航天职业：不只有航天员，行业还需要哪些人才？

我们继续推出《太空在召唤》项目的航天系列文章。本文将介绍航天领域丰富多样的职业，它们远不止航天员这一最为人熟知的职业。我希望结合自身经历，让大家看到，现代航天产业是一个复杂的生态系统，需要各种不同领域的专业人才。

提起太空，大多数人脑海中首先浮现的，往往是身穿航天服、漂浮在轨道上的航天员。然而，航天领域其实是一个庞大的生态系统，航天员只是冰山一角。每一名航天员背后，约有1万名不同领域的专业人员，共同保障航天活动的完整运行周期。

随着SpaceX、Blue Origin、Sierra Space等私营企业的出现，航天产业格局开始发生根本性变化。过去，航天事业主要由政府机构主导；如今，商业化进程不断加快，并创造出数以千计的新岗位。据行业分析机构统计，2022年全球航天经济规模已增至4470亿美元，并仍在持续增长，为不同领域的专业人才带来越来越多的机会。

现代航天产业融合了高新技术、基础科学与精密工程计算。它不仅需要专业领域的资深人才，也需要能够跨越不同知识领域开展工作的复合型人才。

如今，既掌握技术知识，又了解航天项目经济、国际空间法及航天活动环境影响的专业人才尤为抢手。随着商业航天飞行的发展，全新的职业正在涌现，例如小行星资源开采工程师、太空旅游专家，以及负责规范私营企业地外活动的空间法专家。

据分析机构预测，到2030年，与月球和火星开发、轨道生产设施建设以及长期行星际飞行技术研发相关的领域将最具发展前景。

航天员

航天员依然是航天领域职业生涯的巅峰，但这一职业有其特殊之处。它不只是一份工作，更是一种生活方式，需要全身心投入，并随时做好应对极端环境的准备。

随着私营航天的发展，对飞行参与者的要求日益多元，航天职业的专业化程度也将迅速提高。过去，航天员需要具备全面的综合技能；未来则可能出现更加细分的岗位，例如航天器驾驶员、舱外活动专家、月球和火星基地操作员。

设计工程师

设计工程师负责研制火箭、飞船、轨道空间站及其他航天器。他们既要设计航天系统的总体构想和架构，也要研发各个组成部分，包括主体结构、推进系统、生命保障系统和机载电子设备。

完成太空飞行后，每当看到“赤凫”负压服这类模拟太空飞行中重力对人体影响的设备时，我都会对“工程智慧的力量”产生一种格外深切的体会。工程师能够解决那些乍看之下无解的难题，这一点始终令我赞叹不已。

航天设计工程师需要深厚的数学、物理学和材料科学知识，还要掌握弹道学、发动机理论、飞行动力学等专业学科。现代工程师必须熟练使用SolidWorks、CATIA、NX等计算机辅助设计系统（CAD/CAM/CAE）。

在俄罗斯，航天器设计工程师主要就职于科罗廖夫能源火箭航天集团、拉沃奇金科研生产联合体、赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心和列舍特涅夫信息卫星系统股份公司等龙头企业。各家企业都有自己的专业方向，业务范围从载人飞船研发到通信与导航卫星制造不等。

航空航天程序员

程序员在航天领域发挥着不可替代的作用。他们负责开发航天器控制、科学数据处理和航天任务模拟所需的软件。

玛格丽特·汉密尔顿——NASA Apollo计划首席程序员

一张Apollo计划首席程序员与成册代码合影的照片，生动展现了程序员的重要作用。这些代码曾保障上世纪的登月飞行，打印稿叠起来与程序员本人一样高，而运行这些代码的计算机只拥有72千字节的只读存储器。面对如此严苛的“硬件”限制，解决最复杂的航天导航和运动控制问题，难度可想而知！

如今，我们距离期待已久的载人火星飞行已近在咫尺。然而，在某些轨道位置，信号从飞船传到地球再返回，最长可能需要20分钟。在这种情况下，复杂局势下的决策必须具备高度自主性，因为当机组迫切需要帮助时，不可能及时获得飞行控制中心的支持。因此，我认为需要开发一套以AI系统为基础的新型控制系统，为乘组快速决策提供必要支持。

航空航天程序员的其他前沿方向还包括研发用于自主导航的计算机视觉系统、建立航天器数字孪生，以及运用人工智能技术分析空间望远镜和探测器传回的数据。

通信与导航专家

航天通信专家负责保障航天器与地球之间的可靠通信，以及卫星导航和通信系统的正常运行。

航天通信有其独特之处，也面临诸多挑战。信号需要跨越极其遥远的距离，其间会发生显著衰减和延迟。例如，根据行星相对位置的不同，Perseverance火星车发出的信号需要5至20分钟才能抵达地球。为传输深空航天器的数据，需要使用大功率定向天线，以及能够应对延迟和数据包丢失的专用通信协议。

全球规模最大的深空通信系统之一是NASA Deep Space Network，它由位于美国、西班牙和澳大利亚的三个站区组成，配备70米天线。航天通信专家负责建设和运行GPS与格洛纳斯卫星导航系统，Iridium、Inmarsat和“信使”卫星通信系统，以及用于国际空间站的TDRS（Tracking and Data Relay Satellite）等数据中继系统。

要从事这一领域，通常需要接受无线电工程、电子学或电信系统方面的专业教育。相关人员必须深入掌握无线电波传播、天线理论和数字信号处理知识，并了解这些技术在太空环境中的应用特点。

天文学家与天体物理学家

天文学家和天体物理学家研究从太阳系行星到遥远星系和类星体的各种天体与现象。他们的工作为航天活动奠定基础科学根基。

天体物理学家也会在国际空间站上部署自己的设备。其中，“冷原子”实验尤其引人关注：这是一个研究超冷原子在微重力环境下行为的独特实验室。该实验能够检验基础物理理论，并有望应用于新一代超高精度原子钟的研制。

现代天文学不仅依靠地面望远镜，也离不开Hubble、James Webb和Chandra等空间天文台。它们为我们带来了质量空前的宇宙图像。例如，2021年发射的James Webb望远镜凭借其红外“视野”，能够观测宇宙存在之初的最早时期。

俄罗斯天体物理学家通过参与“光谱-RG”轨道天文台和即将发射的“光谱-UV”空间望远镜等项目，为世界科学作出了重要贡献。前者用于在X射线波段研究宇宙，后者则用于开展紫外波段观测。

对天文学家和天体物理学家而言，处理天文数据的实践能力、编程与使用专业软件的能力，以及对宇宙过程进行数学建模的能力尤为重要。如今，越来越多的相关研究开始采用机器学习和人工智能方法分析海量数据。

轨道任务医生

航天医学是一门专业学科，研究太空环境因素对人体的影响，并探索飞行期间的适应、预防和治疗方法。

该领域的专家负责航天员选拔与训练、飞行医疗保障、生命保障系统研发，以及返回地球后的康复工作。他们需要解决失重环境下骨量和肌肉量流失、心血管系统变化、睡眠障碍以及隔离带来的心理影响等问题。

俄罗斯主要的航天医学机构包括俄罗斯科学院生物医学问题研究所和加加林宇航员培训中心。正是在这些机构，专家们研发并测试帮助航天员在国际空间站长期任务期间保持健康的方法。

随着月球开发计划和后续火星任务的推进，航天医学正面临新的挑战，包括长期飞行中的宇宙辐射防护、与地球通信受限时的自主医疗，以及为持续一年以上的飞行乘组提供心理支持。

航天乘组心理专家

乘组的心理健康与身体健康同样重要，长期任务期间尤其如此。心理专家会参与航天员的每一个阶段，包括选拔、训练、飞行保障和返回后的康复。

航天心理专家的一项核心任务，是评估乘组成员之间的心理相容性。

随着航天任务持续时间延长，心理专家的重要性也日益凸显。未来持续2–3年的火星任务中，乘组心理支持将成为决定任务成败的关键因素之一。目前，心理专家已经参与MARS-500、HI-SEAS、SIRIUS等模拟此类任务的地面实验，研究长期隔离的影响并制定应对方法。

航天机器人专家

航天机器人是航天领域发展最快的方向之一。机器人在行星探测、舱外作业、卫星维护和太空设施建设中不可或缺。

最著名的航天机器人包括Curiosity和Perseverance等火星车、自动行星际探测器，以及国际空间站上的机械臂，例如加拿大的Canadarm2和安装在空间站俄罗斯舱段的欧洲ERA（European Robotic Arm）。

航天机器人的未来在于打造自主性更高的系统，使其能够在环境不可预测、与地球通信受限的情况下独立作出决策。前沿方向包括研发用于开采月球和小行星资源的机器人、在轨组装大型太空结构的机器人系统，以及服务于未来月球和火星基地的辅助机器人。

研制航天机器人需要跨学科协作，综合运用机械、电子、编程、控制系统和人工智能等领域的知识。尤其困难的是让机器人系统适应太空中的极端环境，包括辐射、真空、极端温度、微重力，以及其他行星表面的低重力。

优质教育是在航天领域取得职业成功的基础。除了物理、数学和工程学等领域的扎实基础知识，跨学科能力以及参与实际项目的实践经验也变得越来越重要。

如今的学习途径已不再局限于传统高等教育。在线课程、专业进修项目以及参与大学生航天项目，正成为未来航天专业人才培养过程中的重要组成部分。

俄罗斯高校及课程

俄罗斯在航天人才培养方面拥有悠久传统。国内一流理工科高校不仅开设了专业课程，还与航天工业企业保持着紧密合作。

莫斯科国立鲍曼技术大学是俄罗斯历史最悠久的技术大学，主要培养火箭与航天装备设计工程师。「特种机械制造」系和「航空航天」系开设运载火箭、航天器和推进系统设计等专业。根据俄罗斯国家统一考试成绩，这些专业的平均录取分数为270–290分。

莫斯科航空学院（МАИ）专门培养航空及火箭航天系统领域的人才。航空航天系和第6学院「航空航天学院」开设飞行器、发动机及控制系统设计与制造课程。

莫斯科物理技术学院（МФТИ）为航天领域培养基础物理、应用数学和信息技术人才。该校教学的一大特色是「物理技术人才培养体系」，让学生从早期阶段便进入包括俄罗斯国家航天集团旗下企业在内的合作机构，参与实际科研和工程工作。

莫斯科国立罗蒙诺索夫大学的物理系以及2017年成立的空间研究系开设天文学、宇宙学和空间物理学课程。学生可以参与卫星监测、空间天气研究和航天任务数据处理等实际航天项目。

彼得大帝圣彼得堡理工大学（СПбПУ）以火箭航天技术、材料科学、应用力学及机器人技术课程闻名。该校与俄罗斯西北地区的航天企业保持着积极合作。

其他重要的航天人才培养高校还包括南乌拉尔国立大学（ЮУрГУ）、西伯利亚国立航空航天大学（СибГАУ）以及科罗廖夫萨马拉国立研究型大学。

报考航天相关专业的学生需要参加数学、物理、信息学和俄语科目的俄罗斯国家统一考试。「迈向未来」「物理技术」等专业竞赛、全俄中学生工程奥林匹克竞赛，以及参加专业班和技术创新社团，也能为升学提供更多机会。

国际教育方向

海外同样有许多培养航天人才的知名院校，其中包括与NASA密切合作的美国麻省理工学院（MIT）和加州理工学院（Caltech），以及与欧洲航天局合作的德国慕尼黑工业大学和巴黎综合理工学院。

位于斯特拉斯堡的国际空间大学（ISU）尤其值得关注，该校开设空间科学、工程和管理领域的跨学科课程。

在航天领域取得成功，不仅需要专业技术知识，还需要具备一系列通用能力。随着行业不断发展，这些能力正变得越来越重要。

以下技术能力仍是大多数航天职业的基础。

1. 系统思维——能够从整体上看待问题，理解复杂系统中不同组成部分之间的联系。这对航天器研制至关重要，因为一个部件失效就可能导致整个任务失败。
2. 工程分析与建模——能够运用数学模型和计算机仿真，预测技术系统在不同条件下的运行状态，包括太空中的极端环境。
3. 大数据处理——随着航天器和望远镜获取的数据量不断增长，信息采集、处理和分析能力变得越来越重要。
4. 编程与算法思维——这不仅是软件开发人员必备的能力，对从事自动化系统和数据处理工作的工程师、科学家及分析师同样重要。

个人素质和「软技能」同样不可或缺。

1. 强烈的内驱力与明确的目标感——航天项目往往持续数年甚至数十年，需要长期投入，并坚持不懈地追求目标。
2. 抗压能力与适应能力——能够在充满不确定性、环境快速变化且责任重大的情况下高效工作。
3. 团队协作与沟通能力——航天项目始终依靠团队完成，而且往往涉及国际合作，因此需要能够与不同专业和文化背景的同事高效协作。
4. 批判性思维与对细节的关注——航天领域的失误代价极其高昂，因此必须能够审慎评估信息，并重视每一个细微之处。
5. 持续学习——愿意不断更新知识、掌握新技术，这对快速发展的航天行业尤为重要。

随着国际竞争日益加剧、航天活动不断商业化，跨学科能力也越来越受到重视。

1. 理解经济层面的问题——航天项目需要大量投资，因此必须了解项目融资、风险评估和商业规划的基本原则。
2. 掌握法律法规——规范太空活动的国际空间法正变得愈加复杂，对商业项目的实施也越来越重要。
3. 生态思维——随着发射活动日益频繁，以及人类推进月球和火星开发计划，理解航天活动对近地空间环境（太空垃圾）和其他行星表面的影响变得越来越重要。

不同专业背景的人进入航天领域的路径各不相同，但以下通用建议可以帮助你迈出第一步。

1. 在STEM领域（科学、技术、工程、数学）打好基础，接受高质量教育。物理、数学、工程学和计算机科学等方面的基础知识，将为日后在航天领域深入发展奠定坚实基础。

2. 在正规教育之外，自主学习航天知识。如今，许多一流大学和航天机构都开设了在线课程：例如Coursera、edX平台上的天文学、航天工程和卫星技术课程，以及NASA、ESA和俄罗斯国家航天集团提供的讲座与网络研讨会。

3. 参加专业活动并加入相关社群：

1. 高校的学生设计局和科学社团；
2. 黑客马拉松和航天项目竞赛（NASA Space Apps Challenge、ActInSpace、СФЕРЫ）；
3. 航天主题会议和展览（Airshow China、莫斯科国际航空航天展览会、国际宇航大会）。

4. 开展自己的学生项目，或加入现有项目。

1. 研制符合CubeSat标准的小型卫星，这类项目正逐渐成为高校团队触手可及的选择。
2. 研制业余火箭和高空气球。
3. 参与模拟太空任务的地面实验。
4. 开展太空任务和望远镜开放数据处理项目。

5. 寻找实习和首份工作的机会。

1. 航天企业提供的定向培养项目。
2. 设计局、科研院所和商业航天公司的实习机会。
3. 俄罗斯国家航天集团及其他航天机构的青年人才项目。
4. 卫星数据、地理信息系统和航天通信相关公司的初级岗位。

6. 拓展职业人脉，打造个人品牌。

1. 参加行业会议和研讨会。
2. 发表科研文章，参与开放项目。
3. 运营航天主题博客或播客。

需要认识到，进入航天领域需要坚持与耐心。许多专业人士最初在航空、无线电电子、IT或国防工业等相关领域工作，在积累经验和专业能力后，才逐步转向航天项目。

如今，航天产业正迈入新的发展阶段。商业化进程、重返月球和进一步探索火星的计划，以及新型轨道空间站和卫星星座的建设，为不同专业领域的人才带来了前所未有的机遇。

过去十年，航天领域的一大趋势是行业准入日益大众化。过去，这是一个雇主数量有限、以国有机构为主的精英领域；如今，全球已有数百家公司投身航天事业，既有大型企业，也有初创公司。

这催生了全新的职业发展路径。例如，拥有IT公司或自主系统工作经验的专业人士，可以将自身技能应用于太空机器人领域；生物学家或医生可以从事航天医学或天体生物学研究；熟悉国际法的法律人士则可以专攻航天活动的法律监管。

未来10–15年，以下领域尤其值得关注。

1. 月球开发——建设长期运行的月球基地，研发生命保障系统，开采并利用月球资源。
2. 火星计划——筹备载人任务，研发在火星生活和工作所需的技术。
3. 轨道制造——利用微重力环境制造具有独特性能的材料和产品。
4. 太空旅游和商业轨道空间站——这一新兴领域既需要技术人才，也需要服务行业人才。
5. 利用人工智能提升航天系统的自主运行能力。
6. 回收处理太空垃圾，可持续利用近地空间。

对于刚刚踏入这一领域的人来说，需要认识到：现代航天项目是复杂的跨学科工程，不仅需要专精于某一领域的人才，也需要视野开阔、能够洞察不同系统与各个环节之间联系的专业人士。

航天产业依然是少数能够将探索未知的浪漫、高新技术与造福人类的现实价值融为一体的领域。通往星辰的旅程，始于地球上的第一步：选择合适的教育方向、培养技能，并坚定不移地追逐梦想。

如果想进一步了解航天员在地球和太空中的协作、国际空间站上的实验以及创纪录的出舱活动，请观看《太空在召唤》项目第五期节目

俄罗斯联邦宇航员、俄罗斯联邦英雄

亚历山大·米苏尔金