前言

人类走向深空，登陆地外天体，探索未知的宇宙，实现对地外天体资源的开发和利用是激励一代又一代航天人为之奋斗的梦想。从凡尔纳的科幻小说《飞向月球》，到20世纪60年代美国成功实施阿波罗载人登月工程，以及半个世纪后的今天，人类对登陆月球、火星等地外天体的向往从未停止。随着对太阳系的金星、火星、土星、木星及其卫星等无人深空探测任务的实施，人类对太阳系各天体的认识逐步深入。火星上有可能存在液态水，土卫二有地下海洋初步具备生命存在的必要条件，这些探索和发现都更加激发了人类对寻找生命起源的渴望，人类移民太阳系内宜居星球的梦想似乎正变得触手可及。

然而，真正推动实施载人深空探测工程却是一件备受争议的事情。即使是世界瞩目的航天科技强国美国在成功实施阿波罗登月工程之后，也被广泛质疑。阿波罗载人登月工程被定义为美苏争霸的政治工程，将人类送往月球、火星的意义和价值究竟何在？花费巨大的资金究竟能给地球上的人类带来什么利益？在经历了长久持续的争论之后，2004年奥巴马政府再次停止了NASA论证的重返月球的“星座计划”。直到2019年初，美国总统特朗普宣布将于2024年重返月球并最终实现载人登陆火星的空间探测战略，其中美国聚焦在建设月球轨道空间站（Lunar Gateway），并以此为跳板最终实现载人登陆火星。2018年2月美国私营企业SpaceX公司的猎鹰重型火箭（Falcon Heavy, FH）首飞成功，美国政府提出可充分利用商业航天力量来开拓载人深空探测之路。2019年3月美国副总统彭斯宣布将考虑使用猎鹰重型火箭代替波音公司的SLS火箭的可能性，从而确保美国将在5年内重返月球的战略目标。因此，从美国成功实施阿波罗载人登月工程之后，近50年的重返月球论证过程可知，载人深空探测任务不仅仅是一项单纯的航天工程任务，更体现出各个时代思想观念、认识模式、技术路径的改变，它不但会改变人类对宇宙和太阳系的认识，更可能改变人类对地球家园的认识，并为未来深空探测任务做出巨大贡献。

虽然路途遥远，但是行则将至。梦想在，激情就在。中国空间技术研究院的载人航天研制团队近年来与高校和其他科研院所广泛合作，在载人深空探测领域开展了持续研究工作。我们认为，载人深空探测任务是指以月球、小行星、火星及其卫星为目标的有人类航天员直接参与的地外天体探测任务。具体的探测任务可以包括载人登月、载人月球基地、载人登陆小行星、载人登陆火星及其卫星、载人火星基地等。显而易见，这是一个综合了天文学、行星科学、航天医学等空间科学，以及深空探测和载人航天等空间技术领域的交叉学科，涉及的科学、技术及工程知识相当庞杂，以载人登月为代表的巨型复杂项目的管理模式也将发生适应性改变……

写作这本书的初衷是想跳出作者自身所在的行业和专业局限，力图站在空间科学与空间技术的高度来重新认识、重新思考载人深空探测技术的科学内涵。但是在写作的过程中，作者们不断地质疑与否定，四易书稿，不断修改，我们如何才能写出一部真正能让读者受益的书呢？首先，我们肯定是写不出一本大而全的书，载人深空探测技术是一门综合交叉学科，专业覆盖面极宽，以作者们目前的专业能力想覆盖到方方面面肯定是做不到的；其次，我们又不甘心只写一个点，做到所谓的专而精，因为这样读者就看不到载人深空探测技术的全貌，无法建立起载人深空探测技术的整体概念。

苦思冥想之时，我们又重读了钱学森同志的《星际航行概论》一书，这本写作于1962年的书仿佛是黑夜中的一盏明灯，不仅坚定了我们把这本书写下去的信心，更是指明了前进的方向。既然再艰巨、再复杂的事情总得有人做先行者，那我们就更有责任履行好历史使命，写作这本书正是想阐述载人深空探测任务的复杂性和艰巨性，未来真正实施载人深空探测任务肯定是需要数千万名科学家、设计师、工程师、工艺人员、技术工人和管理人员组成的庞大队伍才能实现。但是正如钱老所说，任务复杂并不等于不可实现，尤其是当前我国载人航天工程已经进入到空间站时代，人类在太空的长期生存和工作所需的保障能力即将实现；嫦娥五号工程也即将从月球完成采样返回任务，实现载人深空探测梦想的基础条件已经初步具备。即便我们目前的认识尚属肤浅，但把目前已经认识到的重点问题系统整理出来，有助于未来的型号研制人员参考使用，加快研制进度。几经商议，反复思量，我们最终将书名定为《载人深空探测技术导论》，所谓导论，未必精准深入，希望能快速引领读者入门而已。

为达到上述目的，我们力图让本书的论述较为基础具体，即使是不同学科、不同专业的人阅读，也能有个系统概念。因此第1～4章为载人深空探测的概念与内涵、载人深空探测发展概况、科学目标及探测载荷、长期深空探测任务对人的影响，重点介绍与载人深空探测任务相关的基础知识，为理解载人深空探测任务的概念和科学内涵做好铺垫，该部分由果琳丽、田林、王平、张有山、张志贤、杨雷等负责编写；第5章、第6章为载人深空探测飞行模式和载人深空探测轨道设计，重点介绍与载人深空探测任务分析相关的基础知识，该部分由彭坤、向开恒、王平、杨雷等负责编写；第7～11章为载人行星进入减速着陆与起飞技术、空间推进技术、原位资源利用、居住系统、人机联合探测技术等，重点介绍载人深空探测任务构建的核心能力和关键系统，该部分由田林、果琳丽、杨宏、黄铁球、梁鲁、王平、张志贤、李志杰等负责编写；第12章为地面模拟活动及试验验证技术，这是最终走向工程实践必须提前重视规划的问题，该部分由田林、梁鲁等负责编写。本书这12章的深浅程度并不完全相同，与月球探测任务相关的稍微具体一些，与小行星及火星探测任务相关的相对简单；顶层任务分析与核心关键技术介绍相对具体，其他问题描述相对简单。全书由果琳丽、李民及杨宏等负责校对审定。

本书的作者包括了“60后”“70后”和“80后”，他们长期从事航天事业，对推动实施载人深空探测任务饱含热情、充满着激情。在本书的写作过程中，大家反复思考、多次修改，力图本书能保持基础性、专业性及前瞻性。在全书统稿的过程中，我们力图保持各章节的独立性和完整性，以便读者可以根据所需选择感兴趣的章节进行阅读，而无须通读全书。本书在编写过程中，也有意吸收了国内外一些新的观点和看法，以及对目前存在的难点及问题的解决对策，以便给未来的读者更多的启发和思考。

鉴于载人深空探测技术复杂，涉及专业学科众多，万里长征我们只走了第一步，作者们学术水平有限，各类问题亦难于在一本书中详尽。此外，由于国内载人深空探测任务尚处于研究论证过程中，本书中概念性、方案性及探索性内容多，不确定性内容也较多，因此本书错误之处在所难免，敬请各位同行专家和读者批评指正！

果琳丽

2019年2月写于北京唐家岭航天城