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)在是中國科學院大連化學物理研究所研究員、博導，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研究及應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的科學家中選拔，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實驗、搜集特定的研究數(shù)據(jù)等，并負責對自帶科學設(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)訓練 攝影：徐部

1 能上天的科學家的身份通常是載荷專家：

科學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年左右的航天訓練，專門在太空完成地面上難以進行但又很重要的科學實驗與技術(shù)試驗任務(wù)，換句話說就是并非所有領(lǐng)域科學家都能滿足上天的條件。

載荷專家需要在某個科學領(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實驗等其他科學實驗。

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，完成某項復雜、重要、在地面難以進行的前沿科學研究。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)行空間生命科學實驗的任務(wù)，會優(yōu)先選拔生物學、醫(yī)學領(lǐng)域科學家；執(zhí)行空間天文觀測任務(wù)，則側(cè)重天文學、物理學領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

因此，作為載荷專家的科學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雜、重要的科學研究。

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、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、冶金工程、化學工程；研究微重力對細胞生長、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)域為細胞生物學、生理學、醫(yī)學等。

神舟二十一號航天員水下訓練畫面（圖片來源：央視新聞截圖）

二是身體要達到“航天”標準。因為太空環(huán)境對人體的挑戰(zhàn)遠超地面，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)嚴重的空間運動?。愃频孛鏁炣嚒灤?。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。對預備航天員的臨床醫(yī)學選拔分為三級，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)、實驗能要求更高。

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。這種分層標準既保證了關(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。

航天員訓練使用的飛船模擬器（作者供圖）

三是通過了預備航天員的選拔后，還要能通過2.5年左右的訓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家成為預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、訓練成績等方面的問題只有在有一定生理和心理負荷的訓練過程中才能暴露出來。例如，利用航天環(huán)境適應(yīng)性訓練，可以進一步了解預備航天員在這些條件下的耐受性。

訓練期航天員選拔期間，載荷專家要學習航天器結(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)訓練，包括反復演練實驗操作流程，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)訓練、野外生存訓練等。只有在訓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練科目、內(nèi)容和要求基本相同；載荷專家的訓練科目、內(nèi)容和學時較少。三類航天員在體質(zhì)訓練、航天環(huán)境適應(yīng)性訓練、心理訓練、救生與生存訓練方面要求相同，但在基礎(chǔ)理論培訓、航天專業(yè)技術(shù)訓練、飛行程序與模擬訓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練內(nèi)容和要求是相同的。

在專業(yè)訓練方面，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練 攝影：徐部

科學家通過了訓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)訓練的全過程，直至發(fā)射當天才結(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。

能上天的科學家，本質(zhì)是“科研能力 + 航天適配能力”的復合型人才，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)首席科學傳播專家

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