2023年終中國科技盤點(diǎn)之航天科技篇
中國航天交出亮眼成績單
2023年，中國航天可謂異彩紛呈。全年完成宇航發(fā)射的次數(shù)將逼近70次，成為中國航天新的里程碑。
在即將過去的一年里，中國航天科技工作者繼續(xù)推進(jìn)航天科技創(chuàng)新并在運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)研制、固體燃料火箭研發(fā)、可重復(fù)航天器研發(fā)等方面取得重大突破；繼續(xù)推進(jìn)載人航天工程、北斗工程等中國重大航天旗艦工程，打造大型空間基礎(chǔ)設(shè)施；繼續(xù)推進(jìn)遙感衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星等星座的建設(shè)，讓中國航天更好造福民眾；繼續(xù)推進(jìn)國際航天科技合作與交流，中國航天“朋友圈”不斷擴(kuò)大。
空間站運(yùn)營安全高效
在載人航天工程領(lǐng)域，中國連續(xù)實(shí)施3艘載人飛船任務(wù)和兩艘貨運(yùn)飛船任務(wù)，多個航天員乘組進(jìn)駐“天宮”，開展豐富的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)并完成多次出艙活動，特別是順利開展多次艙外作業(yè)。一年來的實(shí)踐表明，作為先進(jìn)的太空科研基礎(chǔ)設(shè)施，中國天宮空間站常態(tài)化運(yùn)營安全高效。
這一年，通過神舟飛船載人飛行任務(wù)，很多人熟悉了幾位新的飛天英雄，他們是神舟十五號乘組的鄧清明、張陸，神舟十六號乘組的朱楊柱、桂海潮，神舟十七號乘組的唐勝杰、江新林。雖然是飛天首秀，首次出現(xiàn)在公眾視野，但是他們都在乘組指令長的帶領(lǐng)下，圓滿完成了承擔(dān)的任務(wù)，參與創(chuàng)造了中國航天多個首次。
作為在執(zhí)行任務(wù)時平均年齡最大的航天員乘組，費(fèi)俊龍、鄧清明、張陸與神舟十四號乘組完成中國首次“太空會師”后，接連完成了四次出艙活動，刷新了中國航天員單個乘組出艙活動紀(jì)錄。6月4日，3人乘返回艙成功著陸，狀態(tài)良好。為褒獎他們?yōu)橹袊d人航天事業(yè)建立的卓著功績，中共中央、國務(wù)院、中央軍委決定，給費(fèi)俊龍頒發(fā)“二級航天功勛獎?wù)隆�，授予鄧清明、張陸“英雄航天員”榮譽(yù)稱號并頒發(fā)“三級航天功勛獎?wù)隆薄?/p>
9月21日，“天宮課堂”第四課在中國空間站開講，“太空教師”景海鵬、朱楊柱、桂海潮在軌演示了球形火焰實(shí)驗(yàn)、奇妙“乒乓球”實(shí)驗(yàn)、動量守恒實(shí)驗(yàn)以及又見陀螺實(shí)驗(yàn)，并生動講解了實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理。10月31日，三人乘組安全返回地面，神舟十六號載人飛行任務(wù)取得圓滿成功，邁出了中國載人航天工程從建設(shè)向應(yīng)用、從投入向產(chǎn)出轉(zhuǎn)變的重要一步。由湯洪波、唐勝杰、江新林三人組成的神舟十七號乘組創(chuàng)中國空間站建造任務(wù)啟動以來平均年齡最小紀(jì)錄，他們近日首次進(jìn)行空間站艙外試驗(yàn)性維修作業(yè)，此舉把中國載人航天艙外活動的能力和水平提升到一個新的高度。
天舟貨運(yùn)飛船是“天宮”常態(tài)化運(yùn)營的重要支撐之一。這一年，天舟五號、天舟六號接連飛天，為空間站提供充足的物資保障和實(shí)驗(yàn)材料和裝備等。值得一提的是，5月發(fā)射的天舟六號是中國改進(jìn)型貨運(yùn)飛船首發(fā)船，是世界現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運(yùn)飛船，其載貨能力由原來的6.9噸提升到7.4噸，讓中國貨運(yùn)飛船的貨物裝載能力首次提升到7噸以上，這使得其發(fā)射頻次由2年4發(fā)降低至2年3發(fā)，提高了中國空間站的保障能力，降低了運(yùn)行費(fèi)用。實(shí)際上，新天舟的效能已經(jīng)初步體現(xiàn)出來，正是有了天舟六號提供的充足保障能力，天舟七號的發(fā)射可以安排在2024年，而沒有像之前那樣，在新一艘載人飛船發(fā)射之前，必須先行發(fā)射一艘貨運(yùn)飛船，才能為新一個飛行乘組備足在軌駐留期間所需要的物資。
這一年，中國天宮空間站完成了兩項(xiàng)意義重大的升級。一是在軌運(yùn)行動力系統(tǒng)的推進(jìn)劑順利補(bǔ)充。6月中旬，在天地協(xié)同配合下，“天宮”電推進(jìn)系統(tǒng)大氣瓶在軌安裝任務(wù)順利完成，推進(jìn)劑——氙氣得到補(bǔ)充，這對于空間站長期軌道維持和安全平穩(wěn)飛行具有重要意義。二是空間站的氧氣資源實(shí)現(xiàn)100%再生�！疤鞂m”引入了一系列精密的儀器和設(shè)備，包括高效的化學(xué)吸收劑、精確的氣體處理設(shè)備和自動控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)氧氣的100%可再生。這是中國航天科技一項(xiàng)重大突破，標(biāo)志著中國航天在太空生命保障領(lǐng)域的顯著進(jìn)步。
太空探索能力持續(xù)提升
火箭的能力有多大，航天的舞臺就有多大。這一年，中國航天人繼續(xù)為研制新型更高性能的運(yùn)載火箭，進(jìn)一步提升太空探索能力而努力奮斗，取得卓越成就。
4月下旬到6月初，中國航天科技集團(tuán)六院接連傳出喜訊。先是亞洲最大推力700噸液體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺試車成功并正式投入工程應(yīng)用；之后，中國載人登月火箭主力發(fā)動機(jī)——130噸級泵后擺液氧煤油發(fā)動機(jī)，完成第六次試車，累計(jì)試車時長達(dá)到3300秒，創(chuàng)造中國百噸級發(fā)動機(jī)單臺試車新紀(jì)錄。
10月20日，中國航天科技集團(tuán)四院重磅發(fā)布了6款固體推進(jìn)劑火箭發(fā)動機(jī)。與液體火箭發(fā)動機(jī)相比，固體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單造價低廉，配備該類發(fā)動機(jī)的火箭發(fā)射準(zhǔn)備周期更短、快速反應(yīng)能力更強(qiáng)。該院表示，將立足未來大型、重型運(yùn)載火箭對大型固體助推發(fā)動機(jī)的技術(shù)需求，開展直徑3.5米分段式發(fā)動機(jī)研究，實(shí)現(xiàn)火箭發(fā)動機(jī)推力550噸至1500噸的能力要求，為中國月球探測、火星探測以及載人航天任務(wù)提供更多動力選擇。
“可重復(fù)使用”是中國航天在2023年推進(jìn)創(chuàng)新工作的關(guān)鍵詞之一。11月2日，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，中國首次液體火箭全尺寸一子級垂直起降與重復(fù)使用飛行試驗(yàn)取得成功。12月10日，該枚火箭再次成功完成起降飛行試驗(yàn)，最高飛至350米左右，之后下落并完成橫移，最終在距起飛點(diǎn)50米的位置穩(wěn)穩(wěn)降落。進(jìn)行“可重復(fù)使用”的除了火箭之外，還有一款中國試驗(yàn)航天器。5月8日，該試驗(yàn)航天器在軌飛行276天后，返回預(yù)定著陸場，試驗(yàn)取得圓滿成功。12月14日，一型可重復(fù)使用的試驗(yàn)航天器發(fā)射升空，根據(jù)計(jì)劃，其在軌運(yùn)行一段時間，開展可重復(fù)使用技術(shù)驗(yàn)證及空間實(shí)驗(yàn)，之后返回預(yù)定著陸場。
這一年，中國空間電推進(jìn)技術(shù)取得新突破。6月中上旬，由中國航天科技集團(tuán)五院研制的大功率霍爾推力器在大型電推進(jìn)真空試驗(yàn)設(shè)備上首次點(diǎn)火成功，實(shí)現(xiàn)高指標(biāo)寬范圍穩(wěn)定工作。電推進(jìn)系統(tǒng)具有的比沖較傳統(tǒng)化學(xué)劑推進(jìn)大大提高，以電推進(jìn)取代化學(xué)動力，意味著大幅減少航天器攜帶的燃料量，是一場影響深遠(yuǎn)的太空動力變革。中國天宮空間站核心艙配置了4臺霍爾電推進(jìn)發(fā)動機(jī)，這也是人類載人航天器上首次使用電推進(jìn)。大功率霍爾電推進(jìn)作為國際先進(jìn)空間推進(jìn)領(lǐng)域的重要技術(shù)路線，在載人航天、貨運(yùn)飛船、行星際探測、采樣返回等多種空間任務(wù)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
在嫦娥探月工程“三步走”完美收官之后，中國載人月球探測工程一直備受矚目，相關(guān)信息陸續(xù)對外界發(fā)布。5月，中國載人航天工程辦公室表示，中國載人月球探測工程登月階段任務(wù)已啟動實(shí)施，該任務(wù)總的目標(biāo)是，2030年前實(shí)現(xiàn)中國人首次登陸月球，開展月球科學(xué)考察及相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)，突破掌握載人地月往返、月面短期駐留、人機(jī)聯(lián)合探測等關(guān)鍵技術(shù)，完成“登、巡、采、研、回”等多重任務(wù)，形成獨(dú)立自主的載人月球探測能力，將推動載人航天技術(shù)由近地走向深空的跨越式發(fā)展，深化人類對月球和太陽系起源與演化的認(rèn)識，為月球科學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)中國智慧。7月，中國載人登月初步方案向社會發(fā)布，透露了將從地面起飛到月面著陸和科考，再到月面上升直至返回地球的大致過程。
在太空探測規(guī)劃方面，3月初，國家航天局探月與航天工程中心發(fā)布相關(guān)的通知指出，天問二號任務(wù)已正式獲得國家批準(zhǔn)立項(xiàng)，計(jì)劃通過一次發(fā)射，實(shí)現(xiàn)從一顆近地小行星采樣返回地球，之后前往小行星帶中的主帶彗星311P開展伴飛探測。
空間科學(xué)數(shù)據(jù)陸續(xù)發(fā)布
2023年是中國太空探索豐收年，多年來辛勤實(shí)施的嫦娥探月工程、火星探測工程、載人航天工程等的科研項(xiàng)目取得豐富的科學(xué)探測數(shù)據(jù)和豐碩科研成果并向外界陸續(xù)發(fā)布。
在嫦娥探月工程領(lǐng)域，有關(guān)方面這一年進(jìn)行了近10次嫦娥四號科學(xué)探測數(shù)據(jù)發(fā)布。比如，12月4日，月球探測工程地面應(yīng)用系統(tǒng)公開發(fā)布了嫦娥四號第三十九批科學(xué)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)由嫦娥四號著陸器和巡視器所搭載的4臺科學(xué)載荷在第57至59月晝期間獲取，總量為1043.6 MB，具體為著陸器上兩臺月表中子與輻射劑量探測儀獲取的數(shù)據(jù)，巡視器上1臺全景相機(jī)、1臺紅外成像光譜儀、2臺中性原子探測儀獲取的數(shù)據(jù)�？茖W(xué)家對嫦娥五號取回的月壤的研究取得新成果。10月，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所科研團(tuán)隊(duì)與合作者通過月壤樣品的玄武巖和角礫巖顆粒中的硫化物開展精細(xì)結(jié)構(gòu)研究，揭示了月球玄武巖和角礫巖中的鎳黃鐵礦均是從隕硫鐵中出溶形成，推測角礫巖中鎳黃鐵礦的形成可能與外來的隕石撞擊有關(guān)。
憑借對人類認(rèn)識月球作出的突出貢獻(xiàn)，中國嫦娥五號團(tuán)隊(duì)在10月舉行的第74屆國際宇航大會期間獲頒“勞倫斯團(tuán)隊(duì)獎”。
在火星探測工程領(lǐng)域，有關(guān)方面這一年進(jìn)行了10次天問一號科學(xué)探測數(shù)據(jù)發(fā)布。比如，7月3日，首次火星探測任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)公布了天問一號探測器上搭載的高分辨率相機(jī)等12個科學(xué)載荷在2022年獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)，總量為1563.4GB。
在4月24日舉行的“中國航天日”主場活動啟動儀式上，中國首次火星探測火星全球影像圖正式發(fā)布。國際天文聯(lián)合會根據(jù)相關(guān)規(guī)則，將其中的22個地理實(shí)體，以中國人口數(shù)小于10萬的歷史文化名村名鎮(zhèn)加以命名�；鹦侨蛴跋駡D為彩色，包括按照制圖標(biāo)準(zhǔn)分別制作的火星東西半球正射投影圖、魯賓遜投影圖和墨卡托投影加方位投影圖，空間分辨率為76米，將為開展火星探測工程和火星科學(xué)研究提供質(zhì)量更好的基礎(chǔ)底圖。值得一提的是，在四五月間，中國科學(xué)家通過分析“祝融號”火星車數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)火星存在液態(tài)水。
在載人航天工程領(lǐng)域，8月18日，有關(guān)方面舉行新聞發(fā)布會，介紹了載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施以來，特別是空間站建造期間空間科學(xué)、空間應(yīng)用、空間技術(shù)領(lǐng)域取得的進(jìn)展成果。據(jù)悉，空間站已安排在軌實(shí)施了110個空間科學(xué)研究與應(yīng)用項(xiàng)目，涉及空間生命科學(xué)與人體研究、微重力物理和空間新技術(shù)領(lǐng)域，獲得原始數(shù)據(jù)近100TB，下行了近300個實(shí)驗(yàn)樣品，部分項(xiàng)目已取得階段性應(yīng)用成果�？臻g生命科學(xué)研究成果直接應(yīng)用于生物材料、藥物、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)技術(shù)；微重力流體、燃燒和材料科學(xué)等方面的研究成果為解決國家材料短板問題、改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)加工工藝等作出了貢獻(xiàn)。
值得稱道的是，空間實(shí)驗(yàn)室獲得的一種非晶合金制備方法已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、智能終端設(shè)備的量產(chǎn)零部件中。
商業(yè)航天發(fā)展勢頭迅猛
2023年中國航天發(fā)展的一個鮮明特點(diǎn)是，商業(yè)航天保持迅猛發(fā)展勢頭，民營航天異軍突起。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至12月15日，中國航天在本年度已進(jìn)行了17次與商業(yè)航天有關(guān)的宇航發(fā)射活動，擔(dān)綱的主角既有商業(yè)運(yùn)載火箭，也有各類商業(yè)衛(wèi)星。
谷神星一號運(yùn)載火箭今年大放異彩，飛天次數(shù)從之前的3年4次，大幅增加至1年至少7次，其中還包括1次海上發(fā)射，把共約20顆衛(wèi)星送入太空。作為民營航天公司北京星河動力裝備科技有限公司研制的一款小型固體商業(yè)運(yùn)載火箭，谷神星一號于2020年11月首次發(fā)射即獲成功，經(jīng)過數(shù)年磨礪，已成為中國商業(yè)火箭的新秀。
7月，民營航天公司北京藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司研發(fā)的火箭朱雀二號發(fā)射成功，成為世界第一次成功將載荷送入預(yù)定軌道的液氧甲烷火箭，標(biāo)志著中國運(yùn)載火箭在新型低成本液體推進(jìn)劑應(yīng)用方面取得重大突破。12月，該款火箭再接再厲，順利實(shí)施了1箭3星發(fā)射任務(wù)。在發(fā)射后舉行的新聞發(fā)布會上，該公司表示，可復(fù)用火箭新型號朱雀三號將于2025年首飛。
這一年，民營航天公司的多款火箭如天龍二號、雙曲線一號、力箭一號等均成功實(shí)施了發(fā)射任務(wù)。此外，中國航天國家隊(duì)繼續(xù)向商業(yè)火箭領(lǐng)域拓展，航天科技集團(tuán)和航天科工集團(tuán)分別以長征二號丁和快舟一號甲為主力型號，連續(xù)實(shí)施了多次商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射活動。多方參與、友好競爭，中國商業(yè)火箭領(lǐng)域呈現(xiàn)出日漸蓬勃的生機(jī)和活力。
2023年，中國最引人矚目的商業(yè)衛(wèi)星公司無疑是吉林長光衛(wèi)星。6月，該公司與有關(guān)方面合作，成功實(shí)現(xiàn)了1箭41星發(fā)射、測控和組網(wǎng)，使其著力打造的吉林一號星座進(jìn)一步完備，為國土安全、地理測繪、土地規(guī)劃、農(nóng)林生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)保、智慧城市等各領(lǐng)域提供了更高質(zhì)量的遙感信息和產(chǎn)品服務(wù)。不僅如此，長光衛(wèi)星于7月攜手中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院開展了星地激光高速通信試驗(yàn)并取得成功，為中國星地通信體制從微波拓展至激光奠定了基礎(chǔ)。
在打造低軌通訊衛(wèi)星星座領(lǐng)域，從目前披露的信息看，既有中國航天“國家隊(duì)”的虹云工程、鴻雁工程、星網(wǎng)工程，也有商業(yè)公司推出的衛(wèi)星星座，如天啟星座。9月5日，新一批天啟星座衛(wèi)星成功發(fā)射入軌。根據(jù)規(guī)劃，最終將建成由38顆衛(wèi)星和若干地面站組成的低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)星座，構(gòu)建天地一體的低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。
國際航天合作成果豐碩
探索宇宙奧秘是人類共同的追求，發(fā)展太空事業(yè)是人類共同的愿望。這一年，中國繼續(xù)致力于推動國際航天合作和交流，通過雙邊和多邊渠道，以重大空間工程為合作平臺，調(diào)動官方和民間多種力量的積極性，與國際合作伙伴攜手共同探索太空、開發(fā)空間資源。根據(jù)國家航天局相關(guān)負(fù)責(zé)人近期在2023年空間技術(shù)和平利用國際研討會上發(fā)布的消息，目前，中國已與50多個國家、國際組織簽訂了150多份空間合作文件。
分享空間樣品和數(shù)據(jù)是中國推進(jìn)國際航天合作的重要方面。在2023年“中國航天日”主場活動啟動儀式上，中國國家航天局公布，中方向俄羅斯、法國分別各贈送了1.5克科學(xué)用月球樣品。這些月球樣品是中方通過實(shí)施嫦娥五號任務(wù)從月球上采集的。此外，一些國家如澳大利亞、美國、英國、瑞典等國的科學(xué)家參與了中國月球樣品的科學(xué)研究。4月12日，中方宣布，中國首顆綜合性太陽探測衛(wèi)星夸父一號準(zhǔn)實(shí)時觀測部分?jǐn)?shù)據(jù)對國內(nèi)外無差別開放，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。同時，中方還推出了夸父一號國際訪問學(xué)者計(jì)劃，鼓勵基于“夸父一號”觀測數(shù)據(jù)的國際合作研究。
天宮空間站是中國推進(jìn)國際航天合作的重要平臺。早在“天宮”在軌建設(shè)之前，中方就多次向國際社會表達(dá)了開放合作的態(tài)度并開放國際合作項(xiàng)目申請、遴選等。在8月舉行的新聞發(fā)布會上，中國載人航天工程新聞發(fā)言人介紹，首批國際合作項(xiàng)目載荷將在空間站開展實(shí)驗(yàn)，與歐空局聯(lián)合實(shí)施的10個空間應(yīng)用項(xiàng)目有序推進(jìn)中。他還向外國航天員發(fā)出邀請，歡迎他們進(jìn)入中國空間站開展實(shí)驗(yàn)。相信不久的將來，外國航天員的身影將出現(xiàn)在“天宮”，與中國同行一起遨游太空。
開展航天科技援助是中國推進(jìn)國際航天合作的重要形式。中國航天積極參與“一帶一路”建設(shè)，致力于搭建“太空絲路”，為合作伙伴培養(yǎng)本土航天人才，推動航天技術(shù)轉(zhuǎn)讓，建設(shè)當(dāng)?shù)睾教炱餮兄苹A(chǔ)設(shè)施，發(fā)射衛(wèi)星。中國和埃及航天合作就是這種形式的典范。
6月下旬，由中方承建的埃及衛(wèi)星總裝集成測試中心完成終期驗(yàn)收審核，埃及由此成為非洲首個具備此能力的國家。12月4日，中埃聯(lián)合研制的衛(wèi)星埃及二號發(fā)射成功。該衛(wèi)星將主要用于埃及的國土資源普查，滿足該國用戶在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市建設(shè)、環(huán)境及災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域的需求，將極大地促進(jìn)埃及的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步。
這一年，國際月球科研站計(jì)劃迎來南非、白俄羅斯、巴基斯坦、埃及等多個新合作伙伴。中國提出該計(jì)劃并將聯(lián)合多國共同實(shí)施，攜手在月球表面和月球軌道打造長期自主運(yùn)行、短期有人參與，可擴(kuò)展、可維護(hù)的綜合性科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，揭示更多月球秘密。(人民日報海外版)
