物采样检测，验证货船微生物控制方案，并为将来方案改进提供有效依据。
据悉，既定任务完成之后，天舟一号将视情开展拓展试验和应用。在所有飞行任务结束后，天舟一号将经由地面飞控工作人员决策，完成我国航天器的首次主动离轨受控陨落，坠落于南太平洋指定区域。这将让天舟一号避免成为太空垃圾，为打造洁净、安全的太空环境做出贡献。
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