中国航天科技活动蓝皮书（2019年）（上）

空间瞭望智库

“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。”在习近平总书记的指引下，2019年中国航天始于梦想、基于创新、成于实干，为探索建立新型举国体制做出了生动实践，不断为人类和平利用太空、推动构建人类命运共同体贡献更多中国智慧、中国方案、中国力量。

2019年是新中国成立70周年，也是中国航天筑牢建设航天强国坚实基石的攻坚年。中国坚定不移推进航天强国建设，年初以嫦娥四号探测器成功实现人类探测器首次月球背面软着陆和巡视探测开幕，年末以长征五号火箭成功发射东方红五号卫星平台首飞试验星收官，全年发射运载火箭34次，再次位居世界航天年度发射榜首，其中中国航天科技集团有限公司在世界宇航企业研制发射火箭次数和航天器总质量两个榜单实现“双榜”第一。嫦娥四号成功着陆月球背面，长征五号遥三火箭成功发射，长征系列运载火箭发射次数跨越300大关，长征十一号火箭实现中国首次海上发射，北斗三号系统核心星座完成部署，高分对地观测系统初步构建，中国航天以一系列标志性工程突破、里程碑式科技创新有力地增强了中国科技实力和综合国力。

中国航天向世界展示了中国风采、中国力量，也收获了国家赞誉和社会美誉。孙家栋院士获颁“共和国勋章”，叶培建院士获“人民科学家”称号，王永志、高凤林、徐立平、叶培建、罗健夫等5名个人以及“北斗”、“神舟”、“嫦娥”等3个团队被授予“最美奋斗者”称号。习近平主席2020年新年贺词点赞中国航天科技，嫦娥四号、长征五号、北斗系统等重大项目的成功，显著地激发了全国人民的民族自豪感和国家荣誉感。

中国航天科技活动的昨天应当挥毫记录，今天更需奋斗创造，明天必将更加美好。2019年1月，中国航天科技集团有限公司首次发布《中国航天科技活动蓝皮书（2018年）》，促进了社会各界了解和认识中国航天事业的发展。2020年1月，空间瞭望智库接续发布《中国航天科技活动蓝皮书（2019年）》，力图在更广范围、更深程度上记录中国航天科技发展，播扬中国航天科技成就。

一、世界航天发展态势

各国高度重视航天战略地位，推进相关战略部署。2019年，世界格局发生深刻变革，主要航天国家瞄准提升本国综合竞争力，将航天视作重点发展领域。美国《2020财年国防授权法案》正式生效，授权在空军部下组建天军，建设美军第六个军种；国防部发布《印太战略报告》，明确美国在亚太地区的战略性规划。俄罗斯深化航天工业管理改革，通过制定法律法规、完善人才队伍、优化财政管理等多种举措激发航天活力。法国批准建立航天司令部，日本提出构建太空安全部队，印度成立国防航天局，纷纷瞄准提升航天能力，保护本国空间资产安全。中国继续推进航天强国建设，颁布多项政策法规，促进商业运载火箭发展，推进民用遥感数据应用，深化北斗导航、卫星通信与数字交通、港口、民航等行业的融合。

航天发射活动持续高度活跃。2019年，全球实施102次发射任务，居1991年以来第二高位，连续两年发射次数过百；发射航天器共计492个，创造历史新高。中国完成34次航天发射，连续两年位居世界第一，发射航天器总数量居世界第二。其中，中国航天科技集团有限公司（以下简称航天科技集团）长征系列和捷龙一号运载火箭共计完成27次发射；研制发射航天器总质量与总数量分别居全球航天器制造商第一和第二位。

航天运输系统发展成果显著。重型运载火箭投入使用，美国“猎鹰重型”运载火箭完成2次商业发射服务，中国长征五号遥三火箭成功发射。重复使用技术更加成熟，“猎鹰重型”运载火箭在一次任务中实现3枚火箭助推器同时回收；猎鹰-9火箭第一级实现4次复用，整流罩首次成功回收并复用。中国商业运载火箭取得重要突破，长征十一号运载火箭完成首次海上发射，捷龙一号、双曲线一号等运载火箭首飞成功。

表1 2019年世界航天发射情况

通信卫星系统向更大规模、更大容量方向并行推进，天地一体化网络进一步融合发展。2019年，低轨巨型星座进入实质性建设阶段，“一网”与“星链”星座相继启动部署，年度部署数量超过120颗，推动全球竞争态势加速升级；超大容量卫星引领传统高轨卫星能力演进，美、欧多个新一代甚高通量卫星系统研制进入关键阶段，单星容量将突破500Gbit/s；“天地一体、万物互联”时代更近一步，多项卫星与地面新一代移动通信网络（5G）融合研究、试验与应用计划稳步实施，持续向全球无缝网络推进。中国开启第二代中继卫星建设序幕；东方红五号平台首飞成功，质量、功率、寿命实现跨越式提升。

导航卫星系统加速升级换代。2019年，美国继续推进GPS系统升级换代计划，首颗GPS-3卫星即将投入运行，第二颗GPS-3卫星成功发射；俄罗斯基本完成格洛纳斯-K系列卫星研制，计划2025年前完成星座全面更新；中国北斗三号系统核心星座部署完成，全球服务能力不断提升，向更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系发展。航天仍是一项高风险活动，欧洲伽利略系统在7月发生服务全面中断事故，卫星导航系统的安全稳定运行引发全球关注。

遥感卫星系统规模与性能稳步提升。2019年，各国加速光学/雷达卫星的升级换代，持续增强成像侦察能力。美国部署新型“锁眼”卫星，实现立体化侦察能力；加拿大、意大利发射新一代雷达成像卫星，高分辨率宽幅成像能力全面提升；商业微纳雷达卫星星座成为新的发展热点，美国、芬兰已开始大规模星座部署。中国高分辨率对地观测系统即将全面完成建设，2019年成功部署亚米级光学立体测绘卫星高分七号；商业卫星遥感活动日益活跃，正在构建融合光学、微波、视频等能力的高分辨率星座。

新型载人飞船取得突破，载人月球探测计划加速推进。2019年，美国近地轨道载人航天商业化取得阶段性成果，“载人龙”飞船、“星际客船”等新型商业载人飞船相继开展无人飞行试验，预计2020年投入服务。美国提出在2024年载人重返月球，计划2020年开展阿尔忒弥斯-1任务，月球“门户”空间站、着陆器等系统研制工作也快速推进。中国空间站系统核心舱转入正样研制，计划2022年前后完成建造；空间站应用项目有序推进，正式发布联合国/中国围绕中国空间站开展空间科学实验的第一批项目入选结果。

深空探测聚焦月球，同时兼顾多类目标。2019年，中国、以色列和印度分别开展月球着陆探测。嫦娥四号成功实现全球首次月球背面软着陆，玉兔二号月球车工作时间超过300天，成为人类在月面工作时间最长的月球车。以色列发射全球首个私人月球着陆器，印度发射月船-2探测器，但两国月面软着陆尝试均未获成功。此外，世界各国在轨的多个深空探测器持续取得新的突破，美国“帕克太阳探测器”抵近太阳开展探测，“新视野”探测器飞越太阳系柯伊伯带天体“天涯海角”，隼鸟-2探测器完成小行星采样并开始返回地球。

空间科学探测能力持续补充完善。天文观测、天体物理学等研究领域补充新型系统，增进人类对地球和宇宙的认知。俄德联合研制发射新型X射线天文观测望远镜，开展星系团、黑洞和暗物质研究；美国发射研究地球电离层变化的新卫星，揭示太阳对地球生态的影响。中国太极一号、天琴一号卫星相继发射，实现空间引力波探测计划的重要突破；“慧眼”卫星取得多项突破性观测成果，推进人类科学研究发展。

二、中国航天发射活动

2019年，中国航天发射活动继续取得重大突破。全年共执行34次发射任务，发射81个航天器，其中所属中国航天器76个，国外航天器5个。

长征系列运载火箭累计开展323次发射任务，成功将超过500个航天器送入预定轨道，发射航天器数量占中国发射总数量的93.1%，发射航天器质量占中国发射总质量的98.7%，是中国航天的绝对主力运载火箭。在2019年的34次发射任务中，长征系列运载火箭承担了26次，其中包括长征五号遥三火箭成功发射、长征十一号首次海上发射等重要成绩。长征系列运载火箭先后有17型基础级火箭和5型上面级投入使用，具备发射低、中、高不同轨道、不同类型载荷的能力，运载能力、发射频度、成功率、入轨精度和适应能力均达到世界一流水平。此外，捷龙一号、快舟一号甲、双曲线一号、OS-M1等商业运载火箭也取得里程碑突破，商业发射服务进入发展快车道。

2019年，中国航天重大工程和专项稳步推进，大幅提升航天技术与应用能力；航天器研制机构数量逐渐增长，研制能力稳步提升。其中，航天科技集团发挥了主力军的关键作用，推动了中国航天重大工程的有效实施，2019年研制发射的航天器质量占中国研制发射航天器总质量的91.7%。

表2 2019年中国运载火箭发射情况

表3 2019年中国航天器研制发射情况

北斗二号卫星导航系统圆满收官，北斗三号系统核心星座部署完成。2019年成功发射10颗北斗导航卫星，包括1颗北斗二号卫星和9颗北斗三号卫星。5月17日，长征三号丙运载火箭发射北斗卫星导航系统第45颗卫星，标志着北斗二号卫星导航系统圆满收官。北斗三号系统全球覆盖和服务能力进一步完善，所有MEO卫星完成组网，标志着北斗三号系统核心星座部署完成。北斗卫星导航系统连续稳定运行，服务能力稳中有升，规模化、产业化、国际化应用再上新台阶，国际合作走深走实，助力实现“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”发展目标。

高分辨率对地观测系统重大专项稳步推进。2019年，3颗高分系列对地观测卫星成功发射，其中高分七号卫星是中国首颗亚米级光学立体测绘卫星，实现了跨越式发展；高分十号、十二号卫星能够提供亚米级微波遥感能力。高分专项使中国具备各类高分辨率数据自主获取能力，大幅提升中国的对地观测水平。截至2019年底，中国累计发射了15颗高分卫星，高分数据已广泛应用于国民经济建设和社会发展的各领域。

综合对地观测能力持续增强。2019年，中国研制并发射了多颗对地观测卫星，资源一号02D星能够实施中等分辨率、大幅宽高光谱成像；中巴地球资源卫星04A星是中巴两国合作研制的第6颗地球资源卫星，可满足中巴两国用户在国土资源、应急管理、城市规划等多个领域的多光谱成像需求；天绘二号01组卫星有力服务于地理信息测绘等领域；云海一号02星能够用于大气海洋环境要素探测、空间环境探测、防灾减灾和科学试验等领域；捕风一号A/B卫星是中国首颗利用卫星导航信号探测海面风场的卫星，对台风预警、防灾减灾具有重要意义。

通信卫星系统开启更新换代。2019年，中国成功发射新一代中继卫星首星天链二号01星，天链二号卫星能够与天链一号卫星系统相互兼容，传输速率、服务数量、覆盖范围等性能大幅提升。天通卫星商业应用加速，填补了中国自主卫星移动通信系统的空白，大幅提升了中国天基通信基础设施水平。2019年12月，东方红五号卫星平台首飞试验星实践二十号卫星发射入轨，填补了中国大型卫星平台型谱的空白，将满足中国未来大容量卫星应用需求。

三、中国航天科技创新

（一）空间基础设施

东方红五号卫星平台开展在轨验证。基于东方红五号卫星平台的实践二十号卫星发射入轨，东方红五号卫星平台是中国自主研发的新一代大型地球同步轨道卫星平台，采用创新设计理念，实现了智能化自主运行管理，采用桁架式主承力结构、多模式电推力器、可展开热辐射器、二维二次展开半刚性太阳翼、大功率电源控制器等多项新技术，发射质量达8～9吨，载荷承载能力达1.5～1.8吨，整星功率28kW以上，具备120路以上转发器和14副天线的布局能力，设计寿命长达16年，具有高承载、高功率、高热耗、高控制精度的特点，达到国际领先水平。

亚米级立体测绘技术取得突破。高分七号是高分系列卫星中测图精度最高的科研型卫星，搭载了双线阵立体相机、激光测高仪等有效载荷，突破了亚米级立体测绘相机技术，可实现1：10000比例尺卫星立体测图，大大提高了中国高分辨率立体测绘图像数据的自给率。

导航信号微波遥感技术在轨应用，实现海面风场探测。捕风一号搭载全球导航卫星系统反射信号（GNSS-R）相关载荷开展海面风场监测。通过多颗卫星协同观测，可以实现更大范围、更高精度甚至准实时的全球海面风场监测，能够应用于海洋/陆地遥感、大气探测和电离层监测，并服务于“一带一路”沿线国家的气象保障和防灾减灾。

（二）载人航天

天宫二号空间实验室受控离轨。2019年7月19日，天宫二号空间实验室受控离轨并再入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。天宫二号空间实验室设计在轨寿命2年，实际在轨飞行超过1000天，任务期间验证了航天员中期驻留、推进剂在轨补加等关键技术，为建造和运行空间站奠定基础。天宫二号受控离轨是继天舟一号后，中国第二次实施大型航天器受控离轨，体现了中国履行国际责任的航天大国担当。

空间站系统核心舱转入正样研制。目前，空间站研制建设稳步推进，主要系统关键技术攻关已经完成，全面迈入载人航天工程的“第三步”空间站研制建设阶段，各系统正在按计划开展初样、正（试）样研制及试验。中国空间站工程以建成国家级太空实验室为目标，力争在科学和技术上取得重大突破，为人类文明进步做出重大贡献，计划2022年前后完成空间站建造并开始运营，基本构型包括天和核心舱、问天实验舱Ⅰ和梦天实验舱Ⅱ。

（三）月球和深空探测

嫦娥四号取得重要科学成果。嫦娥四号探测器顺利实施世界首次月球背面软着陆，完成了中继星链路通信、有效载荷开机、两器分离、两器互拍、巡视器休眠及唤醒等任务，探月工程取得“五战五捷”。科学探测方面，嫦娥四号发现月幔源物质的初步证据，成为国际月球探测领域的一项重大发现。此外，国际天文学联合会批准了嫦娥四号着陆点及其附近共5个月球地理实体命名，分别为天河基地、织女、河鼓、天津和泰山。

探月工程四期相关规划公布。探月工程按照“绕、落、回”三步走的规划实施，后续的嫦娥五号计划在月球正面取样返回，完成第三步。嫦娥四号是探月四期的首次任务，其后还规划论证了三次任务：嫦娥六号计划在月球南极采样返回，嫦娥七号计划开展月球南极资源详查，嫦娥八号持续深化月球科学探测与应用，并进行相关关键技术月面试验，为构建月球科研基地做前期探索。

首次火星探测任务着陆器悬停避障试验圆满完成。航天科技集团在地外天体着陆综合试验场成功模拟了着陆器在火星环境下悬停、避障、缓速下降的过程，对其设计正确性进行了综合验证。中国首次火星探测任务计划于2020年择机实施，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视，开展火星全球性和综合性探测，并对火星表面重点地区进行精细巡视勘查。

（四）科学和技术试验

“双超”卫星平台技术验证成功，大幅提高星上载荷稳定度。“双超”卫星平台采用“磁浮控制”技术，为星上载荷打造“云台”，使载荷在电磁力作用下悬浮在卫星中，隔绝载荷与卫星的物理接触，消除卫星微抖动的干扰，实现了“超高指向精度、超高稳定性”，卫星载荷的指向精度和稳定度提升了2个数量级。

首个卫星离轨帆验证太空垃圾清理技术。航天科技集团研制的金牛座纳星成功发射，卫星采用了中国首个标配式卫星离轨帆装置，旨在验证薄膜帆高效收拢和在轨展开技术，并实测离轨效果。卫星采用了先进的微米级薄膜折叠收拢技术，薄膜帆展开面积2.5平方米，能够收拢成高尔夫球大小的模块，展收比达到了国际一流水平。薄膜帆不占用小卫星的自身包络，可加装至各类成熟的小卫星平台，实现了标配化设计理念，能够有效减缓空间碎片，避免废弃航天器成为太空垃圾。

空间引力波探测技术开展在轨验证。航天科技集团研制的天琴一号卫星成功发射，该卫星是“天琴计划”的首颗卫星，主要目标是构建高精度空间惯性基准，验证无拖曳控制等关键技术，能够为未来空间引力波探测项目奠定技术基础。此外，空间科学（二期）战略性先导科技专项首发星太极一号完成了空间引力波探测所需载荷和卫星主要关键技术的在轨验证，包括高稳定激光器、超高精度干涉仪、高灵敏度引力参考传感器、无拖拽控制技术、微牛级微推进技术、超稳超静航天器等，标志着太极计划“三步走”的第一步任务目标成功实现。

空间天文观测取得重大科学突破。中国利用首颗硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”进行系列观测，在轨运行2年多期间开展各类观测1000余次，获得科学数据29Tbit，取得了多项重要科学成果，包括首次观测到中子星X射线双星在流强位于特定值时吸积盘状态的突然变化，验证了光的辐射压导致吸积盘结构突变这一已提出近半个世纪的理论；在人类发现的第一个宇宙X射线源天蝎座X-1中，发现了迄今最高能量的千赫兹准周期振荡；首次观测到中子星表面单个热核暴的X射线光子“阵雨”对温度高达几亿度高温电子冕的快速冷却现象。“慧眼”卫星将对黑洞系统准周期振荡现象研究的能量上限从30keV提高到100keV，开启了研究黑洞系统的新窗口。

（五）航天运输系统

长征五号遥三运载火箭成功发射。2019年12月27日，长征五号遥三火箭成功将实践二十号卫星送入预定轨道。长征五号运载火箭是中国目前运载能力最大的新一代运载火箭，具备近地轨道25吨级、地球同步转移轨道14吨级的运载能力，大幅提升中国进入空间能力。长征五号在2017年7月发射失利后，采取了一系列重要改进措施，此次任务对长征五号改进措施的有效性、全箭技术状态及飞行可靠性进行了验证，为后续开展载人空间站建设、探月工程嫦娥五号任务及首次火星探测任务等打下了坚实基础。

海上发射技术试验取得圆满成功。海上发射具有灵活性强、能够低纬度发射等优点。2019年6月，长征十一号以民用船舶为发射平台，在黄海海域成功实施“一箭七星”发射，这是中国首次在海上开展运载火箭发射技术试验，实现了“航天+海工”技术融合，突破海上发射稳定性、安全性、可靠性等关键技术，探索了海上发射管理模式，验证了海上发射能力。

基于栅格舵系统的一子级落区控制技术取得突破。2019年11月，长征四号乙运载火箭的发射任务成功验证了基于栅格舵系统的火箭一子级落区控制技术。栅格舵系统可以使一子级落区范围缩小85%以上，极大改善落区的安全，有助于履行社会责任和发展绿色航天，同时为后续可重复使用运载火箭的研制奠定坚实的技术基础。

重型运载火箭发动机关键技术攻关取得突破。航天科技集团圆满完成500吨级液氧煤油发动机涡轮泵、燃气发生器及配套组件的联动试验，验证了发生器-涡轮泵组件方案的可行性，实现了从起动、初级、主级到关机的平稳过渡，为后续进行发动机整机试车等研制工作奠定基础。此型发动机为中国正在研制的最大推力火箭发动机，未来将应用在长征九号重型运载火箭上，支撑后续大型空间活动、载人登月及深空探测计划的实施。