向未來(lái)！中國(guó)航天未來(lái)五年哪些亮點(diǎn)值得期待？
作者：本報(bào)記者 崔興毅
《光明日?qǐng)?bào)》( 2022年02月24日 16版)
《2021中國(guó)的航天》白皮書(shū)日前發(fā)布，除了系統(tǒng)介紹2016年以來(lái)我國(guó)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(lái)5年我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)、政策與措施、國(guó)際交流與合作等內(nèi)容�！爸袊�(guó)航天重大工程正處在一個(gè)承上啟下的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。”國(guó)家航天局副局長(zhǎng)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(yíng)應(yīng)用階段，現(xiàn)在正在規(guī)劃實(shí)施未來(lái)15年新的重大工程、重大任務(wù)，“中國(guó)航天過(guò)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(lái)引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展”。
未來(lái)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(lái)共實(shí)施207次發(fā)射；
中國(guó)空間站建造全面實(shí)施，6名航天員先后進(jìn)駐，開(kāi)啟了有人長(zhǎng)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(wèn)一號(hào)實(shí)現(xiàn)中國(guó)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(guó)印跡；
北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成開(kāi)通，高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)系統(tǒng)形成體系能力……
5年來(lái)，重大工程的實(shí)施，對(duì)我國(guó)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(guò)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�！眹�(guó)家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠介紹，通過(guò)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(lái)大家認(rèn)為的30億年推演到20億年，也就是說(shuō)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(lái)講，通過(guò)前期研究，發(fā)現(xiàn)了新的月球深部物質(zhì)類(lèi)型，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)迄今比較精確的宇宙射線(xiàn)能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)；從空間環(huán)境來(lái)講，通過(guò)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(yáng)風(fēng)與月球相互作用建立了新模型、新機(jī)理，通過(guò)從空間對(duì)地球的觀(guān)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�！眲⒗^忠說(shuō)。
基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)，未來(lái)可期。那么，“十四五”期間，中國(guó)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(guó)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(lèi)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)�！眳瞧G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(kāi)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(lèi)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(guó)首顆太陽(yáng)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(wèn)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(guó)在一年的時(shí)間之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)系中的地球、行星以及太陽(yáng)探測(cè)的全覆蓋，奏響了我國(guó)深空探測(cè)的“三重奏”。
經(jīng)過(guò)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(yáng)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(mǎn)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(guó)家航天局對(duì)地觀(guān)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(yáng)科學(xué)探測(cè)方面，這是在國(guó)際上首次在軌獲得了太陽(yáng)H-α譜線(xiàn)，全日面的H-α波段的光譜圖像。
太陽(yáng)H-α譜線(xiàn)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(xiàn)，是太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)響應(yīng)最強(qiáng)烈的一個(gè)譜線(xiàn)，能夠直接反映爆發(fā)的特征�！壁w堅(jiān)介紹，以前人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)的觀(guān)測(cè)，H-α譜線(xiàn)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(guò)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(yáng)進(jìn)行高分辨率的觀(guān)測(cè)和成像，可以更加準(zhǔn)確地獲得太陽(yáng)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(yáng)爆發(fā)從光球到日冕的能量積累、釋放、傳輸?shù)耐暾锢砟Ｐ停瑢?duì)研究太陽(yáng)爆發(fā)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及物理機(jī)理提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，有望獲得有國(guó)際影響力的科學(xué)產(chǎn)出。”趙堅(jiān)說(shuō)。
關(guān)于我國(guó)未來(lái)的探日計(jì)劃，趙堅(jiān)表示，目前科學(xué)家們正在開(kāi)展相關(guān)的論證研究，將進(jìn)一步了解太陽(yáng)構(gòu)造，確定太陽(yáng)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(lèi)。
劃重點(diǎn) 嫦娥八號(hào)2030年前發(fā)射
目前國(guó)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(lái)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�！眲⒗^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(guó)際合作建設(shè)國(guó)際月球科研站打下基礎(chǔ)。這些任務(wù)我們和國(guó)際同行也在密切溝通協(xié)調(diào)，將一起合作開(kāi)展相關(guān)探測(cè)�！眲⒗^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)�！鞍凑漳壳罢w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(kāi)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(guó)際月球科研站
“總體來(lái)說(shuō)，像地球的南極站、北極站一樣，未來(lái)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(kāi)展多學(xué)科、多目標(biāo)科研工作。”吳艷華介紹說(shuō)。
那么，國(guó)際月球科研站是什么？后續(xù)如何開(kāi)展工作？
我國(guó)將和俄羅斯共同建設(shè)國(guó)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)�！眳瞧G華表示，計(jì)劃2035年以后，根據(jù)各個(gè)國(guó)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(guó)航天機(jī)構(gòu)還要向全世界正式發(fā)布建設(shè)國(guó)際月球科研站的宣言，把建設(shè)原則、參與宗旨向國(guó)際社會(huì)發(fā)布�！眳瞧G華透露，總的來(lái)說(shuō)，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(wú)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(lái)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(qián)搞航天值不值？這是一個(gè)經(jīng)常會(huì)被問(wèn)到的問(wèn)題。
不說(shuō)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(guān)。“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(guó)家航天局對(duì)地觀(guān)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(guó)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(kāi)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(wàn)戶(hù)，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(kāi)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(lái)越迫切，但時(shí)斷時(shí)續(xù)的信號(hào)帶來(lái)諸多不便。
在第六個(gè)“中國(guó)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(guò)一款名為“二維相控陣用戶(hù)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(hù)與衛(wèi)星間的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，微信發(fā)不出去、電話(huà)接不進(jìn)來(lái)等問(wèn)題都能迎刃而解，實(shí)現(xiàn)極速上網(wǎng)�！皠e看這個(gè)相控陣用戶(hù)站不起眼，看上去僅有筆記本電腦大小，沒(méi)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(chē)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(guó)防科工局重大專(zhuān)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(kāi)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(guān)測(cè)高清云圖，可以清晰地觀(guān)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(wú)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(guó)國(guó)家航天局應(yīng)急啟動(dòng)了對(duì)地觀(guān)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(guān)測(cè)，及時(shí)將相關(guān)影像數(shù)據(jù)提供給國(guó)際組織，貢獻(xiàn)中國(guó)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”�！昂教旒夹g(shù)的進(jìn)一步開(kāi)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�！壁w堅(jiān)言詞肯定地說(shuō)。
(本報(bào)記者 崔興毅)
