2020年宇航領(lǐng)域科學(xué)問題和技術(shù)難題發(fā)布

文/劉巖 圖/宿東

9月18日，在2020年中國航天大會開幕式暨主論壇上，2020年宇航領(lǐng)域十大科學(xué)問題和技術(shù)難題，由中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團有限公司研究發(fā)展部部長王巍現(xiàn)場發(fā)布，以助力研判航天科技發(fā)展趨勢、識別并攻克技術(shù)難點、推進航天智庫建設(shè)。

這些科學(xué)問題和技術(shù)難題是由中國航天大會學(xué)術(shù)委員會的院士、專家，以“面向2050年對航天技術(shù)發(fā)展具有導(dǎo)向作用；對航天技術(shù)或產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新具有關(guān)鍵作用；切中航天技術(shù)發(fā)展重點和要點，具有代表性”為重要評判標準，對宇航領(lǐng)域科學(xué)問題和技術(shù)難題征集活動中所提交的材料進行審慎評議，最終確定的。

2020年宇航領(lǐng)域科學(xué)問題和技術(shù)難題內(nèi)容如下，排名不分先后。

▲ 2020年中國航天大會開幕現(xiàn)場

外日球?qū)优c星際空間的環(huán)境特性及其相互作用

日球?qū)又饕鞘芴栵L(fēng)和太陽磁場控制的區(qū)域，外日球?qū)优c星際空間是人類從未探索過的嶄新領(lǐng)域，了解其環(huán)境特性、揭示太陽風(fēng)與星際介質(zhì)的相互作用規(guī)律與機理等科學(xué)問題，對于人類認識太陽系家園、推動空間技術(shù)跨越式可持續(xù)發(fā)展意義重大。

可重復(fù)使用空天飛行器熱防護材料及壽命預(yù)測

材料科學(xué)技術(shù)一直是航天技術(shù)進步的基礎(chǔ)性技術(shù)學(xué)科，熱防護材料直接決定了可重復(fù)使用空天飛行器的性能和壽命。該技術(shù)可為未來空天飛行器性能的先進性、可靠性、經(jīng)濟性提供基礎(chǔ)保障。

核動力航天器及工程應(yīng)用

空間核動力是太陽系全域探測、行星際空間探測等任務(wù)最具競爭力的推進技術(shù)之一。核動力航天器及工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的突破，將對現(xiàn)有航天技術(shù)產(chǎn)生顛覆性影響，滿足對全太陽系探索的需要。

面向空間超大型天線結(jié)構(gòu)的在軌增材制造技術(shù)

增材制造技術(shù)俗稱3D打印技術(shù)，采用逐層堆積耗材的方式成型。在軌增材制造技術(shù)將有效解決未來空間超大型天線系統(tǒng)建設(shè)的難題，為超大型空間結(jié)構(gòu)的在軌建設(shè)和維護提供有效手段，對推動我國天文觀測、空間太陽能發(fā)電等領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用具有重要作用。

空間碎片清除中的核心技術(shù)

▲ 中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團有限公司研究發(fā)展部部長王巍現(xiàn)場發(fā)布2020年宇航領(lǐng)域十大科學(xué)問題和技術(shù)難題

空間碎片清除是當前及未來航天任務(wù)必須面對的重要問題。發(fā)展該項技術(shù)，既是保護空間資產(chǎn)、維護人類空間安全和資源的需要，也將促進相關(guān)高新技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

基于深度強化學(xué)習(xí)的空間操控技術(shù)

空間操控技術(shù)是航天技術(shù)與人工智能技術(shù)的交叉領(lǐng)域技術(shù)。將深度強化學(xué)習(xí)應(yīng)用于飛行器空間操控，有助于優(yōu)化操控方案，構(gòu)建具備自進化能力的空間智能體系，有效應(yīng)對空間各種復(fù)雜環(huán)境變化。

水平起降運載器與組合動力一體化設(shè)計技術(shù)

水平起降組合動力運載器可成為低成本、高性能、高可靠的天地往返運輸工具，水平起降運載器與組合動力一體化設(shè)計技術(shù)是支撐未來航天運輸系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用的核心技術(shù)之一，將大幅提升我國自由進出和利用空間的能力。

超大型空間光學(xué)裝置在軌組裝和維護技術(shù)

超大型空間光學(xué)裝置的在軌組裝和維護技術(shù)是實現(xiàn)超大型空間光學(xué)裝置的唯一途徑，該項技術(shù)將突破運載器包絡(luò)及推進能力的限制，搶占引領(lǐng)后續(xù)超大型光學(xué)遙感器乃至彈性可重構(gòu)光學(xué)遙感系統(tǒng)跨越式發(fā)展，為我國衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)展和在軌服務(wù)打下技術(shù)基礎(chǔ)。

與5G/6G技術(shù)融合發(fā)展的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

天地信息網(wǎng)絡(luò)一體化技術(shù)直接影響我國太空架構(gòu)建設(shè)和經(jīng)濟社會發(fā)展，衛(wèi)星通信與地面移動通信從5G階段開始走向融合，未來的6G系統(tǒng)將是天地一體化的信息網(wǎng)絡(luò)，成為新的經(jīng)濟增長點。

航天器與甚大基線陣協(xié)同探測技術(shù)

甚大基線陣不同于單個射電望遠鏡，它是通過一個計算中心將相距遙遠的射電望遠鏡、依靠統(tǒng)一的基線形成巨大的射電天線陣。通過航天器探測與地面甚大基線陣的結(jié)合，可以實現(xiàn)數(shù)萬公里以上的虛擬望遠鏡。該項技術(shù)的突破可大幅提高人類對宇宙觀察的精度和能力，從而進一步拓展人類視野，正確認識宇宙的起源、現(xiàn)在以及未來發(fā)展。