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中国航天二十年征程,站上创新高峰

第一财经 2018-08-22 22:06:51

从嫦娥到天宫,从长征号火箭到墨子号量子卫星,近20年我国的航天发展取得了辉煌的成就。

过去,中国对航天计划总是秘而不宣,但近年来,这种趋势发生了改变。我们越来越多地谈论神舟和天宫,当电视直播火箭升空的那一刻,举国沸腾。

从嫦娥到天宫,从长征号火箭到墨子号量子卫星,近20年我国的航天发展取得了辉煌的成就。

国务院新闻办公室发表的《2016中国的航天》白皮书中指出:“航天是当今世界最具挑战性和广泛带动性的高科技领域之一,航天活动深刻改变了人类对宇宙的认知,为人类社会进步提供了重要动力。中国政府把发展航天事业作为国家整体发展战略的重要组成部分,始终坚持为和平目的探索和利用外层空间。”

墨子号一鸣惊人

中国航天事业持续快速发展,自主创新能力显著增强,进入空间能力大幅提升,空间基础设施不断完善,上海也在载人航天、月球探测、北斗卫星导航系统、高分辨率对地观测系统等重大工程建设等方面做出卓越贡献。

上海技术物理研究所(下称“技物所”)参与了嫦娥、天宫、天舟、风云、墨子号以及火星探测等多个重大航天项目。

2016年8月16日凌晨,我国首颗量子科学实验卫星墨子号发射升空。墨子号肩负着建立星地间量子科学实验平台,开展多项大尺度量子科学实验的任务,并将见证我国成为世界上第一个实现星地间量子通信的国家。

技物所原所长王建宇院士设计并指挥全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”。王建宇院士对第一财经记者表示:“墨子号科学实验卫星的发射,让科学家的想法和在地面没法做的实验,通过空间的手段,得到地面得不到的结论。”

王建宇表示,当时潘建伟团队在量子通信方面做了很多工作,达到了国际上领先的水平。“我们已经和国际上最优秀的量子团队交替领先,如果能在空间验证的话,对量子通信的发展的应用意义和科学意义都很大。”王建宇表示,“中国科学院支持了这个想法,可贵之处在于量子上千公里的实验,国际上都没有做过。”

王建宇院士向第一财经记者介绍道,量子卫星的载荷分系统是实现此次科学实验任务的核心。技物所与中科大为主共同完成载荷单机的研制,上海微小卫星工程中心负责卫星平台研制。卫星上天后,已经陆续按计划完成了高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务。

下一个任务——中国空间站

“中国航天已经成为国际上第一梯队,欧洲和美国之外的重要力量,领先于印度和日本。”王建宇院士对第一财经记者表示。

目前中国已突破掌握载人天地往返、空间出舱、空间交会对接、组合体运行、航天员中期驻留等载人航天领域重大技术。去年,中国发射了“天舟一号”货运飞船,与在轨运行的“天宫二号”空间实验室进行交会对接,突破和掌握了货物运输和补给等关键技术,为空间站建造和运营积累经验。

近几年,中国已经全面开始了空间站的建设;到2020年要建成全球的北斗导航卫星系统;2020年要建成空间站。

2016年,“天宫二号”空间实验室和“神舟十一号”载人飞船又先后成功发射,形成组合体并稳定运行,开展了较大规模的空间科学实验与技术试验,突破掌握了航天员中期驻留、地面长时间任务支持和保障等技术。

上海航天技术研究院卫星总设计师陈占胜表示:“到了2020年的时候,目前的国际空间站是退役的,那个时候中国将是唯一拥有空间站的国家。”

陈占胜所在的上海航天技术研究院自1969年开始进行运载火箭研制以来,一共执行发射火箭121次,其中执行商业发射30次,成功将69颗商业卫星送入预定轨道。

风云系列气象卫星和长征四号丙运载火箭就是由上海航天技术研究院总抓研制的。该院下属公司埃依斯对发射风云三号第四颗卫星的火箭进行改造,搭载多个商用元器件,开拓了商业航天市场的重要领域。

登陆月球和火星

中国还计划于2036年前把“太空人”送上月球,并登陆火星。陈占胜介绍道,中国航天到2020年将完成“到火星—火星落地—取样返回地球”的过程。他还表示,嫦娥5号探月做的事情也是这样的:“到月球—月球表面降落—取样返回到地球”。陈占胜表示:“这全是无人的,在国际上都是属于非常领先的。”

上海航天控制技术研究所主要负责火星环绕器导航、制导与控制(GNC)分系统的研制。GNC分系统好比探测器的大脑和神经系统,是探测器最重要的分系统之一。该所研制的高精度、高稳定度大卫星的控制精度已达国内领先、国际先进水平,在对地遥感等领域发挥了重要作用。历经模样、初样研制阶段后,火星环绕器目前处于正样研制阶段。

该所近期还引入了人工智能技术,有望使卫星和探测器自主运行。上海航天控制技术研究所所长刘付成介绍道:“无论是大卫星、编队卫星还是深空探测,人工智能都大有用武之地。”

刘付成表示,对深空探测来说,由于距离十分遥远,地面操控有很长延时。因此,人工智能可实现的航天器自主运行就显得越来越重要。卫星和探测器如果具有自主学习能力,就能在宇宙中根据实际情况自行调整姿态和轨道,大幅减少地面专家操控的工作量。

征途是星辰大海

中国航天人的征途是星辰大海。上世纪50年代,中国就下决心要成为第三个拥有在轨卫星的国家。在那个年代,科学家们在水泥板上绘制图纸,依靠烛光设计出卫星和火箭的原型,诞生了钱学森和钱三强这样的了不起的科学家。此后,中科院一直为航天项目提供支持。

1970年至今,中国已经发射了超过100颗用于天气和灾害监测、通信和导航的卫星。从第一颗卫星“东方红一号”,到2016年发射的墨子号量子科学实验卫星,技术的发展让人类能够更加接近头顶的星空,对空间技术的研究也更加深入。

王建宇院士对第一财经记者表示:“改革开放之后,国家对航天更重视了,有持续的投入,体量也更大,比如对于不同系列的卫星,载人航天和深空探测,高分辨率对地观测等都成立了重大专项。”

中科院在改革开放后也集中多方力量攻克科学难关。“以前可能只有个别研究所参与,现在有更多的研究所也参与航天工程,总体的体量在扩大,但是竞争方面更加激烈。”王建宇院士告诉第一财经记者。

随着技术的发展,时代对于卫星发射的要求也有了变化。王建宇对第一财经记者表示:“过去发射的气象卫星、海洋卫星是应用卫星,这些项目对新技术有限制,对稳定性、可靠性的要求更高,但科学实验卫星不一样,要有创新性,同时要把风险控制到最低,这个更适合中科院的创新特色。比如墨子号就是一个很好的尝试。”

责编:彭海斌

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