航天(Spaceflight)又稱空間飛行、太空飛行、宇宙航行或航天飛行,是指進(jìn)入、探索、開發(fā)和利用太空(即地球大氣層以外的宇宙空間,又稱外層空間)以及地球以外天體各種活動(dòng)的總稱。
真正意義的航天從1942年德國發(fā)射V2火箭開始,經(jīng)歷了美蘇太空競賽,以及中國航天崛起等重要時(shí)期。航天科技與產(chǎn)業(yè)通常以國家為主導(dǎo),自SpaceX(太空探索技術(shù)公司)于2002年創(chuàng)立以來,私營航天技術(shù)公司也開始扮演越來越重要的角色。
航天活動(dòng)包括航天技術(shù)(又稱空間技術(shù))、空間應(yīng)用和空間科學(xué)三大部分。
世界航天簡史
1543年,尼古拉·哥白尼發(fā)表《天體運(yùn)行論 影響世界歷史進(jìn)程的書》,是對克羅狄斯·托勒密“地心說”的顛覆。以哥白尼的“日心說”之辨,以及隨后,布魯諾、第谷·布拉赫、伽利略·伽利萊、約翰尼斯·開普勒等科學(xué)家不懈探索,直至1687 年,艾薩克·牛頓發(fā)表的《自然科學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》提出萬有引力,標(biāo)志著人類對宇宙的探索認(rèn)知進(jìn)入了科學(xué)時(shí)代。
19世紀(jì)末至20世紀(jì)初,以齊奧爾科夫斯基、約翰·戈達(dá)德、奧伯特等為代表的科學(xué)家矢志探索,尋求擺脫地球引力實(shí)現(xiàn)宇宙航行的方法。其中,齊奧爾科夫斯基于1898年在其航天學(xué)經(jīng)典研究論文《利用噴氣工具研究宇宙空間》中,首次提出利用多級(jí)液體火箭克服地球引力實(shí)現(xiàn)宇宙航行的構(gòu)想,并推導(dǎo)出著名的火箭公式,奠定了火箭運(yùn)動(dòng)的理論,被譽(yù)為“航天之父”。戈達(dá)德則首次將齊奧爾科夫斯基的火箭理論付諸工程實(shí)踐,被譽(yù)為“現(xiàn)代火箭之父”。
1942年10月,以沃納·馮·布勞恩為首的德國團(tuán)隊(duì)研制出的V2火箭發(fā)射成功。這是人類首次利用火箭進(jìn)入了太空,證明利用火箭原理進(jìn)行太空飛行是切實(shí)可行的,在航天史和科學(xué)技術(shù)史上具有重要意義。由于戰(zhàn)爭對人類造成的傷害,V-2火箭的重要地位往往被刻意回避。
第二次世界大戰(zhàn)后,美蘇對德國 V-2火箭研制團(tuán)隊(duì)、資料及設(shè)施展開爭奪,美國獲得了包括馮·布勞恩在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)骨干人員,是最大的贏家,蘇聯(lián)獲得諸多設(shè)施資料。太空競賽是美蘇冷戰(zhàn)過程中的重要內(nèi)容,諸如第一顆衛(wèi)星之爭、載人航空競賽、阿波羅登月、航天飛機(jī)、“和平號(hào)”空間站等。美蘇之外其他國家也在進(jìn)行太空探索,法國、日本、中國、英國、印度等先后成功發(fā)射人造衛(wèi)星,打破了美蘇的空間“壟斷”。
1957年10月,世界上衛(wèi)星一號(hào)Sputnik 1在前蘇聯(lián)發(fā)射成功,開創(chuàng)了人類航天新紀(jì)元。宇宙空間開始成為人類活動(dòng)的新疆域,并且將這一年定為第一個(gè)國際空間年。該衛(wèi)星的發(fā)射標(biāo)志著人類進(jìn)入太空的開始,對“美蘇冷戰(zhàn)”時(shí)期對美國形成壓力。次年1月.美國發(fā)射自己的首顆衛(wèi)星。
20世紀(jì)60年代蘇聯(lián)和美國發(fā)射了大量的科學(xué)衛(wèi)星、技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星和各類應(yīng)用衛(wèi)星。蘇聯(lián)在發(fā)射了5艘不載人的衛(wèi)星式飛船后,于1961年4月12日用“東方”號(hào)運(yùn)載火箭成功地發(fā)射了世界上第一艘載人飛船“東方1號(hào)”,尤里·加加林成為世界上第一個(gè)進(jìn)入太空的人,開啟了人類載人航天的歷史。
1969年7月20日,由美國航天員尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林乘坐的“阿波羅11號(hào)”飛船的登月艙降落在月球赤道附近的靜海區(qū),人類首次登上月球。
中國航天事業(yè)發(fā)展
白手起家:中國航天的艱辛起步
1949年,新中國“一窮二白”,百廢待興。1956年3月,在周恩來總理的領(lǐng)導(dǎo)下,國務(wù)院成立了科學(xué)規(guī)劃委員會(huì),各部門領(lǐng)導(dǎo)人和600多位科學(xué)家參加。《1956-1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》提出了以原子能、噴氣技術(shù)、無線電、自動(dòng)化等現(xiàn)代科技為主的12個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域、57項(xiàng)重大任務(wù)、6項(xiàng)緊急措施,后來經(jīng)毛澤東主席批準(zhǔn)實(shí)施。1956年3月14日,周恩來總理主持中央軍委會(huì),采納錢學(xué)森的提議,決定成立國防航空工業(yè)委員會(huì),聶榮臻任主任;決定設(shè)立國防部五局(導(dǎo)彈研制的管理機(jī)關(guān))和國防部五院(導(dǎo)彈、火箭研究院)。
1956年10月8日,聶榮臻元帥在大會(huì)上宣布:正式成立國防部第五研究院',研制火箭、導(dǎo)彈,錢學(xué)森任院長。一年后中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院成立兩個(gè)分院,一分院即今天的中國中國航天科技集團(tuán)的中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院,位于南苑;二分院即今天的航天科工集團(tuán)防御技術(shù)研究院,位于永定路。
1962年11月,根據(jù)中央決定,成立中央15人專門委員會(huì),主管原子彈方面的工作,后改稱中央專委,1970年后,增加領(lǐng)導(dǎo)人造衛(wèi)星的職能。1963年春,中科院成立星際航行委員會(huì),成員開始制訂星際航行長遠(yuǎn)規(guī)劃。趙九章、錢學(xué)森分別建議中央把人造衛(wèi)星列入計(jì)劃。
1967年6月,中央軍委決定組建中國空間技術(shù)研究院(新五院),研制衛(wèi)星、飛船,錢學(xué)森兼院長。1967年5月26日“東風(fēng)-3彈道導(dǎo)彈”試飛成功。在“東風(fēng)三號(hào)”的基礎(chǔ)上研制出“東風(fēng)四號(hào)”,加第三級(jí)成為“長征一號(hào)”運(yùn)載火箭,用以發(fā)射衛(wèi)星。
1970 年4 月 24 日中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功,衛(wèi)星運(yùn)行軌道距地球最近點(diǎn)439 千米最遠(yuǎn)點(diǎn)2384 千米,軌道平面和地球赤道平面的夾角 68.5 度繞地球一周 114分鐘。衛(wèi)星重 173 千克,用 20009 兆周的頻率,播送《東方紅》樂曲。1957 年 10 月 4日,蘇聯(lián)發(fā)射人類衛(wèi)星一號(hào),黨中央對此很重視,指令中國科學(xué)院開展我國第一顆衛(wèi)星的研制工作,中央政治局研究決定撥發(fā) 2億元專款。1957 年全國財(cái)政收入只有 303 億元,這筆撥款在當(dāng)時(shí)是一筆巨款。經(jīng)過科技人員和工人十多年的忘我工作,出色完成了運(yùn)載火箭和“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星的研制任務(wù)。中國成為繼蘇、美、法、日之后第五個(gè)能制造和發(fā)射人造衛(wèi)星的國家。雖然比蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星整整晚了 13年,但是它的質(zhì)量超過了前四個(gè)國家第一顆衛(wèi)星質(zhì)量的總和。“東方紅一號(hào)”是“兩彈一星”工程的一部分,“兩彈一星”工程的成功,不僅使我國的國防實(shí)力發(fā)生了質(zhì)的飛躍,而且廣泛帶動(dòng)了我國科技事業(yè)的發(fā)展,既是新中國建設(shè)成就的重要象征,也是人類文明史上的一個(gè)勇攀高峰的空前壯舉。
苦難輝煌:中國航天的逐夢征程
2003年10月15日,中國首位航天員楊利偉乘“神舟五號(hào)”飛船實(shí)現(xiàn)了首次太空飛行,標(biāo)志著中國航天事業(yè)在新世紀(jì)的一座新的里程碑,中國成為世界第三個(gè)獨(dú)立自主將航天員送入太空的國家。
2007年10月24日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭將“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星成功送入太空。“嫦娥一號(hào)”是我國自主研制的第一顆月球探測衛(wèi)星,它的發(fā)射成功標(biāo)志著我國實(shí)施繞月探測工程邁出重要一步。
2013年12月2日發(fā)射的“嫦娥三號(hào)探測器”月球探測器于同年12月14日在月面軟著陸,使我國成為世界第三個(gè)掌握落月探測技術(shù)的國家。
2018年12月8日發(fā)射的“嫦娥四號(hào)探測器”月球探測器于2019年1月3日實(shí)現(xiàn)了人類探測器首次在月球背面著陸。
2020年7月23日,我國首個(gè)天問一號(hào)“天問一號(hào)”成功發(fā)射。2021年5月15日,“天問一號(hào)”成功著陸火星;5月22日,“祝融號(hào)”火星車駛抵火星表面并開展科學(xué)巡測,使我國成為世界第一個(gè)通過一次發(fā)射完成繞、落、巡三項(xiàng)任務(wù)的國家,世界第二個(gè)在火星進(jìn)行巡視探測的國家。
2020年7月31日,“北斗三號(hào)”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通2020年12月17日,“嫦娥五號(hào)探測器”圓滿完成首次月球采樣返回任務(wù),開啟了中國探月工程的新時(shí)代。
2021年4月29日,中國成功發(fā)射“天宮”空間站的第一個(gè)艙段一-“天和”核心艙,這宣告了中國開啟空間站任務(wù)的新時(shí)代。同年6月17日,“神舟十二號(hào)”載人飛船升空,6.5小時(shí)后,它與“天和”核心艙完成對接,這是我國首次實(shí)施載人飛船自主快速交會(huì)對接。三名航天員先后進(jìn)入“天和”核心艙標(biāo)志著中國人首次進(jìn)入自己的空間站。
2021年10月16日,“神舟十三號(hào)”載人飛船順利將3名航天員送人太空,發(fā)射取得圓滿成功。2021年11月8 日,“神舟十三號(hào)”航天員乘組密切協(xié)同,圓滿完成出艙活動(dòng)全部既定任務(wù),航天員翟志剛、航天員王亞平安全返回“天和”核心艙出艙活動(dòng)取得圓滿成功。此次空間站階段航天員出艙活動(dòng),是“神舟十三號(hào)”航天員乘組首次出艙活動(dòng),也是中國航天史上首次有女航天員參加的出艙活動(dòng)。
我國航天事業(yè)迄今已達(dá)到了相當(dāng)?shù)囊?guī)模和水平:形成了完整配套的各型導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星等多種航天器研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)體系;建立了能發(fā)射各類衛(wèi)星和載人飛船等航天器的發(fā)射中心和由國內(nèi)外地面站、遠(yuǎn)程跟蹤測量船組成的測控網(wǎng);建立了多種衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng),取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益;建立了具有一定水平的空間科學(xué)研究系統(tǒng),取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果;培養(yǎng)了一支素質(zhì)好、技術(shù)水平高的航天科技隊(duì)伍。我們越過一座座科學(xué)高峰,不斷取得里程碑式的輝煌成就。
航天過程
升空發(fā)射
火箭是航天技術(shù)的基礎(chǔ),是中國在公元969年發(fā)明的。運(yùn)載火箭是由多級(jí)火箭組成的航天運(yùn)載工具,其任務(wù)是將人造衛(wèi)星載人飛船、空間站或空間探測器等航天器送入預(yù)定軌道。運(yùn)載火箭是發(fā)展空間技術(shù)、確保空間安全的基石,也是實(shí)現(xiàn)各類航天器部署、重構(gòu)、擴(kuò)充和維護(hù)的保障,更是大規(guī)模開發(fā)和利用空間資源的重要力量。運(yùn)載火箭尤其是一次性火箭是目前人類進(jìn)入空間的最主要運(yùn)輸手段。
航天發(fā)射場是專門供運(yùn)載火箭發(fā)射航天器的場所,也稱航天港或發(fā)射中心,是航天工程的重要組成部分。發(fā)射場支持航天器和運(yùn)載火箭發(fā)射前各項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)備工作,執(zhí)行運(yùn)載火箭的發(fā)射操作。發(fā)射場由運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)陣地、發(fā)射臺(tái)、燃料貯存和輸送系統(tǒng)組成。出于噪音和安全原因,發(fā)射場遠(yuǎn)離人類居住區(qū)。
航空發(fā)射通常需要在發(fā)射窗口進(jìn)行。發(fā)射窗口是指運(yùn)載火箭發(fā)射比較合適的一個(gè)時(shí)間范圍(即允許運(yùn)載火箭發(fā)射的時(shí)間范圍)。這個(gè)范圍的大小叫做發(fā)射窗口的寬度。窗口寬度有寬有窄,寬的以小時(shí)計(jì),甚至以天計(jì)算,窄的只有幾十秒鐘,甚至為零。發(fā)射窗口是確定從星球表面發(fā)射至目標(biāo)軌道的合適時(shí)間,由于軌道平面在慣性空間內(nèi)恒定,當(dāng)星球表面的發(fā)射點(diǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行到軌道面的時(shí)刻,即為最佳發(fā)射窗口。
航天器跨過卡門線即進(jìn)入太空,卡門線是指距離地球海平面100 公里的界限。
地球軌道
地球航天器的閉合軌道可根據(jù)其典型參數(shù)進(jìn)行分類:
低地球軌道(LEO)
是一類低高度的近似圓形的軌道。典型的 LEO衛(wèi)星高度為500~1500 km,軌道周期為 1.52h,在每個(gè)軌道周期,特定的地面站只有幾分鐘的時(shí)間能觀察到衛(wèi)星。國際空間站(ISS)和NASA的航天飛機(jī)都在LEO軌道工作,且大多數(shù)遙感衛(wèi)星工作在 LEO軌道。最近規(guī)劃和/或已布放的一些通信衛(wèi)星星座也位于500~2000 km、傾角為30~90(兩極)的低地球軌道。因?yàn)檩^之其他軌道更接近地球,所以一些更小、更簡單的衛(wèi)星可放在該軌道上。
中地球軌道
典型的MEO衛(wèi)星高度為2000~30000 m,軌道周期是幾個(gè)小時(shí)。美國的GPS工作在MEO軌道上,軌道周期為1/2個(gè)恒星日。我國的部分導(dǎo)航衛(wèi)星也工作在 MEO軌道上,也有部分遙感衛(wèi)星項(xiàng)目選擇MEO軌道為工作軌道。
地球同步軌道
地球同步軌道(GSO)是指軌道周期和地球自轉(zhuǎn)周期相等的順行軌道。地球靜止軌道(GEO)位于地球赤道平面內(nèi),是指軌道傾角和偏心率均為零的地球同步軌道,半長軸為42 164 km。大多數(shù)通信衛(wèi)星工作在GEO軌道上。
大橢圓軌道
在各種大橢圓軌道中,Molniya 軌道是一條以一顆蘇聯(lián)通信衛(wèi)星命名的特殊軌道,它的近地點(diǎn)為1000 km,遠(yuǎn)地點(diǎn)為39400 km。Molniya軌道的優(yōu)點(diǎn)在于將軌道近地點(diǎn)幅角設(shè)置為 270時(shí)它能很長時(shí)間運(yùn)行在北半球上空。一些美國軍事衛(wèi)星使用傾角為634的 Molniya軌道,以便在12h的軌道周期中有 10h可以對俄羅斯進(jìn)行偵察。
太空遨游
實(shí)現(xiàn)太空遨游和太空探索,航天器的速度至關(guān)重要。宇宙速度是物體從地球出發(fā),在天體的重力場中運(yùn)動(dòng),四個(gè)較有代表性的初始速度的統(tǒng)稱。航天器按其任務(wù)的不同,需要達(dá)到這四個(gè)宇宙速度的其中一個(gè)。
第一宇宙速度
第一宇宙速度又稱為環(huán)繞速度,是指在地球上發(fā)射的物體繞地球飛行作圓周運(yùn)動(dòng)所需的最小初始速度。若在150千米的飛行高度上,其環(huán)繞速度為7.9千米/秒。
第二宇宙速度
第二宇宙速度,亦即地球的逃逸速度,是指在地球上發(fā)射的物體擺脫地球引力束縛,飛離地球所需的最小初始速度。若航天器已到達(dá)近地軌道的高度,航天器的脫離速度約為11.2千米/秒。
第三宇宙速度
第三宇宙速度,亦即太陽的逃逸速度,是指在地球上發(fā)射的物體擺脫太陽引力束縛,飛出太陽系所需的最小初始速度。本來,在地球軌道上,要脫離太陽引力所需的初始速度為42.2千米/秒,但地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)令地面所有物體已具有29.8千米/秒的初始速度。若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系,其發(fā)射速度必須等于或大于16.7 km/s,第三宇宙速度又叫作逃逸速度。
第四宇宙速度
第四宇宙速度是指在地球上發(fā)射的物體擺脫銀河系引力束縛,飛出銀河系所需的最小初始速度。但由于人們尚未知道銀河系的準(zhǔn)確大小與質(zhì)量,因此只能粗略估算,其數(shù)值在320千米/秒以上。而實(shí)際上,仍然沒有航天器能夠達(dá)到這個(gè)速度。
返回著陸
回收著陸往往是返回式航天器工作的最后階段,也是返回式航天任務(wù)成敗的最終標(biāo)志。數(shù)十年來,隨著航天器回收著陸技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大,除返回式航天器外,各類空間探測器、無人機(jī)、導(dǎo)彈武器、近空間飛行器乃至運(yùn)載火箭等無不應(yīng)用回收著陸技術(shù)。除了常規(guī)降落傘回收著陸技術(shù)外,高超聲速充氣式載人減速技術(shù)、動(dòng)力主動(dòng)減速著陸技術(shù)等新型的技術(shù)途徑亦不斷發(fā)展。
航天器回收著陸技術(shù)是指利用可展開氣動(dòng)減速裝置或著陸緩沖裝置,通過特定的控制手段,使需要返回或著陸的有效載荷減速與緩沖,直至按預(yù)定的程序和目的安全著陸和收回的技術(shù)。其主要任務(wù)是進(jìn)行飛行試驗(yàn)的飛行器(除了衛(wèi)星、飛船深空探測器等航天器外,還包括火箭、導(dǎo)彈、無人機(jī)等各類飛行器) 的全部或局部減速到規(guī)定的速度并安全著陸于地球或其他星球表面。航天器回收著陸技術(shù)是航天技術(shù)重要的組成部分,也是促進(jìn)空間技術(shù)發(fā)展必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。
并非所有航天器都需要返回。非返回型的有通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星天文衛(wèi)星空間站等。返回型的有照相偵察衛(wèi)星、生物衛(wèi)星、載人飛船、航天飛機(jī)、月球和行星抽樣探測器等。
分類
按航天器探索、開發(fā)和利用的對象劃分,航天包括環(huán)繞地球的運(yùn)行、飛往月球的航行、飛往行星及其衛(wèi)星的航行、星際航行(行星際航行、恒星際航行)。
按航天器與探索、開發(fā)和利用對象的關(guān)系或位置劃分,航天飛行方式包括飛越(從天體近旁飛過)、繞飛(環(huán)繞天體飛行)、著陸(降落在天體上面)、返回(脫離天體、重返地球)。
執(zhí)行軍事任務(wù)(具有軍事目的)的航天活動(dòng),稱為軍用航天;執(zhí)行科學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)開發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)等民用任務(wù)(具有非軍事目的)的航天活動(dòng),稱為民用航天;執(zhí)行商業(yè)合同任務(wù)(以營利為目的)的航天活動(dòng),稱為商業(yè)航天。有人駕駛航天器的航天活動(dòng),稱為載人航天;沒有人駕駛航天器的航天活動(dòng),稱為不載人航天。
航天的作用已經(jīng)超出科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,對國家和國際的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事與社會(huì)生活都產(chǎn)生影響。
科研與應(yīng)用
衛(wèi)星遙感、通信與導(dǎo)航
人類發(fā)展航天技術(shù),實(shí)施航天工程,一方面是為了探索未知領(lǐng)域,擴(kuò)展知識(shí)范圍;另一方面是為了開發(fā)和利用空間環(huán)境、軌道、物質(zhì)、能量等寶貴資源,取之于太空、造福于地球。現(xiàn)階段航天技術(shù)改進(jìn)人類生產(chǎn)方式、造福人類生活主要通過遙感、通信、導(dǎo)航等空間系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。世界航天經(jīng)過近百年發(fā)展,人們構(gòu)思、設(shè)計(jì)、研制、試驗(yàn)、運(yùn)行了多種類型應(yīng)用衛(wèi)星,其中與各國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、普通大眾生活聯(lián)系最緊密、影響最廣泛的是遙感、通信、導(dǎo)航三類衛(wèi)星。
衛(wèi)星遙感
遙感是一種遠(yuǎn)距離感知、探測目標(biāo)對象的技術(shù)手段,它在不與目標(biāo)對象直接接觸的情況下,通過某種遙感器而獲取目標(biāo)對象的幾何、圖像及其他特征數(shù)據(jù),然后對所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)一步提取、判定、加工、處理及應(yīng)用分析。衛(wèi)星遙感是通過衛(wèi)星平臺(tái)及其裝載的遙感器 (又稱有效載荷)進(jìn)行遙感操作和應(yīng)用的一種航天工程技術(shù)。衛(wèi)星遙感依據(jù)空間軌道高度優(yōu)勢,能夠超越國界,在全球?qū)嵤┐蠓秶⒋蟪叨取⒏呔扔^測、探測、監(jiān)測等任務(wù),為人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,為人類研究和認(rèn)識(shí)大氣、海洋、陸地、巖石、冰雪、生物等地球圈層提供重要支持。
衛(wèi)星通信
衛(wèi)星通信是將運(yùn)行在太空中的人造衛(wèi)星或其他航天器作為中繼站,轉(zhuǎn)發(fā)或者發(fā)射無線電、激光等信號(hào),在兩個(gè)或多個(gè)地面關(guān)口站、用戶終端之間進(jìn)行的通信。它是通信的一種特殊形式。衛(wèi)星通信發(fā)揮位置高遠(yuǎn)的優(yōu)勢,在地球同步軌道部署少量幾顆衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋和服務(wù),已經(jīng)成為地面通信網(wǎng)的重要競爭者和補(bǔ)充者。
衛(wèi)星導(dǎo)航
人們在日常生活和出行的時(shí),對定位服務(wù)有著切實(shí)的需求,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供了迄今為止最精確最便利的解決方案。衛(wèi)星導(dǎo)航是一種利用衛(wèi)星平臺(tái)搭載高精度原子鐘、通過無線電導(dǎo)航信號(hào)而服務(wù)用戶進(jìn)行導(dǎo)航、定位和時(shí)間傳遞的衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能為地球表面和近地空間的各類用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度位置、速度和授時(shí)等服務(wù)。
載人航天
載人航天是指人類駕駛和乘坐載人航天器在太空中及地外天體上從事各種探測、試驗(yàn)、研究、生活和生產(chǎn)的航天活動(dòng)。載人航天的目的在于突破地球大氣的屏障和克服地球引力,把人類的活動(dòng)范圍從陸地、海洋和大氣層擴(kuò)展到太空,更廣泛和更深入地認(rèn)識(shí)地球及其周圍的環(huán)境,更好地認(rèn)知整個(gè)宇宙;充分利用太空和載人航天器所處的特殊環(huán)境從事各種試驗(yàn)和研究活動(dòng),開發(fā)太空及其豐富的資源。在人類文明發(fā)展史上,載人航天工程因技術(shù)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高投入多,已成為一個(gè)國家綜合國力的象征,一個(gè)民族振興的標(biāo)志,通常被納入國家戰(zhàn)略性標(biāo)志工程。
載人航天科學(xué)應(yīng)用是在近半個(gè)世紀(jì)才出現(xiàn)的概念,主要任務(wù)是利用航天器和太空的特殊環(huán)境,如微重力、太空輻射等,在航天員的參與下,發(fā)揮載人航天器的應(yīng)用支持能力,開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用研究,推動(dòng)和引領(lǐng)空間科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域跨越式發(fā)展,取得重大科學(xué)成果和應(yīng)用效益。
空間材料科學(xué)
空間材料科學(xué)主要研究微重力條件下材料的制備原理和方法,以及微重力環(huán)境對于加工材料組成分布、結(jié)構(gòu)和物性的影響。
微重力流體物理學(xué)
微重力流體物理學(xué)主要研究微重力流體物理基本規(guī)律,為進(jìn)一步探索空間環(huán)境中流體的宏觀運(yùn)動(dòng)、微觀運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散過程及傳熱、傳質(zhì)的基本規(guī)律奠定實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。
空間重力生物學(xué)
空間重力生物學(xué)主要研究空間失重因素對生物的影響,這是載人航天遇到的重要課題,當(dāng)前主要關(guān)注參與微重力信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和次生代謝反應(yīng)的功能基因組、細(xì)胞骨架、細(xì)胞壁蛋白質(zhì)組學(xué)、細(xì)胞間相互作用;輻射生物學(xué);空間輻射對生命體不同層次的效應(yīng)、微觀過程和機(jī)理;蛋白質(zhì)科學(xué),干細(xì)胞增殖、分化,功能組織工程、細(xì)胞與胚胎技術(shù);生態(tài)生命系統(tǒng)基礎(chǔ)問題;空間生態(tài)系統(tǒng)體系的基礎(chǔ)問題,外星墾殖生物體系等。
空間生物技術(shù)
空間生物技術(shù)主要包括細(xì)胞生物技術(shù)、大分子生物技術(shù)、探索性生物技術(shù)和空間生物分子物理和化學(xué)等。空間細(xì)胞生物技術(shù)的主要目標(biāo)是用于研究、移植和生產(chǎn)生物藥物的細(xì)胞和組織工程;建立和生產(chǎn)用于疾病(如癌)研究的模式組織;利用微生物生產(chǎn)新型冠狀病毒疫苗;研究地球生命體轉(zhuǎn)移到微重力環(huán)境后的細(xì)胞生物學(xué)問題等。空間大分子生物技術(shù)的主要目標(biāo)是研究晶體生長的過程,認(rèn)識(shí)大分子晶體生長的物理化學(xué),產(chǎn)生高質(zhì)量的晶體。空間探索性生物技術(shù)主要涉及開發(fā)生物傳感器技術(shù)、嗜極(極端環(huán)境條件)細(xì)菌酶的應(yīng)用和生物分子基因工程等。空間生物分子的物理和化學(xué)將主要涉及生物分子標(biāo)記、生物分子信號(hào)的傳遞和放大、生物分子圖像、生物分子信息和整合分子生物系統(tǒng)等。
空間天文觀測
空間天文觀測在載人航天領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,把光學(xué)望遠(yuǎn)鏡放到空間進(jìn)行天文觀測,可以避免地球大氣擾動(dòng)的影響,減少消光補(bǔ)正,利于拍出更清晰、更高質(zhì)量的照片。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡就是美國載人航天項(xiàng)目的杰作,由于它是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng),維修和更換儀器設(shè)備都要由航天員在太空現(xiàn)場操作完成。
空間環(huán)境預(yù)報(bào)與探測
空間環(huán)境預(yù)報(bào)與探測對于載人航天飛行的重要性,就如同今日人們出行對于天氣預(yù)報(bào)的依賴一樣重要,它貫穿整個(gè)載人航天工程的應(yīng)用研究,是載人航天科學(xué)應(yīng)用中重要的一項(xiàng),包括進(jìn)行載人飛船、空間站、深空軌道等各類空間環(huán)境分析,如高能粒子、空間等離子體、中性大氣、微流星與空間碎片等,為載人航天器各種儀器設(shè)備設(shè)計(jì)、在軌效應(yīng)影響分析及防護(hù)等提供理論依據(jù);避免重大空間環(huán)境事件對任務(wù)的影響,每天發(fā)布空間環(huán)境安全期預(yù)報(bào)和空間監(jiān)測預(yù)警;為保障飛船的正常運(yùn)行和航天員的安全健康,要時(shí)刻監(jiān)視空間環(huán)境的變化情況,研究未來環(huán)境變化的趨勢,如果預(yù)報(bào)到可能出現(xiàn)的流星雨、高能輻射暴、碎片撞擊等非常事件,要發(fā)出警報(bào),提出躲避危險(xiǎn)的科學(xué)建議;如果在空間運(yùn)行的載人飛船或空間站的儀器設(shè)備出現(xiàn)了故障,還要提供空間環(huán)境背景因素分析材料,協(xié)助診斷異常故障。
深空探測
針對深空探測通常有三種定義方式,分別按照目標(biāo)、距離和引力場定義。比較常見的是采用引力場的定義方式,即在飛行過程中,所經(jīng)歷的主引力場為地球以外的天體引力場,或處于多體引力平衡點(diǎn)附近的航天器是空間探測器;與此相對應(yīng),通過深空探測器開展的空間探測的活動(dòng)是深空探測。按照這種定義方式,月球探測屬于深空探測。衛(wèi)星應(yīng)用、載人航天和深空探測被稱為航天活動(dòng)三大領(lǐng)域。
深空探測一般費(fèi)用高、周期長,現(xiàn)階段沒有直接的經(jīng)濟(jì)效益。航天既是高科技的體現(xiàn),又是意識(shí)形態(tài)優(yōu)越性的象征,成為重要的賽場,這一階段被稱為“太空竟賽"。深空探測以其挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性,更加能吸引公眾的注意,成為太空競賽的重要組成。
盡管深空探測早期帶有較強(qiáng)的政治目的,但隨著時(shí)代的發(fā)展,它的使命具體可從四個(gè)方面解讀:
空間科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)
空間科學(xué)與空間技術(shù)試驗(yàn)活動(dòng)具有研究和探索未知天疆,檢驗(yàn)和驗(yàn)證人類認(rèn)知與技能的共同屬性。各國最早進(jìn)入空間的航天器一般都兼具空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)屬性;今天的空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)航天器依然是空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間工程與空間應(yīng)用的探路者和先行者。
空間科學(xué)
空間科學(xué)作為現(xiàn)代科學(xué)的一部分,一般是指以空間飛行器為主要工作平臺(tái),研究發(fā)生在日地空間、太陽系乃至整個(gè)宇宙的物理、化學(xué)和生命等自然現(xiàn)象及其規(guī)律的科學(xué)。空間科學(xué)研究涉及宇宙的起源演化、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、生命起源、人類生存環(huán)境等基本和重大基礎(chǔ)前沿科學(xué)問題,也包括在空間特殊或極端條件下研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)科學(xué)問題,是人類認(rèn)識(shí)自然并獲取新知識(shí)的重要源泉。
空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)
空間技術(shù)試驗(yàn)主要針對航天技術(shù)中的新原理、新技術(shù)、新方案、新設(shè)備和新材料進(jìn)行空間飛行試驗(yàn),為航天工程系統(tǒng)的建立和運(yùn)營驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù),積累飛行試驗(yàn),降低航天器成本、減少運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。空間技術(shù)可以通過地面、航空亞軌道、在軌等多種形式驗(yàn)證,而在空間開展相關(guān)的技術(shù)試驗(yàn),是在真實(shí)使用環(huán)境中進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證,是空間技術(shù)驗(yàn)證轉(zhuǎn)化應(yīng)用體系中的最重要組成部分,是最真實(shí)、最直接、最有效的試驗(yàn)方式,是航天產(chǎn)品升級(jí)換代、提高航天產(chǎn)品服務(wù)能力的重要支撐,已成為加速航天新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、提高自主可控能力的重要手段。
航天員的健康
為了保證航天員的健康和航天任務(wù)的順利完成,對航天員的健康有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求,一般包括以下內(nèi)容:
有氧能力標(biāo)準(zhǔn)
(1)航天員在飛行前最大有氧能力值(二氧化釩大值)應(yīng)達(dá)到或高于其年齡和性別的平均值。
(2)應(yīng)通過策略或工作情況將航天員飛行中的有氧能力值維持在其飛行前的 75%或以上,策略包括直接或間接措施。
(3)在飛行結(jié)束后的恢復(fù)過程中,航天員的二氧化釩最大值應(yīng)達(dá)到或高于其年齡和性別的平均值。
感覺運(yùn)動(dòng)功能標(biāo)準(zhǔn)
(1)航天員在飛行前的感覺運(yùn)動(dòng)功能應(yīng)在其年齡和性別的正常值范圍內(nèi)。
(2)對于航天員在飛行中的感覺運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)以任務(wù)相關(guān)的高風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)性質(zhì)為指導(dǎo)并用與任務(wù)對應(yīng)的特定指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。
(3)感覺運(yùn)動(dòng)功能的每個(gè)指標(biāo)的限值都應(yīng)由實(shí)際操作定義。
(4)應(yīng)采取措施使航天員的工作能力維持在正常水平。
(5)航天員在飛行結(jié)束后進(jìn)行的康復(fù)運(yùn)動(dòng),旨在恢復(fù)其基本的感覺運(yùn)動(dòng)功能。
行健與認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)
(1)航天員在飛行前、飛行中和飛行后的行為健康和認(rèn)知狀態(tài)均應(yīng)在臨床心理評(píng)估的可接受范圍內(nèi)。
(2)航天員的認(rèn)知狀態(tài)在任務(wù)結(jié)束后應(yīng)恢復(fù)到飛行前的狀態(tài)。
(3)飛行任務(wù)結(jié)束后,航天員的行為健康應(yīng)恢復(fù)到可以重新工作、與家人生活、承擔(dān)社會(huì)責(zé)任。
(4)應(yīng)嚴(yán)格限定任務(wù)完成的時(shí)間及睡眠時(shí)間,以確保航天員的身體健康和安全。
血液和免疫功能標(biāo)準(zhǔn)
(1)航天員在飛行前的血液/免疫功能應(yīng)在為普通人群制定的健康標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
《2)在航天員飛行過程中,應(yīng)采取相應(yīng)措施通過直接或間接手段將其血液和免疫功能標(biāo)準(zhǔn)維持在正常范圍內(nèi)。
3)應(yīng)采取對策和監(jiān)測播施確保航天員血液和免疫功能值在臨界值(表示血液和免疫系統(tǒng)嚴(yán)重故障且達(dá)到臨床發(fā)病率水平)之外。
(4)在飛行結(jié)束后,航天員的血液/免疫功能應(yīng)恢復(fù)到其飛行前的水平。
營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)
(1)應(yīng)評(píng)估航天員在飛行前的營養(yǎng)狀況并彌補(bǔ)缺陷。
(2)航天員在飛行中的營養(yǎng)素?cái)z入量應(yīng)不低于其營養(yǎng)素需求量的90%,營養(yǎng)素需求量可根據(jù)個(gè)人的年齡、性別、體重 (kg)、身高(m)和活動(dòng)系數(shù)(1.25)計(jì)算得到。
(3)對航天員的食物攝入進(jìn)行營養(yǎng)規(guī)劃的目的是使其身體質(zhì)量和組成能保持在飛行前的 90%以上。
(4)在飛行結(jié)束后,航天員的營養(yǎng)評(píng)估水平應(yīng)恢復(fù)正常。
肌肉力量標(biāo)準(zhǔn)
(1)航天員在飛行前的肌肉力量和功能應(yīng)在其年齡和性別的正常值范圍內(nèi)。
(2)航天員在飛行過程中,應(yīng)采取應(yīng)對措施使其肌肉力量標(biāo)準(zhǔn)保持在正常水平的80%或以上。
(3)在飛行結(jié)束后,航天員的肌肉力量水平應(yīng)恢復(fù)正常。
微重力致骨礦物損失的標(biāo)準(zhǔn)
(1)航天員飛行前由骨量雙能 X 射線吸收儀(DEXA T)測量得到的評(píng)分不得低于-1.0(低于平均骨密度的標(biāo)準(zhǔn)差)。
(2)采取應(yīng)對措施保證飛行中航天員的骨量在規(guī)定范圍內(nèi)。
(3)在飛行結(jié)束后(任務(wù)結(jié)束后),航天員的骨量 DEXA T評(píng)分不得低于-2.0(低于平均骨密度 2.0 sd)。
(4)在飛行結(jié)束后,航天員的骨量應(yīng)恢復(fù)至其飛行前的標(biāo)準(zhǔn)值。
接觸太空輻射的標(biāo)準(zhǔn)
(1)接觸的輻射量不應(yīng)超過能致并引發(fā)死亡的輻射量(REID)的3%。
(2)美國航空航天局 應(yīng)通過預(yù)測對風(fēng)險(xiǎn)的不確定性進(jìn)行評(píng)估,確保其不會(huì)超過該風(fēng)險(xiǎn)值置信水平的 95%,從而有效控制航天員在職業(yè)生涯中受到的輻射量(以Sicvert 為單位)。
(3)太空探索任務(wù)可接觸的輻射量由NASA根據(jù)美國國家輻射防護(hù)委員會(huì)(NCRP)的建議確定。
(4)計(jì)劃輻射量不得超過規(guī)定的短期限值。
(5)對于整個(gè)飛行過程應(yīng)采用 “盡可能低的且合理可實(shí)現(xiàn)”原則。
發(fā)展航天的意義
航天活動(dòng)改變了人類對宇宙的認(rèn)知,為人類社會(huì)進(jìn)步提供了動(dòng)力。發(fā)展航天事業(yè)已經(jīng)成為各國競爭的重要領(lǐng)域,是支撐國防軍隊(duì)建設(shè)、推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要力量。
(一)航天事業(yè)發(fā)展始終與國家戰(zhàn)略緊密相連
在黨的十九大報(bào)告中,習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)指出,建設(shè)航天強(qiáng)國是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要組成部分。
(二)航天事業(yè)發(fā)展推動(dòng)國防科技工業(yè)的進(jìn)步
航天系統(tǒng)是指由航天器、航天運(yùn)輸系統(tǒng)、航天發(fā)射場、北京航天測控技術(shù)有限公司網(wǎng)、應(yīng)用系統(tǒng)組成的完成特定航天任務(wù)的工程系統(tǒng)。完善的航天系統(tǒng)是一個(gè)國家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志。
(三)航天事業(yè)發(fā)展帶動(dòng)相關(guān)學(xué)科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展
航天工業(yè)不僅是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展中的朝陽產(chǎn)業(yè),還能產(chǎn)生附加值很高的高新技術(shù)產(chǎn)品。
(四)航天事業(yè)發(fā)展促進(jìn)人類文明前進(jìn)與衍生
航天技術(shù),不僅使人類對自身、地球乃至整個(gè)宇宙有更加廣泛和深人的認(rèn)知,而且正在將人類文明推向一個(gè)高遠(yuǎn)浩瀚的新領(lǐng)域一太空。空間資源是人類的共同財(cái)富,航天事業(yè)帶來的收益也應(yīng)該為全人類共享,共同開發(fā)、和平利用。
未來發(fā)展趨勢
各種探索太空工具智能化程度的提升,有助于優(yōu)化探索軌道,提升探索結(jié)果分析能力。太空火星探測車已經(jīng)具備一定程度的人工智能,而且人工智能也已經(jīng)被用于航天工業(yè)數(shù)據(jù)分析和智能決策。此外,人工智能還可用于優(yōu)化火箭軌道,分析衛(wèi)星上的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),谷歌就曾與NASA前沿發(fā)展實(shí)驗(yàn)室合作對低分辨率圖像進(jìn)行升級(jí)。2022年4月,Palantir和Satellogic啟動(dòng)第一批建造Edge-AI的任務(wù),通過與SpaceX公司合作執(zhí)行“傳送者4號(hào)”任務(wù)。這使得Satellogic的NewSat能夠利用Palantir的Edge-AI技術(shù)來處理軌道上的圖像數(shù)據(jù),減少延遲以實(shí)現(xiàn)更快的推理和帶寬優(yōu)化。
民營航空企業(yè)在航天領(lǐng)域的角逐愈發(fā)激烈,多樣化的太空探索工具大力推動(dòng)了太空探索的商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。隨著發(fā)射火箭和衛(wèi)星成本的不斷下降,越來越多的民營企業(yè)進(jìn)入航天領(lǐng)域,這一趨勢近些年愈發(fā)明顯。諸如藍(lán)色起源(Blue Origin)和維珍銀河(Virgin Galactic)等公司在開發(fā)可重復(fù)使用火箭和太空旅游方面均取得了重大進(jìn)展。位于海得拉巴的Skyroot Aerospace公司成功發(fā)射了 Vikram-S火箭,這一舉措標(biāo)志著印度航天私有化的開始。“長征十一號(hào)”火箭首任總指揮、中科宇航董事長楊毅強(qiáng)在接受媒體采訪時(shí)表示,目前中國商業(yè)航天已從“1.0 時(shí)代”進(jìn)入“2.0 時(shí)代”,其所在的公司正在研制亞軌道太空旅游飛行器,根據(jù)計(jì)劃安排,2025年中國有望開始亞軌道旅行。
發(fā)展軌道碎片清除技術(shù),實(shí)現(xiàn)太空廢物處置,減少太空空間堵塞,提升探索太空的可持續(xù)性。隨著大量太空任務(wù)的執(zhí)行以及衛(wèi)星的例行發(fā)射,很多軌道碎片和太空廢物沒有回收,從而堵塞了太空空間,致使空間探索的可持續(xù)性受到嚴(yán)重影響。截至2022年3月,美國航空航天局在空間軌道上共觀測統(tǒng)計(jì)出包括航天器和使用過的火箭體在內(nèi)的多個(gè)空間物體,僅印度就占其中的217個(gè)。美國航天局設(shè)計(jì)了主動(dòng)碎片清除飛行器(ADRV)來進(jìn)行空間清理;猶他大學(xué)的研究人員開發(fā)了一項(xiàng)使用旋轉(zhuǎn)磁鐵對衛(wèi)星進(jìn)行修復(fù)或軌道碎片清除的技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)可以在機(jī)械臂不接觸碎片的前提下,使翻滾的航天器恢復(fù)穩(wěn)定,將碎片移動(dòng)到衰變的軌道或者更遠(yuǎn)的太空中,也可以修復(fù)受損的人造衛(wèi)星來延長它們的壽命;印度的ISRO組織發(fā)起并資助了地球軌道清除碎片項(xiàng)目;總部設(shè)在班加羅爾的Digantara技術(shù)研究公司在北阿坎德邦建立一個(gè)空間態(tài)勢感知觀測站,用于監(jiān)測低地球軌道和地球靜止軌道的廢棄物。
隨著太空探索空間技術(shù)的發(fā)展,為地球提供充足的清潔能源,提高地球空間可持續(xù)性越來越得到重視。隨著對可再生能源需求的增長,我們正在見證天基太陽能發(fā)電廠的迅猛發(fā)展,這很有可能在地球上提供充足的清潔能源。2023年1月2日,加州理工學(xué)院空間太陽能項(xiàng)目組(SSPP)宣布啟動(dòng)在太空中收集太陽能并傳送回地球的任務(wù)。而美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)正在“空間太陽能發(fā)電增量演示和研究”(SSPIDR)項(xiàng)目中研究開發(fā)這種能量轉(zhuǎn)換與收集系統(tǒng)所需的關(guān)鍵技術(shù)。2022年11月,來自空間能源計(jì)劃的研究人員馬丁·索爾陶(SEI)表示在太空中收集太陽能的技術(shù)可能會(huì)在2035年實(shí)現(xiàn)。
各類大視野觀測臺(tái)的興起將拉近人與太空的距離,為人類探索太空奠定基礎(chǔ)。2021年12月,詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡太空望遠(yuǎn)鏡的成功發(fā)射。目前,由于Nancy Grace Roman寬視場近紅外太空望遠(yuǎn)鏡與運(yùn)行了30年的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的紫外線覆蓋面不匹配,美國航空航天局計(jì)劃2023年發(fā)射在低地球軌道上的托利曼空間天文臺(tái),用于監(jiān)測天文學(xué)鄰近地區(qū)。中國國家航天局于低地球軌道發(fā)射了一個(gè)叫尋天的衛(wèi)星,視野是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的300倍。大視野觀測臺(tái)的興起將拉近人與太空的距離。
軍用技術(shù)與民用技術(shù)相輔相成,商業(yè)航天本身具備軍民融合的性質(zhì),大部分技術(shù)具備軍民兩用價(jià)值。因此,軍民技術(shù)交替進(jìn)一步提升商業(yè)航天領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值及空間。2022年,服務(wù)于商業(yè)用戶的“星鏈”系統(tǒng)在加速組網(wǎng)發(fā)射的同時(shí),還介入了地區(qū)沖突,為烏克蘭軍隊(duì)提供了戰(zhàn)時(shí)通信和成像服務(wù)。隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,民營企業(yè)競爭意識(shí)強(qiáng)的優(yōu)勢愈發(fā)凸顯。在加速部署“星鏈”網(wǎng)絡(luò)的SpaceX公司2022年12月3日發(fā)布了“星盾”計(jì)劃。“星盾”系統(tǒng)將在“星鏈”技術(shù)和發(fā)射能力的基礎(chǔ)上,專為美國國防部及其他政府部門提供遙感、保密通信和軍用載荷搭載服務(wù)。
進(jìn)入航天領(lǐng)域的門檻越來越低,航天已不再是歐美等發(fā)達(dá)國家的專利。第三世界發(fā)展中國家紛紛與航天大國開展合作,發(fā)展本國的航天事業(yè)。波音公司計(jì)劃于2023年二季度利用星際客機(jī)商業(yè)飛船開展首次載人航天任務(wù)。Space?X公司預(yù)計(jì)于2023年3月執(zhí)行“北極星黎明”載人任務(wù),將4名乘客送入太空并完成太空行走任務(wù)。沙特阿拉伯計(jì)劃于2023年借助美國公理航天公司開展的“公理2號(hào)”任務(wù)將2名沙特航天員送上國際太空站。中國計(jì)劃于2023年將第三批航天員送入“天宮”空間站執(zhí)行太空任務(wù)。
手機(jī)衛(wèi)星直連通信服務(wù)有望實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)功能,長期可實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)傳輸能力。華為Mate60系列手機(jī)支持便捷的衛(wèi)星通話功能。美國AST SpaceMobile公司擬于2023年發(fā)射5顆衛(wèi)星,建立初期運(yùn)行網(wǎng)絡(luò),提供手機(jī)衛(wèi)星直連通信服務(wù)。Space X公司與T-Mobile公司合作,擬于2023年推出手機(jī)衛(wèi)星直連服務(wù)。未來的通信將是空天地海一體化的通信,戈壁、沙漠、航空的信號(hào)將永不失聯(lián),實(shí)現(xiàn)真正的全天候、全地域通信。
私人太空旅行,拉近了普通個(gè)人與太空的距離。商業(yè)太空旅游在2021年正式拉開序幕,美國三名富商和一名前宇航員經(jīng)過17天太空旅行后搭乘飛船成功返回地球,成為全球首個(gè)全私人宇航團(tuán)隊(duì),這次任務(wù)也是私人太空旅行業(yè)務(wù)擴(kuò)展的里程碑。2022年4月8日,獵鷹9火箭首次執(zhí)行全私人載人航天發(fā)射任務(wù),搭載了4名太空游客的龍飛船送入太空,國際空間站首次接待了“全私人”“全商業(yè)”的太空旅游團(tuán)。未來,私人航天員任務(wù)將成為載人航天計(jì)劃的一部分,太空旅游業(yè)的發(fā)展,使載人航天的前景更加廣闊,產(chǎn)業(yè)鏈更加穩(wěn)健;體現(xiàn)國家的科技進(jìn)步和文化自信,開創(chuàng)了全球文旅消費(fèi)的新征程。
目前,地外探測一改之前以火星探測為主的地外探測發(fā)展方向,重點(diǎn)偏向月球探測。在“阿爾忒彌斯”計(jì)劃的推動(dòng)下,美國帶領(lǐng)相關(guān)加盟國在今年重啟了探月之路,入軌的9個(gè)地外探測航天器中有7個(gè)運(yùn)行在環(huán)月軌道或?qū)⒅懺虑颍瑸橄乱徊接詈絾T登月做準(zhǔn)備。韓國于2022年8月5日成功發(fā)射首個(gè)月球探測器-“達(dá)努里”(Danuri)。俄羅斯于2022年7月成功發(fā)射了月球25號(hào)著陸器。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)發(fā)射小型月球著陸器,用于開展月球的智能勘測。印度2023年7月14日通過LVM 3火箭發(fā)射月船3號(hào)著陸器。月球像一個(gè)很好的太空基地,是人類飛向更遙遠(yuǎn)星球的跳板,因此探索月球?qū)ρ芯咳祟惖奶丈婕夹g(shù)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。
參考資料 >
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2023年世界航天技術(shù)發(fā)展十大趨勢.中國財(cái)富網(wǎng).2023-11-29
MatePad Pro系列.華為商城.2023-11-29