光明日報記者 崔興毅
《2021中國的航天》白皮書日前釋出，除了系統介紹2016年以來大陸在航天領域的重大工程和科學應用外，也介紹了未來5年大陸航天事業發展的主要任務、政策與措施、國際交流與合作等内容。“中國航天重大工程正處在一個承上啟下的轉折點。”國家航天局副局長吳豔華介紹，15年前啟動的重大工程項目基本到了收官收尾和正常營運應用階段，現在正在規劃實施未來15年新的重大工程、重大任務，“中國航天過去更加注重空間技術推動，新時代我們更強調以空間應用和空間科學研究的新發現來引領技術創新，推動可持續發展”。
國際月球科研站概念圖 中國國家航天局供圖
神舟十三号航天員首次出艙活動。新華社發
未來五年，哪些亮點值得期待
運載火箭形成陸地、海上多樣化的發射能力，5年來共實施207次發射；
中國空間站建造全面實施，6名航天員先後進駐，開啟了有人長期駐留時代；
嫦娥四号首次着陸月背巡視探測，嫦娥五号帶回1731克月壤；
天問一号實作中國航天從地月系到行星際探測的跨越，在火星上首次留下中國印迹；
北鬥全球衛星導航系統建成開通，高分辨率對地觀測系統形成體系能力……
5年來，重大工程的實施，對大陸空間科學起到了巨大的推動和帶動作用。
比如在曆史演化方面，“通過對月球淺層結構的研究，對月球的演化曆史，特别是在地質方面，取得了新的認知。”國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠介紹，通過對嫦娥五号月球樣品的分析和研究，把月球地質活動時間軸從原來大家認為的30億年推演到20億年，也就是說月球年輕了10億年左右，“這些對月球的認知，包括對月球地貌的演化，都起到非常關鍵的作用”。
劉繼忠表示，從物質能量來講，通過前期研究，發現了新的月球深部物質類型，同時也發現迄今比較精确的宇宙射線能譜精細結構；從空間環境來講，通過幾年科學研究，對月球粒子輻射劑量有了新的認知，得到了新的數值。
“我們還發現月球微磁層，對太陽風與月球互相作用建立了新模型、新機理，通過從空間對地球的觀測，也對地球等離子體層的整個活動演化取得了新的認知。”劉繼忠說。
基礎堅實，未來可期。那麼，“十四五”期間，中國航天有哪些值得期待的亮點？
據吳豔華介紹，“十四五”期間，大陸要啟動一批新的航天重大工程，包括探月工程四期、行星探測工程，還要論證明施重型運載火箭等一批重大工程，批複以後要接續實施。
“我們要推動空間技術、空間應用一體化協同發展，尤其是要協同建構空間基礎設施，包括通信、導航、遙感三類衛星，形成完善的空間基礎設施，推廣衛星應用，廣泛服務于經濟社會發展，同時為全世界服務。”吳豔華表示，下一步，将統籌規劃空間科學探索，發射一批用于科學論證的衛星。同時我們要用好空間站、月球探測和行星探測這些平台，深入開展科學研究，争取有原創性的科學發現，為人類作出貢獻。
劃重點 “羲和号”探日成果可期
“羲和号”衛星是大陸首顆太陽探測的科學技術實驗衛星。在嫦娥五号成功實作月球采樣傳回，天問一号成功實作對火星的“繞、落、巡視”探測之後，“羲和号”讓大陸在一年的時間之内，實作了對太陽系中的地球、行星以及太陽探測的全覆寫，奏響了大陸深空探測的“三重奏”。
經過三個多月的在軌測試和實驗，“羲和号”衛星已經完成了衛星平台技術驗證40多次，對太陽進行了探測成像290多次，衛星的平台及有關載荷工作穩定正常，功能和性能滿足研制總要求。
目前，“羲和号”衛星已經取得了一系列技術和科學實驗成果。據國家航天局對地觀測與資料中心主任趙堅介紹，一是在軌驗證了新型高精度衛星平台的超高指向精度和超高穩定度技術，與傳統的同等慣量衛星平台相比，這顆衛星的指向精度和穩定精度均提高了兩個數量級。二是在太陽科學探測方面，這是在國際上首次在軌獲得了太陽H-α譜線，全日面的H-α波段的光譜圖像。
太陽H-α譜線是什麼？“這是光子與氫原子互相作用後，電子能級躍遷産生的譜線，是太陽爆發時響應最強烈的一個譜線，能夠直接反映爆發的特征。”趙堅介紹，以前人類對太陽的觀測，H-α譜線隻能在地球上進行探測，但因為受到大氣擾動，這個資料是不連續、不穩定的。
“現在通過衛星在軌進行探測，就可以去掉這些不穩定因素，對太陽進行高分辨率的觀測和成像，可以更加準确地獲得太陽爆發時大氣溫度、速度等實體量的變化，進而建立起太陽爆發從光球到日冕的能量積累、釋放、傳輸的完整實體模型，對研究太陽爆發的動力學過程及實體機理提供關鍵資料，有望獲得有國際影響力的科學産出。”趙堅說。
關于大陸未來的探日計劃，趙堅表示，目前科學家們正在開展相關的論證研究，将進一步了解太陽構造，确定太陽活動特征，掌握其機理和活動規律，更好地預報空間天氣，造福人類。
劃重點 嫦娥八号2030年前發射
目前國家已批複探月工程四期任務，包括嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号任務，這三項任務将在未來10年陸續實施。
“我們已經發射的嫦娥四号，落在了月球背面，任務已成功實施。”劉繼忠表示，後續還有三次任務。嫦娥六号要到月球的高價值地區進行采樣傳回，後續還有新的月壤、新的樣品傳回地球。嫦娥七号主要是對月球極區進行科學探測，特别是對月球的水分布進行探測。嫦娥八号則将實施極區的科學探測以及為科研站後續的關鍵技術進行驗證。
“整個探月四期，我們基本上要達到建設科研站基本型的目标，同時也是為後續我們與國際合作建設國際月球科研站打下基礎。這些任務我們和國際同行也在密切溝通協調，将一起合作開展相關探測。”劉繼忠介紹，比如，嫦娥七号任務已經和俄羅斯的“luna-26”簽訂了協定，共同進行探測。“按照目前整體研制進展，在2025年前後，我們将完成嫦娥六号和嫦娥七号的相關工作，同時開展嫦娥八号的研制；在2030年之前，要完成嫦娥八号發射。2030年以前，探月四期能夠取得預期成果。”
劃重點 建設國際月球科研站
“總體來說，像地球的南極站、北極站一樣，未來傾向于在月球南極建成地面科考設施，在月軌、月表建設科研實驗設施，開展多學科、多目标科研工作。”吳豔華介紹說。
那麼，國際月球科研站是什麼？後續如何開展工作？
大陸将和俄羅斯共同建設國際月球科研站。“我們的嫦娥六号、嫦娥七号和俄羅斯規劃的相應任務，用5年左右的時間，完成建站之前的勘察工作。我們再用10年左右的時間，完成設施建設。建設月球科研站就像建立一個小城鎮一樣，它要有能源系統，要有通信導航系統，要有遠端運輸系統，要有天地往返系統，還要有地面支援系統。如果考慮到遠期有人常駐的目标，還要有生命保障系統。”吳豔華表示，計劃2035年以後，根據各個國家、各個組織的科考任務分次到月球上做科考。
“中俄兩國航天機構還要向全世界正式釋出建設國際月球科研站的宣言，把建設原則、參與宗旨向國際社會釋出。”吳豔華透露，總的來說，在任務或者項目的各個階段，包括建設的各種任務層級，無論是系統級、分系統級還是裝置級，還是科學資料共享研究級，包括天地支援級，“我們都不設限，一塊兒來建”。
投入産出比1∶10，航天回報“經濟賬”這麼算
花這麼多錢搞航天值不值？這是一個經常會被問到的問題。
不說情懷與責任，僅算經濟賬，航天探索的回報也極為可觀。“航天的發展确實是需要高投入。但是，航天及其應用所産生的效益更大。據初步統計，可以達到1∶10以上的投入産出比。”據國家航天局對地觀測與資料中心主任趙堅介紹，目前，航天應用已經廣泛用于國土資源調查、環境保護、農業發展、林草監測、防災減災、氣象預報、海洋開發、交通運輸、教育醫療、城鄉建設等經濟社會各個領域，衍生出的新技術應用，也已經進入千家萬戶，老百姓也能切身體會到航天科技所創造的美好生活。
趙堅舉例，通信廣播衛星可以為群眾開通全球移動通信、廣播電視直播以及提供高速寬帶上網，極大友善了人們在資訊時代的數字化生活；衛星導航定位成了百姓日常生活中不可或缺的助手，極大友善了人們的交通和出行，改變了人們的生産和生活方式；氣象衛星可以提供全球和特定地區的精準氣象預報，為人們的衣食住行提供暖心、周到的氣象保障。
比如，人們在飛機、高鐵上處理公務、休閑學習的需求越來越迫切，但時斷時續的信号帶來諸多不便。
在第六個“中國航天日”航天産業成就展上，航天科工二院25所先進通信技術研究室主任楊健就介紹過一款名為“二維相控陣使用者站”的創新産品。這款産品安裝在高鐵上後，作為天基寬帶網際網路系統的重要一環，能建立起使用者與衛星間的資料傳輸鍊路，微信發不出去、電話接不進來等問題都能迎刃而解，實作極速上網。“别看這個相控陣使用者站不起眼，看上去僅有筆記本電腦大小，沒有機械部件。但它是優化通信信号的利器，容易攜帶，适用于航空、航海、汽車等多種場景。”
在防災減災方面，衛星由于不受極端天氣幹擾正好大顯身手！
據介紹，為應對去年鄭州突發特大暴雨造成的嚴重洪澇災害，國防科工局重大專項工程中心緊急啟動應急響應機制，調用高分三号SAR衛星以及高分六号等衛星開展應急成像。兩天時間安排衛星成像4次，擷取災區有效資料5景，第一時間提供給應急管理部、水利部等應急機關，高效發揮了航天應急資訊支援作用。
“高分衛星制作的台風觀測高清雲圖，可以清晰地觀測到台風眼的結構以及運動變化的規律，對全球全年産生的台風無漏報，極大地減少了防災減災的成本，并在預防森林大火和應對洪澇災害等方面也發揮了十分重要的作用。”趙堅介紹，前一段時間東加發生火山爆發，中國國家航天局應急啟動了對地觀測衛星系統，調動了十餘顆衛星進行高頻次觀測，及時将相關影像資料提供給國際組織，貢獻中國力量。
“緻廣大而盡精微”是航天技術發展的重要遵循。在推動空間科學、空間技術跨越發展的同時，必須算好、用活這筆“經濟賬”。“航天技術的進一步開發和利用，将幫助我們共同守護好這顆藍色星球，造福群眾。”趙堅言詞肯定地說。
來源：光明網-《光明日報》