太空中“中國制造”越來越多

近五年來，隨著我國載人航天、月球探測、“天宮二號”空間實驗室成功實現(xiàn)交會對接、高分辨率對地觀測系統(tǒng)等重大工程建設(shè)順利推進，空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用領(lǐng)域取得豐碩成果。

國務(wù)院新聞辦公室發(fā)表的《2016中國的航天》白皮書顯示，2011年至今，中國航天事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，自主創(chuàng)新能力顯著增強，進入空間能力大幅提升。2016年，新一代的長征七號、長征五號運載火箭相繼首飛成功，使中國火箭運載能力進入國際先進行列。

五年來，我國已突破掌握載人天地往返、空間出艙、空間交會對接、組合體運行、航天員中期駐留等載人航天領(lǐng)域重大技術(shù)，載人航天重大工程建設(shè)順利推進，全年發(fā)射次數(shù)在2016年也首次超過美國，躍居世界首位。

高速發(fā)展的背后，成果不斷顯現(xiàn)。在2012年6月和2013年6月，“神舟九號”和“神舟十號”載人飛船先后成功發(fā)射，與“天宮一號”目標(biāo)飛行器分別實施自動和手控交會對接，這標(biāo)志著我國全面突破了空間交會對接技術(shù)，載人天地往返運輸系統(tǒng)首次應(yīng)用性飛行取得圓滿成功。

2016年9月和10月，“天宮二號”空間實驗室和“神舟十一號”載人飛船先后成功發(fā)射，形成組合體并穩(wěn)定運行，開展了較大規(guī)模的空間科學(xué)實驗與技術(shù)試驗，突破掌握了航天員中期駐留、地面長時間任務(wù)支持和保障等技術(shù)。

2017年4月，我國發(fā)射“天舟一號”貨運飛船，與在軌運行的“天宮二號”空間實驗室成功實現(xiàn)交會對接，突破和掌握貨物運輸和補給等關(guān)鍵技術(shù)，為空間站建造和運營積累經(jīng)驗。

這些重要時刻，都刻錄著我國航天事業(yè)不斷向前飛躍的路徑。

文昌航天發(fā)射場承載“航天夢”新使命

為適應(yīng)中國航天事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，2007年，經(jīng)國務(wù)院、中央軍委批準(zhǔn)，在海南文昌建設(shè)中國新型航天發(fā)射場。2009年9月，正式開工建設(shè)。在攻克地基止水、建筑抗風(fēng)、防腐防雷等一系列工程難題，攻克新型運載火箭推進劑貯運、加注、控制等技術(shù)難關(guān)后，2016年，一座高度信息化和自動化的現(xiàn)代航天發(fā)射場最終建成。

作為中國航天發(fā)射場新成員，與酒泉、太原、西昌三大發(fā)射場相比，文昌航天發(fā)射場具有天然的海上運輸優(yōu)勢，使中國長久以來火箭、航天器僅靠陸地運輸?shù)姆绞降靡愿纳?，使今后更大直徑重型火箭的運輸成為可能。同時它也是中國首個濱海發(fā)射基地和世界上為數(shù)不多的低緯度發(fā)射場之一。

低緯度濱海發(fā)射基地的優(yōu)勢在于，能借助接近赤道的較大線速度，以及慣性帶來的離心現(xiàn)象，使火箭燃料消耗大大減少，亦可通過海運解決巨型火箭運輸難題并提升殘骸墜落的安全性。

在為期數(shù)年的建設(shè)過程中，2座被四個避雷塔環(huán)繞的固定發(fā)射勤務(wù)塔最為引人注目，建設(shè)以來也經(jīng)歷了各種考驗。2013年11月，臺風(fēng)“海燕”登陸文昌，正在施工的發(fā)射塔回轉(zhuǎn)平臺失去控制，最后安裝人員頂著狂風(fēng)用自己的雙手將其成功收攏。2014年7月，超強臺風(fēng)“威馬遜”在文昌登陸，雖然風(fēng)力遠超12級的塔架抗風(fēng)上線，但塔架牢牢扎根大地，主體安然無恙。

中國人未來的太空房間

建造較大規(guī)模、長期有人照料的空間站，是中國載人航天發(fā)展戰(zhàn)略的第三步。中國的空間站技術(shù)，雖然在上世紀80年代的863計劃問世之初，就開始前期探索，但真正正式研制，仍是在載人飛船基礎(chǔ)上演變而來。

2011年9月29日“天宮一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，它的發(fā)射標(biāo)志著中國邁入中國航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段，同時也代表中國已經(jīng)擁有建立初步空間站，即短期無人照料的空間站的能力。

在此之后，繼“天宮一號”后“天宮二號”空間實驗室，成為我國自主研發(fā)的第二個空間實驗室，它的機體設(shè)置是在“天宮一號”目標(biāo)飛行器備份的基礎(chǔ)上，根據(jù)“天宮二號”的任務(wù)的需要改裝研制而成。規(guī)模與“天宮一號”基本一致，也是一個長期在軌自動運行、短期載人的飛行器，是我國建造空間站之前進行技術(shù)驗證的重要階段。

它的主要功用是開展地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗，打造中國第一個真正意義上的空間實驗室，發(fā)射時釋放伴飛小衛(wèi)星。

據(jù)中國科學(xué)院空間應(yīng)用系統(tǒng)總指揮高銘介紹，目前“天宮二號”空間實驗室相關(guān)科學(xué)實驗和應(yīng)用試驗已獲取了豐富的實驗數(shù)據(jù)和成果，在空間科學(xué)前沿探索與應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域取得了重要突破。這些突破包括冷原子物理、量子物理、天體輻射源本質(zhì)等空間科學(xué)前沿探索，光學(xué)遙感、微波遙感、微小衛(wèi)星等空間應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域以及遙感應(yīng)用等方面。其中，包括兩位航天員景海鵬與陳冬親自參與的科學(xué)實驗項目。

那么，中國為什么要耗費大量的人力和財力建造自己的空間站？對這個問題，北京大學(xué)地球與空間學(xué)院焦維新教授說：“造船是為了建立空間站，建站是為了科學(xué)實驗，這就是我國自主建立‘天宮一號‘天宮二號空間站的原因?！?/p>

中國工程院院士張履謙的解釋則更直白，他表示，空間站是航天事業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢，它代表了一個國家的航天國力?！叭绻覀儸F(xiàn)在不去掌握這項技術(shù)，等到需要使用空間站時再來建造就會落后了?！?/p>

天舟一號：只運貨不運人

貨運系統(tǒng)是中國建成空間站需要突破和掌握的關(guān)鍵技術(shù)，它需要具備向在軌運行航天器補給物資、補加推進劑的能力。這一能力，是確保未來中國空間站在軌長期載人飛行的基本前提。

目前該項技術(shù)借助天舟一號貨運飛船得以實現(xiàn)。業(yè)內(nèi)專家說，天舟一號作為太空快遞的大力士，載荷能力實際高于俄羅斯研制的“進步”號M型和美國的天鵝座飛船擴展型，也高于日本的貨運飛船。

而事實上，天舟一號除了要為“天宮二號”運送物資、燃料外，還要完成包括驗證自主快速交會對接新技術(shù)在內(nèi)的眾多空間試驗任務(wù)。驗證自主快速交會對接技術(shù)，要求兩個航天器在6個小時左右實現(xiàn)對接。這一技術(shù)一旦驗證成功，將大大縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間，減少航天員的體力與精力付出;此外還可以保障科研用品，特別是生物制劑等無法經(jīng)歷長期運輸?shù)呢浧繁M快送達空間站。尤其在未來載人空間站等航天器突遇緊急情況時，快速交會對接可以快速地對故障實施搶修與緊急救援等工作，極大地保證航天員生命安全。

除了以上提及的重要任務(wù)外， 天舟一號備受關(guān)注的焦點還集中在首次采用以太網(wǎng)技術(shù)，這項技術(shù)的關(guān)鍵在于，未來航天員在太空上網(wǎng)不再是夢。 “與之前的航天器相比，天舟一號貨運飛船首次應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)，為未來空間站組網(wǎng)通信提供技術(shù)驗證?！敝袊教炜萍技瘓F八院天舟一號測控通信分系統(tǒng)技術(shù)負責(zé)人馮書誼說，以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以不受空間限制來進行信息交換。有價值的信息在以太網(wǎng)中被資源整合，具有信息量大、高效、快速的傳輸特點。

“此次天舟一號貨運飛船首次應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)，目的就是為未來空間站組網(wǎng)通信提供技術(shù)驗證。”馮書誼說，天舟一號搭載了一款特殊的“神器”——高速通信處理器。這個由中國航天科技集團公司八院研制的處理器是貨運飛船以太網(wǎng)通信的重要組成部分，它就像一座大型機場，可以指引各種大小型飛機起飛降落，接收來自各地的乘客，也可以將乘客送往各地，是一個“核心交通樞紐”。

“高速通信處理器不僅在貨運飛船的天地測控通信中發(fā)揮著巨大的作用，也為空間站千兆通信網(wǎng)的建立奠定了扎實的基礎(chǔ)。”馮書誼說。

未來五年，中國航天事業(yè)還將創(chuàng)造多個“首次”

為者常成，行者常至。從無人飛行到載人飛行，從一人一天到多人多天，從艙內(nèi)實驗到太空行走，從單船飛行到組合體穩(wěn)定運行……中國航天事業(yè)肩負著艱巨而光榮的歷史使命。在未來五年，中國航天事業(yè)還將創(chuàng)造多個“首次”。中國航天科技集團公司總經(jīng)理吳燕生說：“2017年年底發(fā)射嫦娥五號月球探測器，實施月球無人采樣和樣品返回地球。2018年發(fā)射嫦娥四號月球探測器，實現(xiàn)月球背面軟著陸?！?/p>

如若順利，“嫦娥五號”將是人類在本世紀首次“取回月壤”，“嫦娥四號”將是有史以來首個在月球背面軟著陸的探測器。吳燕生透露，將開展載人登月概念研究。

除此之外備受關(guān)注的還有中國空間站建設(shè)的進展，中國載人航天工程辦公室副主任楊利偉說，將在2019年底用長征五號運載火箭發(fā)射空間站的核心艙，此后還要發(fā)射“神舟十二號”、“神舟十三號”載人飛船及實驗艙I和實驗艙II，在此期間將進行4次以上載人飛行。

中國空間基礎(chǔ)設(shè)施也將從當(dāng)前的“初步構(gòu)成”到“建成完備”。迄今為止，中國已發(fā)射346顆衛(wèi)星，擁有實際在軌運行衛(wèi)星140顆。其中通信衛(wèi)星波束覆蓋全球約70%的陸地面積，區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成運營，遙感衛(wèi)星形成系列化發(fā)展和業(yè)務(wù)化運行。

吳燕生說，計劃在2020年全面建成北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座，同時發(fā)射超大容量寬帶通信衛(wèi)星、靜止軌道微波探測衛(wèi)星、海洋鹽度探測衛(wèi)星等，建設(shè)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)。

他說，自主研制的商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)首組兩顆“高景一號”已在2016年發(fā)射入軌，將在2022年前后建成“16+4+4+X”商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)并提供服務(wù)。

編輯/韓靜