《2021中國的航天》白皮書日前發(fā)布,除了系統(tǒng)介紹2016年以來我國在航天領(lǐng)域的重大工程和科學(xué)應(yīng)用外,也介紹了未來5年我國航天事業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)、政策與措施、國際交流與合作等內(nèi)容。“中國航天重大工程正處在一個(gè)承上啟下的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。”國家航天局副局長吳艷華介紹,15年前啟動(dòng)的重大工程項(xiàng)目基本到了收官收尾和正常運(yùn)營應(yīng)用階段,現(xiàn)在正在規(guī)劃實(shí)施未來15年新的重大工程、重大任務(wù),“中國航天過去更加注重空間技術(shù)推動(dòng),新時(shí)代我們更強(qiáng)調(diào)以空間應(yīng)用和空間科學(xué)研究的新發(fā)現(xiàn)來引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新,推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展”。

未來五年,哪些亮點(diǎn)值得期待

運(yùn)載火箭形成陸地、海上多樣化的發(fā)射能力,5年來共實(shí)施207次發(fā)射;

中國空間站建造全面實(shí)施,6名航天員先后進(jìn)駐,開啟了有人長期駐留時(shí)代;

嫦娥四號(hào)首次著陸月背巡視探測(cè),嫦娥五號(hào)帶回1731克月壤;

天問一號(hào)實(shí)現(xiàn)中國航天從地月系到行星際探測(cè)的跨越,在火星上首次留下中國印跡;

北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成開通,高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)形成體系能力……

5年來,重大工程的實(shí)施,對(duì)我國空間科學(xué)起到了巨大的推動(dòng)和帶動(dòng)作用。

比如在歷史演化方面,“通過對(duì)月球淺層結(jié)構(gòu)的研究,對(duì)月球的演化歷史,特別是在地質(zhì)方面,取得了新的認(rèn)知。”國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠介紹,通過對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品的分析和研究,把月球地質(zhì)活動(dòng)時(shí)間軸從原來大家認(rèn)為的30億年推演到20億年,也就是說月球年輕了10億年左右,“這些對(duì)月球的認(rèn)知,包括對(duì)月球地貌的演化,都起到非常關(guān)鍵的作用”。

劉繼忠表示,從物質(zhì)能量來講,通過前期研究,發(fā)現(xiàn)了新的月球深部物質(zhì)類型,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)迄今比較精確的宇宙射線能譜精細(xì)結(jié)構(gòu);從空間環(huán)境來講,通過幾年科學(xué)研究,對(duì)月球粒子輻射劑量有了新的認(rèn)知,得到了新的數(shù)值。

“我們還發(fā)現(xiàn)月球微磁層,對(duì)太陽風(fēng)與月球相互作用建立了新模型、新機(jī)理,通過從空間對(duì)地球的觀測(cè),也對(duì)地球等離子體層的整個(gè)活動(dòng)演化取得了新的認(rèn)知。”劉繼忠說。

基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí),未來可期。那么,“十四五”期間,中國航天有哪些值得期待的亮點(diǎn)?

據(jù)吳艷華介紹,“十四五”期間,我國要啟動(dòng)一批新的航天重大工程,包括探月工程四期、行星探測(cè)工程,還要論證實(shí)施重型運(yùn)載火箭等一批重大工程,批復(fù)以后要接續(xù)實(shí)施。

“我們要推動(dòng)空間技術(shù)、空間應(yīng)用一體化協(xié)同發(fā)展,尤其是要協(xié)同構(gòu)建空間基礎(chǔ)設(shè)施,包括通信、導(dǎo)航、遙感三類衛(wèi)星,形成完善的空間基礎(chǔ)設(shè)施,推廣衛(wèi)星應(yīng)用,廣泛服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,同時(shí)為全世界服務(wù)。”吳艷華表示,下一步,將統(tǒng)籌規(guī)劃空間科學(xué)探索,發(fā)射一批用于科學(xué)論證的衛(wèi)星。同時(shí)我們要用好空間站、月球探測(cè)和行星探測(cè)這些平臺(tái),深入開展科學(xué)研究,爭(zhēng)取有原創(chuàng)性的科學(xué)發(fā)現(xiàn),為人類作出貢獻(xiàn)。

劃重點(diǎn) “羲和號(hào)”探日成果可期

“羲和號(hào)”衛(wèi)星是我國首顆太陽探測(cè)的科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。在嫦娥五號(hào)成功實(shí)現(xiàn)月球采樣返回,天問一號(hào)成功實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的“繞、落、巡視”探測(cè)之后,“羲和號(hào)”讓我國在一年的時(shí)間之內(nèi),實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽系中的地球、行星以及太陽探測(cè)的全覆蓋,奏響了我國深空探測(cè)的“三重奏”。

經(jīng)過三個(gè)多月的在軌測(cè)試和實(shí)驗(yàn),“羲和號(hào)”衛(wèi)星已經(jīng)完成了衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)驗(yàn)證40多次,對(duì)太陽進(jìn)行了探測(cè)成像290多次,衛(wèi)星的平臺(tái)及有關(guān)載荷工作穩(wěn)定正常,功能和性能滿足研制總要求。

目前,“羲和號(hào)”衛(wèi)星已經(jīng)取得了一系列技術(shù)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)成果。據(jù)國家航天局對(duì)地觀測(cè)與數(shù)據(jù)中心主任趙堅(jiān)介紹,一是在軌驗(yàn)證了新型高精度衛(wèi)星平臺(tái)的超高指向精度和超高穩(wěn)定度技術(shù),與傳統(tǒng)的同等慣量衛(wèi)星平臺(tái)相比,這顆衛(wèi)星的指向精度和穩(wěn)定精度均提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。二是在太陽科學(xué)探測(cè)方面,這是在國際上首次在軌獲得了太陽H-α譜線,全日面的H-α波段的光譜圖像。

太陽H-α譜線是什么?“這是光子與氫原子相互作用后,電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生的譜線,是太陽爆發(fā)時(shí)響應(yīng)最強(qiáng)烈的一個(gè)譜線,能夠直接反映爆發(fā)的特征。”趙堅(jiān)介紹,以前人類對(duì)太陽的觀測(cè),H-α譜線只能在地球上進(jìn)行探測(cè),但因?yàn)槭艿酱髿鈹_動(dòng),這個(gè)數(shù)據(jù)是不連續(xù)、不穩(wěn)定的。

“現(xiàn)在通過衛(wèi)星在軌進(jìn)行探測(cè),就可以去掉這些不穩(wěn)定因素,對(duì)太陽進(jìn)行高分辨率的觀測(cè)和成像,可以更加準(zhǔn)確地獲得太陽爆發(fā)時(shí)大氣溫度、速度等物理量的變化,進(jìn)而建立起太陽爆發(fā)從光球到日冕的能量積累、釋放、傳輸?shù)耐暾锢砟Ｐ?對(duì)研究太陽爆發(fā)的動(dòng)力學(xué)過程及物理機(jī)理提供關(guān)鍵數(shù)據(jù),有望獲得有國際影響力的科學(xué)產(chǎn)出。”趙堅(jiān)說。

關(guān)于我國未來的探日計(jì)劃,趙堅(jiān)表示,目前科學(xué)家們正在開展相關(guān)的論證研究,將進(jìn)一步了解太陽構(gòu)造,確定太陽活動(dòng)特征,掌握其機(jī)理和活動(dòng)規(guī)律,更好地預(yù)報(bào)空間天氣,造福人類。

劃重點(diǎn) 嫦娥八號(hào)2030年前發(fā)射

目前國家已批復(fù)探月工程四期任務(wù),包括嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)、嫦娥八號(hào)任務(wù),這三項(xiàng)任務(wù)將在未來10年陸續(xù)實(shí)施。

“我們已經(jīng)發(fā)射的嫦娥四號(hào),落在了月球背面,任務(wù)已成功實(shí)施。”劉繼忠表示,后續(xù)還有三次任務(wù)。嫦娥六號(hào)要到月球的高價(jià)值地區(qū)進(jìn)行采樣返回,后續(xù)還有新的月壤、新的樣品返回地球。嫦娥七號(hào)主要是對(duì)月球極區(qū)進(jìn)行科學(xué)探測(cè),特別是對(duì)月球的水分布進(jìn)行探測(cè)。嫦娥八號(hào)則將實(shí)施極區(qū)的科學(xué)探測(cè)以及為科研站后續(xù)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

“整個(gè)探月四期,我們基本上要達(dá)到建設(shè)科研站基本型的目標(biāo),同時(shí)也是為后續(xù)我們與國際合作建設(shè)國際月球科研站打下基礎(chǔ)。這些任務(wù)我們和國際同行也在密切溝通協(xié)調(diào),將一起合作開展相關(guān)探測(cè)。”劉繼忠介紹,比如,嫦娥七號(hào)任務(wù)已經(jīng)和俄羅斯的“l(fā)una-26”簽訂了協(xié)議,共同進(jìn)行探測(cè)。“按照目前整體研制進(jìn)展,在2025年前后,我們將完成嫦娥六號(hào)和嫦娥七號(hào)的相關(guān)工作,同時(shí)開展嫦娥八號(hào)的研制;在2030年之前,要完成嫦娥八號(hào)發(fā)射。2030年以前,探月四期能夠取得預(yù)期成果。”

劃重點(diǎn) 建設(shè)國際月球科研站

“總體來說,像地球的南極站、北極站一樣,未來傾向于在月球南極建成地面科考設(shè)施,在月軌、月表建設(shè)科研實(shí)驗(yàn)設(shè)施,開展多學(xué)科、多目標(biāo)科研工作。”吳艷華介紹說。

那么,國際月球科研站是什么?后續(xù)如何開展工作?

我國將和俄羅斯共同建設(shè)國際月球科研站。“我們的嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和俄羅斯規(guī)劃的相應(yīng)任務(wù),用5年左右的時(shí)間,完成建站之前的勘察工作。我們?cè)儆?0年左右的時(shí)間,完成設(shè)施建設(shè)。建設(shè)月球科研站就像建立一個(gè)小城鎮(zhèn)一樣,它要有能源系統(tǒng),要有通信導(dǎo)航系統(tǒng),要有遠(yuǎn)程運(yùn)輸系統(tǒng),要有天地往返系統(tǒng),還要有地面支持系統(tǒng)。如果考慮到遠(yuǎn)期有人常駐的目標(biāo),還要有生命保障系統(tǒng)。”吳艷華表示,計(jì)劃2035年以后,根據(jù)各個(gè)國家、各個(gè)組織的科考任務(wù)分次到月球上做科考。

“中俄兩國航天機(jī)構(gòu)還要向全世界正式發(fā)布建設(shè)國際月球科研站的宣言,把建設(shè)原則、參與宗旨向國際社會(huì)發(fā)布。”吳艷華透露,總的來說,在任務(wù)或者項(xiàng)目的各個(gè)階段,包括建設(shè)的各種任務(wù)層級(jí),無論是系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)還是設(shè)備級(jí),還是科學(xué)數(shù)據(jù)共享研究級(jí),包括天地支持級(jí),“我們都不設(shè)限,一塊兒來建”。

投入產(chǎn)出比1∶10,航天回報(bào)“經(jīng)濟(jì)賬”這么算

花這么多錢搞航天值不值?這是一個(gè)經(jīng)常會(huì)被問到的問題。

不說情懷與責(zé)任,僅算經(jīng)濟(jì)賬,航天探索的回報(bào)也極為可觀。“航天的發(fā)展確實(shí)是需要高投入。但是,航天及其應(yīng)用所產(chǎn)生的效益更大。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),可以達(dá)到1∶10以上的投入產(chǎn)出比。”據(jù)國家航天局對(duì)地觀測(cè)與數(shù)據(jù)中心主任趙堅(jiān)介紹,目前,航天應(yīng)用已經(jīng)廣泛用于國土資源調(diào)查、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、林草監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、氣象預(yù)報(bào)、海洋開發(fā)、交通運(yùn)輸、教育醫(yī)療、城鄉(xiāng)建設(shè)等經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,衍生出的新技術(shù)應(yīng)用,也已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶,老百姓也能切身體會(huì)到航天科技所創(chuàng)造的美好生活。

趙堅(jiān)舉例,通信廣播衛(wèi)星可以為民眾開通全球移動(dòng)通信、廣播電視直播以及提供高速寬帶上網(wǎng),極大方便了人們?cè)谛畔r(shí)代的數(shù)字化生活;衛(wèi)星導(dǎo)航定位成了百姓日常生活中不可或缺的助手,極大方便了人們的交通和出行,改變了人們的生產(chǎn)和生活方式;氣象衛(wèi)星可以提供全球和特定地區(qū)的精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào),為人們的衣食住行提供暖心、周到的氣象保障。

比如,人們?cè)陲w機(jī)、高鐵上處理公務(wù)、休閑學(xué)習(xí)的需求越來越迫切,但時(shí)斷時(shí)續(xù)的信號(hào)帶來諸多不便。

在第六個(gè)“中國航天日”航天產(chǎn)業(yè)成就展上,航天科工二院25所先進(jìn)通信技術(shù)研究室主任楊健就介紹過一款名為“二維相控陣用戶站”的創(chuàng)新產(chǎn)品。這款產(chǎn)品安裝在高鐵上后,作為天基寬帶互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要一環(huán),能建立起用戶與衛(wèi)星間的數(shù)據(jù)傳輸鏈路,微信發(fā)不出去、電話接不進(jìn)來等問題都能迎刃而解,實(shí)現(xiàn)極速上網(wǎng)。“別看這個(gè)相控陣用戶站不起眼,看上去僅有筆記本電腦大小,沒有機(jī)械部件。但它是優(yōu)化通信信號(hào)的利器,容易攜帶,適用于航空、航海、汽車等多種場(chǎng)景。”

在防災(zāi)減災(zāi)方面,衛(wèi)星由于不受極端天氣干擾正好大顯身手!

據(jù)介紹,為應(yīng)對(duì)去年鄭州突發(fā)特大暴雨造成的嚴(yán)重洪澇災(zāi)害,國防科工局重大專項(xiàng)工程中心緊急啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制,調(diào)用高分三號(hào)SAR衛(wèi)星以及高分六號(hào)等衛(wèi)星開展應(yīng)急成像。兩天時(shí)間安排衛(wèi)星成像4次,獲取災(zāi)區(qū)有效數(shù)據(jù)5景,第一時(shí)間提供給應(yīng)急管理部、水利部等應(yīng)急單位,高效發(fā)揮了航天應(yīng)急信息支持作用。

“高分衛(wèi)星制作的臺(tái)風(fēng)觀測(cè)高清云圖,可以清晰地觀測(cè)到臺(tái)風(fēng)眼的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律,對(duì)全球全年產(chǎn)生的臺(tái)風(fēng)無漏報(bào),極大地減少了防災(zāi)減災(zāi)的成本,并在預(yù)防森林大火和應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害等方面也發(fā)揮了十分重要的作用。”趙堅(jiān)介紹,前一段時(shí)間湯加發(fā)生火山爆發(fā),中國國家航天局應(yīng)急啟動(dòng)了對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng),調(diào)動(dòng)了十余顆衛(wèi)星進(jìn)行高頻次觀測(cè),及時(shí)將相關(guān)影像數(shù)據(jù)提供給國際組織,貢獻(xiàn)中國力量。

“致廣大而盡精微”是航天技術(shù)發(fā)展的重要遵循。在推動(dòng)空間科學(xué)、空間技術(shù)跨越發(fā)展的同時(shí),必須算好、用活這筆“經(jīng)濟(jì)賬”。“航天技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)和利用,將幫助我們共同守護(hù)好這顆藍(lán)色星球,造福民眾。”趙堅(jiān)言詞肯定地說。

關(guān)鍵詞： 中國航天