1970年4月24日，東方紅一號衛(wèi)星成功進入太空，中國人千百年來的航天夢終于從“嫦娥奔月”和“萬戶飛天”的傳說成為現(xiàn)實，這一天也因此載入史冊。自2016年起，4月24日正式被確認為“中國航天日”。

　　△2019年4月24日，東方紅一號依然在宇宙中運行（圖片來源：stuffin.space）

　　由于軌道設(shè)計特點，直到49年后的今天，東方紅一號衛(wèi)星依然在遙遠的太空運行，而且將長期運行下去。不過依靠電池充能的它早已失去了能量，目前只是一座紀念并見證中國航天輝煌的豐碑。

　　△2019年中國航天日海報一經(jīng)問世便驚艷眾人，完美融合了中國千百年的神話和近些年的航天成果（圖片來源：國家航天局）

　　今年的中國航天日主場活動在長沙開幕，活動期間以及此前官方的一系列動作，為我們慢慢揭開了未來十年中國航天的重大規(guī)劃，一個波瀾壯闊的中國航天時代也要揭開大幕了。

　　看點一：天宮空間站建成

　　載人航天工程是目前中國最重要的航天任務，從1992年9月21日開始起一直在按照“三步走”的計劃進行：

　　1.實現(xiàn)載人天地往返；

　　2.建立短期駐留空間實驗室；

　　3.建立長期駐留空間站。

　　1999年11月20日，神舟一號無人飛船成功發(fā)射，大幕開啟。

　　2003年10月15日，楊利偉乘坐神舟五號進入太空。完成第一步，實現(xiàn)載人天地往返。

△對接天宮一號空間實驗室（圖片來源：國家航天局）

　　2012年6月18日，天宮一號目標飛行器與載人飛船神舟九號成功對接，中國首次載人航天器交會對接。完成第二步，建立短期駐留空間實驗室。

　　2020年起，中國將開始建設(shè)天宮空間站，實現(xiàn)載人航天工程的最后一步，預計在2022年前后落成。

　　中國載入航天工程平均每十年邁過一個大步，克服了重重難關(guān)。

　　每次載人航天任務，至少涉及到航天員、載人飛船、運載火箭、飛船應用、測控通信、發(fā)射場和著陸場七大系統(tǒng)，其中任何一個都是極復雜的存在。以大眾最不了解的測控通信系統(tǒng)為例，它已經(jīng)包括了路基的數(shù)個地面測控站、海基的先后7艘萬噸級遠望號測量船、天基的先后兩代天鏈中繼衛(wèi)星通信系統(tǒng)。單一項全球覆蓋的中繼衛(wèi)星通信系統(tǒng)，就只有中國和美國能做到。

　　△王亞平的天地直播互動“太空教室”背后是強大的天地海基通信測控系統(tǒng)（圖片來源：）

　　27年來，航天人篳路藍縷、以啟山林，以11艘神舟飛船、2艘天宮實驗室、1艘天舟貨運飛船的成果取得了上述進展，中國也成為僅次于蘇聯(lián)/俄羅斯和美國的第三個能進行獨立自主載人航天的國家。

　　未來幾年，載人航天將有如下大突破：

　　a.新一批大規(guī)模航天員選拔。我國此前已經(jīng)宣布開啟第三批航天員選拔，且將首次面對社會招募載荷專家等，他們將成為載人航天新階段的中堅力量。

　　b.神舟載人飛船和天舟貨運飛船等將進入定型量產(chǎn)階段，同時新一代載人飛船在研。

　　c.長征五號B（2020上半年首飛，重載）、長征七號（貨運）、長征2F火箭（載人）等相關(guān)火箭將進入量產(chǎn)階段，同時新一代載人飛船運載火箭在研。

　　d.天宮空間站將實現(xiàn)長期連續(xù)多人駐留，成為我國太空技術(shù)研究的重要實驗基地。

　　看點二：嫦娥探月工程開始大豐收

　　嫦娥探月工程是中國的一個重大航天工程，主要包括三步：“繞”、“落”、“回”。

　　2007年10月24日，嫦娥一號升空前往月球，繪制了中國人的第一張月球全地圖，實現(xiàn)“繞”。

　　2010年10月1日，嫦娥二號以全新的軌道設(shè)計抵達月球。驗證一系列新技術(shù)后，離開月球飛向距離地球150萬千米的日地拉格朗日二點，人類歷史上首次從月球前往此點，一年后又離開前往探測圖塔蒂斯小行星，接連刷新中國深空探測最遠距離。

　　2013年12月2日，嫦娥三號成功發(fā)射，在當月14日成功著陸月球并釋放玉兔號月球巡視器，中國首次實現(xiàn)“落”。

　　2018年5月21日，鵲橋號中繼衛(wèi)星成功發(fā)射，這是人類首顆月球背面信號通信中繼衛(wèi)星。

△嫦娥四號任務（圖片來源：中國國家航天局）

　　2018年12月8日，嫦娥四號成功發(fā)射，在2019年1月3日成功著陸月球背面并釋放玉兔二號月球巡視器，人類歷史上首次突破月球潮汐鎖定影響著陸在月球背面。

　　航天大會前后，我國又公布了一系列嫦娥探月及后續(xù)重大任務：

　　a.2019年底，嫦娥五號將進行登月采樣返回，中國將要實現(xiàn)探月工程最后一步，“回”。如果成功將是人類時隔43年后再次獲取月球樣本。

　　b.在近期的“嫦娥四號國際載荷科學數(shù)據(jù)交接暨月球與深空探測合作機會公告發(fā)布儀式”中，我國宣布嫦娥六號將開放20千克質(zhì)量搭載載荷給國內(nèi)外科研工作者。20千克有效載荷對于“寸土寸金”的登月返回任務而言，是個不折不扣的硬實力證明。

　　c.嫦娥七號和八號正在研發(fā)。

　　d.國家航天局局長張克儉在航天日期間表示，中國未來計劃在月球建立研究站，努力在10年左右實現(xiàn)載人登月！這意味著在2030年前各項核心技術(shù)，例如重載火箭、探月載人飛船、登月模塊等必須成熟，頗有當年美蘇爭霸時肯尼迪總統(tǒng)的著名演講內(nèi)容“在1970年前，我們要把宇航員送上月球，再安全送回來！”的豪情壯志！

　　看點三：長征火箭大擴容

　　長征系列運載火箭是我國自行研制的主力航天運載工具，它的名字來自毛澤東著名的《七律·長征》一詩，寫于1935年10月，描述了紅軍不畏艱難、勇往直前的精神，“紅軍不怕遠征難，萬水千山只等閑”。 我國的運載火箭以“長征”命名，寓意火箭事業(yè)一定會像紅軍長征一樣，克服任何艱難險阻，到達勝利彼岸。

△現(xiàn)役主力火箭（圖片來源：運載火箭技術(shù)研究院）

　　1970年4月24日長征一號首飛、成功將“東方紅一號”衛(wèi)星送入太空后，長征大家族已經(jīng)包括了以下主要系列：長征一號（中國第一枚火箭）、長征二號系列（第一代主力，2F是載人航天項目的主要運載工具）、長征三號系列（高軌和探月任務的運載工具）、長征四號系列（極軌和太陽同步軌道衛(wèi)星的運載工具）、長征五號系列（中國現(xiàn)役最強火箭，大國重器）、長征六號系列（小型液體燃料火箭）、長征七號系列（新一代主力運載火箭）和長征十一號系列（小型固體燃料火箭，快速反應能力）等。

　　但隨著我國航天任務的需求越發(fā)多樣，長征家族也在規(guī)劃迅速擴容：

　　a.載人登月和探測火星，必然意味著需要近地軌道運力150噸級的重載火箭，這就是規(guī)劃中的長征九號，它的運力是目前中國最強火箭長征五號的6倍左右，目標劍指霸占世界第一火箭位置長達50年的阿波羅登月土星五號。目前核心的500噸級液氧煤油發(fā)動機、9.5米級直徑殼體結(jié)構(gòu)等都取得重大突破。

　　△2018年珠海航展中展覽的新一代火箭家族（圖片來源：航天科技集團）

　　b.多個新型火箭在研。

　　捷龍一號是小型固體燃料商業(yè)航天運載火箭，長征八號是我國使用無毒無污染推進劑的新型中型運載火箭，長征六號A將對長征六號進行大刀闊斧改革，長征七號A也將大大提高長征七號能力，長征五號B將成為重載工具服務于空間站建設(shè)。

　　此外，新一代起飛重量約2000噸（長征2F火箭約464噸）的新型載人火箭也在研發(fā)中，這將大大提高我國深空載人航天探測能力。

　　c.火箭發(fā)射環(huán)境改變。

　　一方面，文昌衛(wèi)星發(fā)射基地在迅速成長，未來將成為多種新型火箭的主力基地；另一方面，我國也在積極拓展新技術(shù)，2019年中將試驗從海上平臺發(fā)射長征十一號。這兩個新環(huán)境都幾乎不存在火箭殘骸濺落問題，最大限度利用本地低緯度帶來的發(fā)射優(yōu)勢。

　　d.發(fā)動機技術(shù)突破。

　　火箭的心臟是發(fā)動機，新型火箭的背后意味著多個新型發(fā)動機的成功。此外，為應對更復雜應用環(huán)境，例如一箭多星、深空探測任務，新型火箭上面級遠征系列也在不斷升級。

　　在可以預見的10年內(nèi)，中國長征火箭家族將向世界航天運載能力的頭部玩家位置發(fā)起沖擊。

　　看點四：深空探測不鳴則已、一鳴驚人

　　深空探測領(lǐng)域一直是我國航天任務的短板，但在未來十年內(nèi)這一切將會發(fā)生重大改變，目前至少兩個任務已經(jīng)立項并在進行，多個任務正在規(guī)劃。

△中國火星探測任務組合體（圖片來源：國防科工局）

　　a.首個獨立火星探測任務。

　　火星探測窗口每26個月一次，我國將在2020年窗口期發(fā)射火星探測任務，在火星實現(xiàn)軌道器“繞”、著陸器“落”和火星車“巡”的復雜功能，在世界各國早期火星探測任務中是絕無僅有的難度。

　　b.2019年4月18日，我國宣布小行星探測任務將征集總重66.3千克的8種科學載荷，包括中視場彩色相機、熱輻射光譜儀、可見紅外成像光譜儀、多光譜相機、探測雷達、磁強計、帶電粒子與中性粒子分析儀、塵埃分析儀等，也逐漸揭開了這個神秘任務的面紗：

　　它將首先探測一顆被地球捕獲的10米級微小“準衛(wèi)星”，實現(xiàn)一次“繞”“落”“回”將樣本送回地球；隨后主體航天器利用地球和火星引力助推，探測一顆主帶彗星。

　　這些均為人類首次，這個任務的復雜性、難度和創(chuàng)新性都將是人類深空探測領(lǐng)域的新突破。

　　c.更遠的深空任務。

　　我國宣布上述任務的同時，也提到了木星/系探測、太陽系邊際探測和行星際探測等一系列后續(xù)項目的規(guī)劃，這也將是中國在深空探測領(lǐng)域的大進展。

　　d.深空探測任務的進展也意味著一系列支撐技術(shù)的成熟，例如地球到火星的距離是到月球的100倍以上，且眾多任務要求能實現(xiàn)全球無縫信息接收，這需要建立一個大型的全球性深空探測通信網(wǎng)絡。

　　看點五：北斗系統(tǒng)投入全球運營

　　GPS系統(tǒng)如何顛覆了戰(zhàn)爭形態(tài)和民用生活，相信很多人已經(jīng)深有體會。一方面，它創(chuàng)造了例如“外科手術(shù)式打擊”的軍事名詞；另一方面，普通人沒有了手機中的GPS定位模塊的確“寸步難行”。

　　因此，擁有獨立自主的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是一個大國最為迫切的戰(zhàn)略需求。

△北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)各任務時間表（圖片來源：北斗辦）

　　中國北斗系統(tǒng)從一無所有發(fā)展到一個獨立自主的全球性系統(tǒng)，花費了20多年時間，期間先后研制了三代衛(wèi)星，從實驗到全球組網(wǎng)建立了三代系統(tǒng)，積累了大量寶貴經(jīng)驗。例如創(chuàng)新使用了三種軌道結(jié)合的大型星座、短報文功能、三頻信號等，頗有后發(fā)優(yōu)勢。

　　△2019年4月24日，北斗衛(wèi)星的全球可視數(shù)量分布圖，大于4即可提供定位授時服務，北斗已經(jīng)基本“點亮“全球（圖片來源：北斗辦）

　　進入2018年，北斗實現(xiàn)了1年10箭18星的建設(shè)大潮，基本實現(xiàn)亞太地區(qū)高質(zhì)量服務。2019年也規(guī)劃發(fā)射7箭10星，進入最后組網(wǎng)階段，預計將在2020年實現(xiàn)全球高質(zhì)量服務，這將是我國航天的一個重大突破。

　　“天上的星星參北斗”，這句歌詞未來不僅再指宇宙中的北斗星座，對于普通人而言更需要的是中國的“人造北斗”。

　　看點六：航天輔助科學研究的大潮來臨

　　長期以來，我國航天都帶有明確的工程導向，解決一個又一個實際需求問題，實現(xiàn)從0到1的突破。隨著國力增強，對科學技術(shù)的研發(fā)需求與日俱增，眾多航天任務也會愈發(fā)帶有科研屬性。

　　a.中科院空間科學先導專項衛(wèi)星系列。

　　過去幾年，空間科學先導專項首批衛(wèi)星頻頻刷屏：暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”、實踐十號返回式科學實驗衛(wèi)星、量子科學實驗衛(wèi)星“墨子”、硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星“慧眼”不斷給世界帶來大新聞。

　　△中科院空間科學先導專項第二批的主要衛(wèi)星（圖片來源：空間科學中心）

　　在新一批的中科院空間科學先導專項中，我國又將發(fā)射愛因斯坦探針（EP）、先進天基太陽天文臺（ASO-S）、太陽風-磁層相互作用全景成像衛(wèi)星（SMILE）、引力波暴高能電磁對應體全天監(jiān)測器（GECAM）、增強型X射線時變與偏振空間天文臺（eXTP）等一系列衛(wèi)星，這些都將是有許多國際合作的世界級科研衛(wèi)星。

　　b.中國“天眼”&光學太空望遠鏡。

　　近些年世界最大的射電望遠鏡FAST在中國落成，它成為中國“天眼”，但它的觀測頻率與人類肉眼能接受的可見光范圍相去甚遠。

　　隨著中國空間站開建，一個新的光學太空望遠鏡將會與之共軌飛行，簡而言之，中國太空“天眼”或中國版哈勃望遠鏡。這種軌道安排的好處在于可以通過太空任務方便維修管理，同時不與空間站連接以減少額外的干擾，這也是世界航天史上的創(chuàng)新之舉。

　　c.天宮空間站本身也是個大型的科研基地，對于人體醫(yī)學、空間生物/材料工程、遙感遙測等技術(shù)而言提供了完美的微重力環(huán)境，也將成為重要科研產(chǎn)出基地。目前，我國已經(jīng)開始了面向社會和科研院所征集相關(guān)科研/教學項目。

　　d.科研衛(wèi)星全面開花。

　　地球重力場探測、空間引力波探測、系外行星搜尋，全國各個科研院所的航天項目申請的消息屢見報道，眾多項目已經(jīng)進入研制和發(fā)射實驗衛(wèi)星階段?？梢韵胂裎磥?0年內(nèi)，各種航天帶來的“大新聞”將會層出不窮。

　　看點七：高通量通信時代到來

　　在地面通信技術(shù)努力跨越到5G的階段，天基通信系統(tǒng)也在實現(xiàn)不斷突破。一方面，高軌的地球靜止軌道通信衛(wèi)星在走向高通量化；另一方面，大型低軌通信衛(wèi)星星座也在建設(shè)中，它們將成為高低搭配的組合，滿足“全天時、全天候、高通量”的通信需求，尤其是為海洋、極地、山區(qū)、沙漠等無法大規(guī)模建立基站的區(qū)域提供高質(zhì)量服務，也能為飛機、高鐵等特殊應用環(huán)境保駕護航。

△實踐十三高通量通信衛(wèi)星（圖片來源：航天科技集團）

　　a.高軌領(lǐng)域。以我國在2017年4月12日發(fā)射的首顆高通量通信衛(wèi)星實踐十三號衛(wèi)星為例，它使用了Ka波段多波束寬帶通信系統(tǒng)，也搭載了先進的激光通信系統(tǒng)。通信總?cè)萘窟_到20 Gbit/s，超過了中國以往所有通信衛(wèi)星容量總和。它使用離子電推進技術(shù)長期維持軌道，大大延長衛(wèi)星壽命，使得通信單位成本大大降低。我國即將發(fā)射的實踐二十號衛(wèi)星，又將大大提高中國衛(wèi)星通信總?cè)萘坑涗洝?/p>

　　b.低軌領(lǐng)域。不僅SpaceX和OneWeb在布局全球低軌通信衛(wèi)星網(wǎng)絡，中國也在積極參與競爭。航天科技集團的“鴻雁”星座、航天科工集團的“虹云”星座、眾多商業(yè)航天規(guī)劃的星座，都將建立數(shù)百顆衛(wèi)星組成的大型網(wǎng)絡，沖擊“超級Wi-Fi”這一紅海市場。

　　高低搭配的天基通信技術(shù)，恐怕將在潛移默化中改變我們每個人的生活。10年前，普通用戶還在為節(jié)省寶貴的流量總結(jié)技巧；10年后會發(fā)生什么，現(xiàn)在的你可以預測么？

　　看點八：商業(yè)航天正當時

　　這些年以美國SpaceX、藍色起源、維珍銀河、OneWeb為代表的商業(yè)航天公司不斷“刷屏”，沖擊人們對商業(yè)航天的認知。事實上，他們也在快速推動人類航天技術(shù)的發(fā)展，成為一股無法忽視的力量。

　　我國商業(yè)航天起步晚，這是不爭的事實，但這并不意味著進步慢。

　　△我國商業(yè)航天公司長光衛(wèi)星拍下的3.6億像素的迪拜照片一角（圖片來源：長光衛(wèi)星）

　　過去兩年來，我國各類商業(yè)航天公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，它們幾乎覆蓋了航天相關(guān)的各個方面?；鸺l(fā)動機、運載火箭總體、火箭回收復用、衛(wèi)星遙感、測控網(wǎng)絡、微小衛(wèi)星制造與應用、低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡、衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務等領(lǐng)域都出現(xiàn)了可圈可點的公司。

　　雖然目前尚未出現(xiàn)有重大突破的新聞，但針對這些嶄新的公司我們不必苛求太多，尤其是片面追求“中國版”SpaceX這種類似說法。目前一切都是起點，隨著中國航天的快速進步和人才儲備的增長，它們之中一定會涌現(xiàn)出獨具特色的“獨角獸”，只是一切仍需時間。

　　49年了，東方紅一號衛(wèi)星仍然在太空中見證著中國一批批衛(wèi)星和航天器的發(fā)射，它成為中國航天事業(yè)的最有力的見證者。中國航天日，既是紀念它的發(fā)射，也是奏響中國邁入“航天時代”的華麗篇章！