中國航太，向未來！
光明日報記者 崔興毅
《2021中國的航太》白皮書日前發佈，除了系統介紹2016年以來我國在航太領域的重大工程和科學應用外，也介紹了未來5年我國航太事業發展的主要任務、政策與措施、國際交流與合作等內容。“中國航太重大工程正處在一個承上啟下的轉捩點。”國家航太局副局長吳艷華介紹，15年前啟動的重大工程項目基本到了收官收尾和正常運營應用階段，現在正在規劃實施未來15年新的重大工程、重大任務，“中國航太過去更加注重空間技術推動，新時代我們更強調以空間應用和空間科學研究的新發現來引領技術創新，推動可持續發展”。
國際月球科研站概念圖 中國國家航太局供圖
神舟十三號航太員首次出艙活動。新華社發
未來五年，哪些亮點值得期待
運載火箭形成陸地、海上多樣化的發射能力，5年來共實施207次發射；
中國空間站建造全面實施，6名航太員先後進駐，開啟了有人長期駐留時代；
嫦娥四號首次著陸月背巡視探測，嫦娥五號帶回1731克月壤；
天問一號實現中國航太從地月係到行星際探測的跨越，在火星上首次留下中國印跡；
北斗全球衛星導航系統建成開通，高解析度對地觀測系統形成體系能力……
5年來，重大工程的實施，對我國空間科學起到了巨大的推動和帶動作用。
比如在歷史演化方面，“通過對月球淺層結構的研究，對月球的演化歷史，特別是在地質方面，取得了新的認知。”國家航太局探月與航太工程中心主任劉繼忠介紹，通過對嫦娥五號月球樣品的分析和研究，把月球地質活動時間軸從原來大家認為的30億年推演到20億年，也就是説月球年輕了10億年左右，“這些對月球的認知，包括對月球地貌的演化，都起到非常關鍵的作用”。
劉繼忠表示，從物質能量來講，通過前期研究，發現了新的月球深部物質類型，同時也發現迄今比較精確的宇宙射線能譜精細結構；從空間環境來講，通過幾年科學研究，對月球粒子輻射劑量有了新的認知，得到了新的數值。
“我們還發現月球微磁層，對太陽風與月球相互作用建立了新模型、新機理，通過從空間對地球的觀測，也對地球電漿體層的整個活動演化取得了新的認知。”劉繼忠説。
基礎堅實，未來可期。那麼，“十四五”期間，中國航太有哪些值得期待的亮點？
據吳艷華介紹，“十四五”期間，我國要啟動一批新的航太重大工程，包括探月工程四期、行星探測工程，還要論證實施重型運載火箭等一批重大工程，批復以後要接續實施。
“我們要推動空間技術、空間應用一體化協同發展，尤其是要協同構建空間基礎設施，包括通信、導航、遙感三類衛星，形成完善的空間基礎設施，推廣衛星應用，廣泛服務於經濟社會發展，同時為全世界服務。”吳艷華表示，下一步，將統籌規劃空間科學探索，發射一批用於科學論證的衛星。同時我們要用好空間站、月球探測和行星探測這些平臺，深入開展科學研究，爭取有原創性的科學發現，為人類作出貢獻。
劃重點 “羲和號”探日成果可期
“羲和號”衛星是我國首顆太陽探測的科學技術實驗衛星。在嫦娥五號成功實現月球採樣返回，天問一號成功實現對火星的“繞、落、巡視”探測之後，“羲和號”讓我國在一年的時間之內，實現了對太陽系中的地球、行星以及太陽探測的全覆蓋，奏響了我國深空探測的“三重奏”。
經過三個多月的在軌測試和實驗，“羲和號”衛星已經完成了衛星平臺技術驗證40多次，對太陽進行了探測成像290多次，衛星的平臺及有關載荷工作穩定正常，功能和性能滿足研製總要求。
目前，“羲和號”衛星已經取得了一系列技術和科學實驗成果。據國家航太局對地觀測與數據中心主任趙堅介紹，一是在軌驗證了新型高精度衛星平臺的超高指向精度和超高穩定度技術，與傳統的同等慣量衛星平臺相比，這顆衛星的指向精度和穩定精度均提高了兩個數量級。二是在太陽科學探測方面，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譜線是什麼？“這是光子與氫原子相互作用後，電子能級躍遷産生的譜線，是太陽爆發時響應最強烈的一個譜線，能夠直接反映爆發的特徵。”趙堅介紹，以前人類對太陽的觀測，H-α譜線只能在地球上進行探測，但因為受到大氣擾動，這個數據是不連續、不穩定的。
“現在通過衛星在軌進行探測，就可以去掉這些不穩定因素，對太陽進行高解析度的觀測和成像，可以更加準確地獲得太陽爆發時大氣溫度、速度等物理量的變化，進而建立起太陽爆發從光球到日冕的能量積累、釋放、傳輸的完整物理模型，對研究太陽爆發的動力學過程及物理機理提供關鍵數據，有望獲得有國際影響力的科學産出。”趙堅説。
關於我國未來的探日計劃，趙堅表示，目前科學家們正在開展相關的論證研究，將進一步了解太陽構造，確定太陽活動特徵，掌握其機理和活動規律，更好地預報空間天氣，造福人類。
劃重點 嫦娥八號2030年前發射
目前國家已批復探月工程四期任務，包括嫦娥六號、嫦娥七號、嫦娥八號任務，這三項任務將在未來10年陸續實施。
“我們已經發射的嫦娥四號，落在了月球背面，任務已成功實施。”劉繼忠表示，後續還有三次任務。嫦娥六號要到月球的高價值地區進行採樣返回，後續還有新的月壤、新的樣品返回地球。嫦娥七號主要是對月球極區進行科學探測，特別是對月球的水分佈進行探測。嫦娥八號則將實施極區的科學探測以及為科研站後續的關鍵技術進行驗證。
“整個探月四期，我們基本上要達到建設科研站基本型的目標，同時也是為後續我們與國際合作建設國際月球科研站打下基礎。這些任務我們和國際同行也在密切溝通協調，將一起合作開展相關探測。”劉繼忠介紹，比如，嫦娥七號任務已經和俄羅斯的“luna-26”簽訂了協議，共同進行探測。“按照目前整體研製進展，在2025年前後，我們將完成嫦娥六號和嫦娥七號的相關工作，同時開展嫦娥八號的研製；在2030年之前，要完成嫦娥八號發射。2030年以前，探月四期能夠取得預期成果。”
劃重點 建設國際月球科研站
“總體來説，像地球的南極站、北極站一樣，未來傾向於在月球南極建成地面科考設施，在月軌、月表建設科研實驗設施，開展多學科、多目標科研工作。”吳艷華介紹説。
那麼，國際月球科研站是什麼？後續如何開展工作？
我國將和俄羅斯共同建設國際月球科研站。“我們的嫦娥六號、嫦娥七號和俄羅斯規劃的相應任務，用5年左右的時間，完成建站之前的勘察工作。我們再用10年左右的時間，完成設施建設。建設月球科研站就像建立一個小城鎮一樣，它要有能源系統，要有通信導航系統，要有遠端運輸系統，要有天地往返系統，還要有地面支援系統。如果考慮到遠期有人常駐的目標，還要有生命保障系統。”吳艷華表示，計劃2035年以後，根據各個國家、各個組織的科考任務分次到月球上做科考。
“中俄兩國航太機構還要向全世界正式發佈建設國際月球科研站的宣言，把建設原則、參與宗旨向國際社會發佈。”吳艷華透露，總的來説，在任務或者項目的各個階段，包括建設的各種任務層級，無論是系統級、分系統級還是設備級，還是科學數據共用研究級，包括天地支援級，“我們都不設限，一塊兒來建”。
投入産出比1：10，航太回報“經濟賬”這麼算
花這麼多錢搞航太值不值？這是一個經常會被問到的問題。
不説情懷與責任，僅算經濟賬，航太探索的回報也極為可觀。“航太的發展確實是需要高投入。但是，航太及其應用所産生的效益更大。據初步統計，可以達到1：10以上的投入産出比。”據國家航太局對地觀測與數據中心主任趙堅介紹，目前，航太應用已經廣泛用於國土資源調查、環境保護、農業發展、林草監測、防災減災、氣象預報、海洋開發、交通運輸、教育醫療、城鄉建設等經濟社會各個領域，衍生出的新技術應用，也已經進入千家萬戶，老百姓也能切身體會到航太科技所創造的美好生活。
趙堅舉例，通信廣播衛星可以為民眾開通全球行動通訊、廣播電視直播以及提供高速寬頻上網，極大方便了人們在資訊時代的數字化生活；衛星導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，改變了人們的生産和生活方式；氣象衛星可以提供全球和特定地區的精準氣象預報，為人們的衣食住行提供暖心、週到的氣象保障。
比如，人們在飛機、高鐵上處理公務、休閒學習的需求越來越迫切，但時斷時續的信號帶來諸多不便。
在第六個“中國航太日”航太産業成就展上，航太科工二院25所先進通信技術研究室主任楊健就介紹過一款名為“二維相控陣用戶站”的創新産品。這款産品安裝在高鐵上後，作為天基寬頻網際網路系統的重要一環，能建立起用戶與衛星間的數據傳輸鏈路，微信發不出去、電話接不進來等問題都能迎刃而解，實現極速上網。“別看這個相控陣用戶站不起眼，看上去僅有筆記型電腦大小，沒有機械部件。但它是優化通信信號的利器，容易攜帶，適用於航空、航海、汽車等多種場景。”
在防災減災方面，衛星由於不受極端天氣干擾正好大顯身手！
據介紹，為應對去年鄭州突發特大暴雨造成的嚴重洪澇災害，國防科工局重大專項工程中心緊急啟動應急響應機制，調用高分三號SAR衛星以及高分六號等衛星開展應急成像。兩天時間安排衛星成像4次，獲取災區有效數據5景，第一時間提供給應急管理部、水利部等應急單位，高效發揮了航太應急資訊支援作用。
“高分衛星製作的颱風觀測高清雲圖，可以清晰地觀測到颱風眼的結構以及運動變化的規律，對全球全年産生的颱風無漏報，極大地減少了防災減災的成本，並在預防森林大火和應對洪澇災害等方面也發揮了十分重要的作用。”趙堅介紹，前一段時間東加發生火山爆發，中國國家航太局應急啟動了對地觀測衛星系統，調動了十余顆衛星進行高頻次觀測，及時將相關影像數據提供給國際組織，貢獻中國力量。
“致廣大而盡精微”是航太技術發展的重要遵循。在推動空間科學、空間技術跨越發展的同時，必須算好、用活這筆“經濟賬”。“航太技術的進一步開發和利用，將幫助我們共同守護好這顆藍色星球，造福民眾。”趙堅言詞肯定地説。
《光明日報》（ 2022年02月24日 16版）
