2020年,,人類面臨了眾多前所未有的巨大挑戰(zhàn),在超難模式下,,中國(guó)航天不斷創(chuàng)造奇跡,,又迎來(lái)了厚積薄發(fā)的一年,在新型火箭首飛,、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),、月球與深空探測(cè)與商業(yè)航天等領(lǐng)域取得了重大成就。
今年是中國(guó)航天的超級(jí)2020,,這些高光時(shí)刻值得銘記,。
嫦娥五號(hào),完美完成中國(guó)航天史上最復(fù)雜任務(wù)
2004年,,嫦娥探月工程正式啟動(dòng),,計(jì)劃通過(guò)“繞、落,、回”三步走發(fā)展戰(zhàn)略全方位研究月球,。目前已有嫦娥一號(hào)、二號(hào),、三號(hào),、四號(hào)、鵲橋號(hào),、五號(hào)T1試驗(yàn)器等完成任務(wù),,完整突破了環(huán)繞和著陸兩大月球探索使命,實(shí)現(xiàn)了人類首次軟著陸月球背后和巡視的壯舉,。
2020年11月24日嫦娥五號(hào)發(fā)射成功,,挑戰(zhàn)月球采樣返回,時(shí)隔44年(1976年蘇聯(lián)月球24號(hào)),,它將為人類再次帶回月球樣品,。
嫦娥五號(hào)的任務(wù)流程高度復(fù)雜,是無(wú)人探月的極致 圖片來(lái)源:作者改編
嫦娥五號(hào)探測(cè)器組合體總重達(dá)8.2噸,,采用軌道器/返回器/著陸器/上升器聯(lián)合的方式探測(cè)月球,,是人類無(wú)人探月史上最復(fù)雜最重的探測(cè)器。
2020年12月17日,嫦娥五號(hào)成功返回,,最終收獲了1731克樣本,,超過(guò)了蘇聯(lián)三次無(wú)人采樣任務(wù)采樣總重量(301克)。在經(jīng)歷了11個(gè)重大階段和關(guān)鍵步驟后,,中國(guó)終于告別了僅有美國(guó)阿波羅登月計(jì)劃贈(zèng)送的1克月球樣本的歷史,,并全面掌握了無(wú)人地月往返系列技術(shù)。
不僅如此,,嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)了中國(guó)航天五大首次技術(shù)突破:
1,。地外天體自動(dòng)采樣封裝;
2,。地外天體起飛并精準(zhǔn)入軌,;
3。月球軌道無(wú)人交會(huì)對(duì)接,;
4,。攜帶月球樣本高速(近11.2千米/秒的第二宇宙速度)返回地球;
5,。建立中國(guó)月球樣品的存儲(chǔ),、分析和研究系統(tǒng)。
北斗系統(tǒng)全面建成,,精準(zhǔn)時(shí)空盡在手中
2020年6月23日,,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第55顆衛(wèi)星搭乘長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空。北斗系統(tǒng),,歷時(shí)26年研發(fā),,經(jīng)歷了三代系統(tǒng)、共計(jì)發(fā)射了59顆衛(wèi)星,,終于完成全部組網(wǎng)星座發(fā)射任務(wù),,正式建成!
在理論上,,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能無(wú)限量為用戶提供全球覆蓋,、全天候、全天時(shí)的高精度定位與授時(shí)服務(wù),,事關(guān)國(guó)家安全,、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)研究等重要領(lǐng)域,是任何一個(gè)大國(guó)必須掌握的核心競(jìng)爭(zhēng)力,。
北斗系統(tǒng)采用三種軌道,,重點(diǎn)服務(wù)亞太地區(qū) 圖片來(lái)源:北斗辦
整個(gè)北斗建設(shè)過(guò)程分成了三步走策略,對(duì)應(yīng)北斗一號(hào),、二號(hào)和三號(hào)系統(tǒng)。其中,一號(hào)主要為試驗(yàn)系統(tǒng),;二號(hào)為區(qū)域服務(wù)系統(tǒng),;三號(hào)為最終定型的全球服務(wù)并帶有區(qū)域增強(qiáng)的系統(tǒng)。
北斗三號(hào)系統(tǒng)的30顆衛(wèi)星包括3顆為GEO(靜止地球同步軌道)衛(wèi)星,,3顆為IGSO(傾斜地球同步軌道)衛(wèi)星,,24顆為MEO(中遠(yuǎn)地球軌道)衛(wèi)星,是人類現(xiàn)有導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)中最獨(dú)特創(chuàng)新的設(shè)計(jì),,能通過(guò)高軌衛(wèi)星導(dǎo)航和短報(bào)文功能重點(diǎn)為亞太地區(qū)提供更高質(zhì)量的服務(wù),。
天問(wèn)一號(hào),下一站火星,!
屈原曾在長(zhǎng)詩(shī)《天問(wèn)》中發(fā)出了“九天之際,,安放安屬?”和“日月安屬,,列星安陳,?”的曠世之問(wèn),其中“熒惑”(火星)始終是中國(guó)古人們最關(guān)心的行星之一,。歷時(shí)走入現(xiàn)代,,火星不僅是人類研究行星科學(xué)和太陽(yáng)系演化史的核心參照,也是人類未來(lái)走向深空的突破目標(biāo),。
為此,,中國(guó)航天正式啟動(dòng)了行星探測(cè)計(jì)劃——“天問(wèn)”。執(zhí)行第一站任務(wù)的就是去往火星的天問(wèn)一號(hào),。2020年7月23日,,天問(wèn)一號(hào)搭乘長(zhǎng)征五號(hào)遙四火箭,,從文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功升空,開(kāi)啟前往火星數(shù)億千米的旅程,。
天問(wèn)一號(hào)在深空中發(fā)回的中國(guó)最遠(yuǎn)自拍 圖片來(lái)源:國(guó)家航天局
它將在這次任務(wù)中挑戰(zhàn)在火星“繞”(環(huán)繞),、“著”(降落軟著陸),、“巡”(移動(dòng)巡視)三大工程目標(biāo)。組合體攜帶13項(xiàng)科學(xué)儀器,,計(jì)劃對(duì)火星進(jìn)行全方位研究,,是近幾十年來(lái)人類火星探測(cè)技術(shù)復(fù)雜度之最,將打破人類探測(cè)火星新紀(jì)錄,。
目前,,天問(wèn)一號(hào)已經(jīng)完成了多次軌道修正,、深空機(jī)動(dòng),、星上載荷和儀器測(cè)試、太空自拍等復(fù)雜操作,,預(yù)計(jì)在2月10日抵達(dá)火星附近開(kāi)始制動(dòng),,將在2021年農(nóng)歷新年為14億中國(guó)人獻(xiàn)上超級(jí)新年禮物,。
高分專項(xiàng)建設(shè)收官,,觀天測(cè)地明察秋毫
地球原本僅有一顆天然衛(wèi)星,,進(jìn)入航天時(shí)代后,,人類發(fā)射了上萬(wàn)顆人造衛(wèi)星,并通過(guò)這些衛(wèi)星來(lái)了解地球的方方面面,。
高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng),是我國(guó)中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要提出的重大專項(xiàng)之一,主要依靠衛(wèi)星系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全天候,、全天時(shí),、全球覆蓋的對(duì)地觀測(cè)能力,。
高分一號(hào)衛(wèi)星 圖片來(lái)源:央視
2020年12月6日,中國(guó)發(fā)射高分十四號(hào)衛(wèi)星,,從2013年4月26日發(fā)射高分一號(hào)至今,,中國(guó)在7年內(nèi)發(fā)射了十四個(gè)系列、二十余顆衛(wèi)星組成高分衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),,它們分別分布在地球靜止軌道和太陽(yáng)同步軌道。
歷時(shí)七年,,高分衛(wèi)星專項(xiàng)系統(tǒng)建設(shè)成功收官,它們幾乎覆蓋了航天領(lǐng)域所有對(duì)地觀測(cè)方式,,如可見(jiàn)光,、紅外、雷達(dá)等,,為我國(guó)長(zhǎng)期穩(wěn)定地獲得高分辨率全球遙感信息提供重要保障,,戰(zhàn)略意義明顯。
長(zhǎng)征五號(hào)B火箭,,重載力士托起天上宮闕
運(yùn)載火箭是航天事業(yè)的基石,,決定了一國(guó)航天發(fā)展的能力上限,,長(zhǎng)征五號(hào)是我國(guó)目前最強(qiáng)大的重型任務(wù)運(yùn)載火箭。它將長(zhǎng)征火箭家族近地軌道運(yùn)力上限從8噸級(jí)提到25噸以上,,能將東方紅五號(hào)平臺(tái)這類大型載荷發(fā)射到高軌,,能執(zhí)行大型月球探測(cè)和火星探測(cè)任務(wù)等,,是一個(gè)通用化,、系列化,、組合化的大型運(yùn)載火箭平臺(tái),。
長(zhǎng)征五號(hào)基本型和B型運(yùn)載火箭對(duì)比圖 圖片來(lái)源:Memorian-QN
中國(guó)最重要的航天工程之一,,載人航天,,起步于1992年,,2021年將迎來(lái)最為關(guān)鍵的時(shí)刻——全面建造天宮空間站,。為此,,長(zhǎng)征五號(hào)要專門定制一個(gè)型號(hào),,負(fù)責(zé)實(shí)施近地軌道20-25噸級(jí)重載任務(wù),這就是長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭,。相較于長(zhǎng)征五號(hào),,它采取一級(jí)半的“矮胖緊實(shí)”布局,,采用更大的整流罩,,重點(diǎn)服務(wù)于天宮空間站核心艙和實(shí)驗(yàn)艙,。
2020年5月5日,,長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功首飛,為2021年全面開(kāi)啟天宮空間站建設(shè)創(chuàng)造了條件,。
新載人飛船,,突破天宮走入深空
神舟飛船是載人航天工程的功勛飛船,,采用三艙式(推進(jìn)艙、軌道艙和返回艙)構(gòu)型,。中國(guó)航天人通過(guò)11次任務(wù)成功掌握了載人航天的各項(xiàng)核心技術(shù),。然而,,面對(duì)未來(lái)“星辰大海”的載人探測(cè)夢(mèng)想,,它的不足也愈發(fā)明顯,,例如僅能運(yùn)送3名航天員、貨運(yùn)能力有限,、一次性使用,、壽命較短、功能和拓展性有限,,極有必要研究下一代載人飛船,。
世界三款現(xiàn)役載人飛船和四款在研載人飛船對(duì)比 圖片來(lái)源:Memorian-QN
2020年5月5日,新載人飛船試驗(yàn)船隨著長(zhǎng)征五號(hào)B火箭成功首飛,。它采用最新的兩艙式(推進(jìn)艙,、返回艙)布局,效率更高,,技術(shù)更先進(jìn),,容量更大、最多能搭載7名航天員,、擁有較強(qiáng)載貨能力,,在太空中使用壽命更長(zhǎng)。
通過(guò)模塊化和通用化設(shè)計(jì),,它可以通過(guò)更換隔熱模塊實(shí)現(xiàn)多次低成本重復(fù)使用,。群傘氣囊緩沖設(shè)計(jì),也使得回收過(guò)程舒適性和安全性大幅提升,。為適應(yīng)不同任務(wù)需求,,新載人飛船試驗(yàn)船設(shè)計(jì)了大、小兩個(gè)版本,。
飛船整體隔熱能力大幅提升,,足以適應(yīng)包括載人登月在內(nèi)的載人深空探測(cè)計(jì)劃。這些優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了神舟飛船的核心指標(biāo),,也使得新載人飛船成為目前世界最先進(jìn)的新一代載人飛船之一,。
長(zhǎng)征八號(hào)火箭,彌補(bǔ)空白期待回收
我國(guó)長(zhǎng)征火箭家族目前處在從傳統(tǒng)的二/三/四系列火箭逐漸更新為五/六/七/八/十一等的過(guò)程中,,尚存在一些不足,,其中之一是在太陽(yáng)同步軌道和極地軌道的運(yùn)輸能力和性價(jià)比較低:一方面,主要負(fù)責(zé)的長(zhǎng)征二/四很難實(shí)現(xiàn)中型以上(3噸)載荷發(fā)射,,長(zhǎng)征三號(hào)甲系列需要大幅改進(jìn)(2020年首次通過(guò)改型突破了這種軌道)且未來(lái)空間有限,;另一方面,用重載的長(zhǎng)征五/七等發(fā)射成本過(guò)高,亦需要改型,。
而國(guó)際同行已經(jīng)開(kāi)始布局使用火箭回收等技術(shù)進(jìn)一步降低成本,,并且計(jì)劃占領(lǐng)商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)份額。這兩種軌道事關(guān)核心的遙感,、資源,、氣象、科研,、低軌通信等衛(wèi)星類型,,任務(wù)眾多業(yè)務(wù)量大,我國(guó)亟需對(duì)應(yīng)火箭彌補(bǔ)這些空白,。
首飛前的長(zhǎng)征八號(hào) 圖片來(lái)源:航天科技集團(tuán)
2020年12 月 22 日,,長(zhǎng)征八號(hào)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功首飛。它主要依托長(zhǎng)征七號(hào)和長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭技術(shù),,取長(zhǎng)補(bǔ)短,,采用模塊化設(shè)計(jì)理念,使用更加環(huán)保高效的液氧液氫和液氧煤油推進(jìn)劑組合,,定位于中型載荷發(fā)射,。在運(yùn)力方面,重點(diǎn)針對(duì)這兩種軌道實(shí)現(xiàn)不低于4.5噸的發(fā)射能力,。
與此同時(shí),長(zhǎng)征八號(hào)將在未來(lái)逐漸驗(yàn)證火箭可回收技術(shù),,并通過(guò)高可靠性,、通用化、準(zhǔn)備周期短,、發(fā)射頻率高等設(shè)計(jì),,集中于高性價(jià)比的商業(yè)載荷發(fā)射任務(wù),是長(zhǎng)征火箭家族圖譜的重要支撐力量,。
長(zhǎng)征十一號(hào)火箭,,海上發(fā)射再創(chuàng)輝煌
長(zhǎng)征系列火箭主要依托于各類四氧化二氮/偏二甲肼、液氧液氫,、液氧煤油等純液體推進(jìn)劑,,固體推進(jìn)劑的應(yīng)用還有待開(kāi)發(fā)。由于儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng),、準(zhǔn)備周期極短,,固體推進(jìn)劑火箭主要在特殊情況時(shí)做應(yīng)急使用。
從發(fā)射場(chǎng)的角度,,海上發(fā)射無(wú)火箭殘骸落區(qū)問(wèn)題,、可移動(dòng)、可靠近赤道,能最大限度利用地球自轉(zhuǎn)慣性,,是各大國(guó)都會(huì)儲(chǔ)備的重要火箭發(fā)射技術(shù),。
長(zhǎng)征十一號(hào)會(huì)采取先冷發(fā)射彈出再點(diǎn)火的方式,從海上平臺(tái)發(fā)射 圖片來(lái)源:光明日?qǐng)?bào)
純固體推進(jìn)劑的長(zhǎng)征十一號(hào)火箭填補(bǔ)了上述空白,。乍一看它是個(gè)“小不點(diǎn)”,,火箭長(zhǎng)21米、直徑2米,、重58噸,,運(yùn)力在0.5-0.7噸級(jí)別(太陽(yáng)同步/低軌軌道),但它的戰(zhàn)略意義非常重要,。
它的絕活在于能以很低成本執(zhí)行小型載荷的一箭多星任務(wù),,并能夠適用于各種陸地固定發(fā)射場(chǎng)、移動(dòng)發(fā)射場(chǎng)和海上發(fā)射場(chǎng)等環(huán)境,。2020年,,長(zhǎng)征十一號(hào)在酒泉、西昌,、黃海(移動(dòng)平臺(tái))均進(jìn)行了發(fā)射,,其中依托海上平臺(tái)為第二次發(fā)射,實(shí)現(xiàn)了一箭九星的壯舉,。目前,,長(zhǎng)征十一號(hào)火箭共計(jì)發(fā)射十一次,成功了十一次,!
嫦娥玉兔鵲橋,,持續(xù)突破探月記錄
嫦娥系列月球任務(wù),不僅以非常浪漫的“嫦娥”(軌道器和著陸器),、“玉兔”(巡視器),、“鵲橋”(嫦娥四號(hào)中繼星)和“廣寒宮”(嫦娥三號(hào)著陸地)等大家耳熟能詳?shù)拿侄€以它們不斷實(shí)現(xiàn)的新紀(jì)錄而廣受國(guó)際科研界關(guān)注,。
嫦娥四號(hào),、玉兔二號(hào)和鵲橋號(hào)概念圖 圖片來(lái)源:國(guó)家航天局
其中,嫦娥三號(hào)在2013年著陸月球,,至今保持一定程度的工作狀態(tài),。2019年初,嫦娥四號(hào)和玉兔二號(hào)著陸月球背面,,一直正常工作至今,,完成了超過(guò)25個(gè)月球日夜(月球的一天約為地球上的28天)的工作。不僅如此,,她們是人類唯一著陸月球背后的著陸器和巡視器,。玉兔二號(hào)行駛距離超過(guò)600米,服務(wù)于它們的中繼衛(wèi)星——鵲橋號(hào)也一直保持良好的工作狀態(tài)。
最新發(fā)射的嫦娥五號(hào)任務(wù)軌道器,,在完成運(yùn)送返回器和月球樣本到地球附近的任務(wù)后,,又利用剩余推進(jìn)劑,繼續(xù)前往距離地球150萬(wàn)千米的日地拉格朗日點(diǎn),。
嫦娥探月工程,,取得了人類航天眾多新紀(jì)錄,而這些記錄每天都在更新,。2020年的嫦娥探月,,是人類航天近些年載入史冊(cè)的亮點(diǎn)之一。
商業(yè)航天,,高歌猛進(jìn)前途可期
進(jìn)入21世紀(jì)后,,商業(yè)航天開(kāi)始崛起,成為60多年人類航天事業(yè)高速發(fā)展中的一大亮點(diǎn),,以Space X和藍(lán)色起源為代表的新秀甚至成為能攪動(dòng)整個(gè)航天事業(yè)的“超級(jí)鯰魚(yú)”,。中國(guó)作為航天大國(guó),也孕育出了一批優(yōu)秀的商業(yè)航天企業(yè),。
“谷神星一號(hào)”火箭發(fā)射瞬間 圖片來(lái)源:星河動(dòng)力
2020年,,依然是中國(guó)商業(yè)航天不斷突破的一年。星際榮耀,、藍(lán)箭航天,、星河動(dòng)力、九天微星等企業(yè)獲得了數(shù)億乃至十余億人民幣的巨額融資,,不斷突破紀(jì)錄,。
在業(yè)務(wù)領(lǐng)域,星河動(dòng)力“谷神星一號(hào)”衛(wèi)星首飛成功,,且進(jìn)入太陽(yáng)同步軌道,長(zhǎng)光衛(wèi)星高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星星座進(jìn)展迅速,,銀河航天5G通信低軌衛(wèi)星成功測(cè)試,,天儀研究院等進(jìn)入民用SAR衛(wèi)星領(lǐng)域……更多的探索取得新進(jìn)展。
在發(fā)展?jié)摿Ψ矫?,星際榮耀,、藍(lán)箭航天等公司在不斷突破液氧甲烷火箭可復(fù)用發(fā)動(dòng)機(jī)的試車進(jìn)展,將于2021年首次發(fā)射液體推進(jìn)劑火箭,,也將是中國(guó)商業(yè)航天的重大進(jìn)展,。
總體看來(lái),這是中國(guó)航天最好的一年,,未來(lái)發(fā)展前景充滿希望,。
2020年,有輝煌的成功,也有包括長(zhǎng)征七號(hào)甲火箭首飛,、長(zhǎng)三乙火箭,、快舟商業(yè)火箭發(fā)射失利等的不幸。航天從來(lái)不是一件容易的事情,,當(dāng)然,,正是因?yàn)槔щy重重,我們才要更努力發(fā)展航天,。
天可補(bǔ),,海可填,,南山可移,。日月既往,不可復(fù)追,。這是悲喜交加的一年,,但喜遠(yuǎn)大于悲。2021年,,天問(wèn)一號(hào)將抵達(dá)火星,、天宮空間站將全面開(kāi)建、長(zhǎng)征火箭家族將繼續(xù)擴(kuò)容(長(zhǎng)六甲等),、數(shù)型民營(yíng)火箭和衛(wèi)星也將有新突破,,讓我們共同期待中國(guó)航天超級(jí)2021!