2020中国航天：超级年交出亮丽答卷

2021-01-19杨诗瑞

太空探索 2021年1期

关键词：火箭航天卫星

文/ 杨诗瑞

2020年是“十三五”收官之年，也是我国建设航天强国、创造崭新历史的超级年。

这一年，中国航天多项重大工程顺利收尾，北斗全球卫星导航系统建设完成，高分专项圆满收官，探月三期顺利开展；多个领域实现创新超越，嫦娥五号成功实施月球采样返回，天问一号飞行里程超3亿公里，“中国天眼”开放运行，载人空间站建设迈出关键步伐。

从长五、北斗，到天问、嫦娥，中国始终坚定不移地推进航天强国建设，不断创造航天事业新的辉煌成就，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。

航天发射

1月7日，长征三号乙火箭在西昌卫星发射中心发射升空，将通信技术试验卫星五号送入预定轨道，中国航天发射迎来开门红。2020年，我国航天发射活动继续取得重大突破，为各项航天任务的顺利实施提供可靠保障。

▲ 中国航天发射开门红肖国军摄

航天发射活动持续活跃。2020年我国共执行39次发射任务，发射80多个航天器，其中所属中国航天器70多个，国外航天器12个。发射次数位居世界第二，长征系列运载火箭累计发射次数达到357次。

两型新一代火箭首飞成功。2020年，长征五号乙和长征八号火箭成功进行了首飞。长征五号乙火箭是在长征五号的基础上研制，主要用于发射中国空间站组件等重大航天发射任务。长征八号是新一代中型运载火箭，主要完成太阳同步轨道发射任务。

开启海上常态化发射时代。9月15日，长征十一号火箭在预定海域“一箭九星”，将卫星送入太阳同步轨道，发射取得圆满成功。这是长十一的第二次海射和首次海上商业化应用性发射，实现了火箭总装测试发射一体化，突破了海上发射稳定性、无线通信可靠性等关键技术，全面验证技术流程，为常态化海上发射铺平道路。

火箭重复使用关键技术取得突破。9月21日，长征四号乙火箭在酒泉发射升空，其上采用了2019年长四乙遥三十八火箭上回收的栅格舵舵面。这是国内运载火箭首件重复使用的箭上产品，也是后续发展垂直起降重复使用火箭的重要尝试。9月15日，我国首台液氧甲烷闭式膨胀循环发动机热试车成功，火箭发动机重复使用取得关键里程碑。

火箭发射技术不断优化成熟。在新火箭、新技术不断发展的同时，现有主力火箭也在优化流程，提升性能。长二丁火箭通过改变运输方式、合并重复测试项目，减少了工作时间和保障人员数量，更加适应高密度快速发射。长四乙火箭首次使用四点式连接解锁装置和精准落区控制技术，改善卫星升空环境，解决落区安全性问题。长征三号乙火箭在飞行控制系统软件中加入故障辨识和重构单元，实现火箭在飞行过程中的故障检测，向智慧火箭方向发展。

▲ 长十一火箭首次海上应用性发射

应用卫星

2020年，以北斗系统和高分专项收官为标志，中国应用卫星系统建设取得重大进展，全面建成全球导航和综合对地观测体系，卫星通信和天基互联网快速发展，逐渐构建起自主开放、安全可靠、长期连续稳定运行的空间基础设施，为推进科学发展、转变经济发展方式、巩固国家安全提供重要支撑。

北斗系统和高分专项圆满收官。6月23日，北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射升空，至此北斗三号30颗组网卫星全部到位，星座部署全面完成。自1994年工程立项，经过几代北斗人不懈努力，北斗系统覆盖区域不断扩大，性能不断提升，应用推广取得长足发展，广泛服务于国防、社会、经济各个领域。

8月20日，我国高分辨率对地观测系统高分七号卫星正式投入使用，标志高分专项完美收官。高分专项是2006年立项的16个重大科技专项之一，采用“天、空、地”一体化的先进设计理念，统筹建设地面系统、应用系统，并与其他遥感卫星紧密结合，实现了高低轨搭配、光学和SAR结合、详查和普查并行的“天网”布局，具备全天候、全天时、全球对地观测能力，大幅提高了国产高分辨率遥感数据的自给率，极大促进了我国空间信息产业快速发展。

综合对地观测体系持续完善。2020年，我国各类对地观测星座不断补充完善。“吉林一号”新增宽幅01星和高分03-1组卫星，星座数量增至25星，进入高速组网阶段。资源三号03星发射成功，与资源三号01、02星和高分七号卫星组网运行，为我国测绘业务提供稳定的卫星数据源。海洋一号D星发射入轨，与海洋一号C星组成我国首个海洋民用业务卫星星座。海洋二号03星发射升空，与在轨02星和明年发射的04星组网，将构建起全球首个海洋动力环境观测网。环境减灾二号A、B星入轨，与高分一号、六号协同组网，首次实现不同环境减灾卫星项目间的融合协同。

▲ 高分卫星助力抗洪抢险

▲ 高分七号卫星拍摄的影像三维立体场景图

此外，高分九号02、03、04、05星、高分十一号02星、高分十三号卫星、高分多模卫星、遥感三十号06组、07组卫星依次发射，共同构建起综合对地观测卫星体系，服务于国家社会各个领域。

通信卫星系统发展迅速。通信技术试验卫星五号发射升空，主要用于卫星通信、广播电视、数据传输等业务，并开展高通量技术试验验证。我国首个Ku频段“高通量宽带卫星通信系统”首发星亚太6D发射入轨，容量高出常规通信卫星数十倍，将为亚太区域用户提供优质、高效、经济的全地域、全天候卫星宽带通信服务。天通一号02星发射升空，与01星组网运行，将为我国及周边、中东、非洲，以及太平洋、印度洋大部分海域用户提供全天候、全天时稳定可靠的语音、短消息和数据通信服务。

▲ 长四乙成功发射海洋二号03 星

天基物联网星座加快部署。“行云二号”01星、02星顺利入轨，行云工程α阶段示范建设工程任务完成，β阶段小规模组网已经启动，将建成低轨窄带物联网星座，实现全球范围内物联网信息的无缝获取、传输与共享。天启星座05、10、11星发射，在轨业务卫星达到9颗，是我国首个组网提供数据服务的低轨卫星物联网星座，将满足电力物联网、矿山水文监测、海洋牧场、智能集装箱、生态环境监测、森林防火等应用场景数据通信需求。

深空探测和载人航天

深空探测引领中国航天迈向更广阔的宇宙空间，推动了我国深空测控通信、大推力运载火箭等航天技术的跨越式发展。2020年，嫦娥工程和火星探测的创新突破，带动我国航天多个领域从并跑到领跑，为建设航天强国夯实根基。

嫦娥四号继续前行。12月8日，嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车在第25个月昼工作中，迎来自己两周年生日。嫦娥四号实现人类首次月背软着陆，在月背巡视区形貌和矿物组份、月表浅层结构、月基低频射电天文观测等方面取得大量原创性成果，为月球科学研究做出重大贡献。

嫦娥五号成功采样返回。嫦娥五号任务顺利实施，完成人类44年后再次月球采样返回。这是我国迄今为止系统最复杂、技术难度最大的航天工程，突破月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、地球大气高速再入等关键技术，完成探月工程“绕、落、回”三步走任务目标，树立起人类探月新的里程碑。

天问一号迈出深空探测新步伐。7月23日，天问一号发射升空，开启我国首次自主火星探测。天问一号将一次性实现“绕”“落”“巡”三大任务，即环绕器在轨开展环火星探测，着陆器降落火星表面进行原地探测实验，巡视器在火星地表巡视探测。天问一号将在2021年2月抵达火星，在火星地貌与地质探测构造、土壤特征与水冰分布、物质组成、磁场等方面开展科学研究。

我国首个深空天线组阵系统建成。我国首个深空天线组阵系统在西安卫星测控中心喀什深空站正式建成，并投入到嫦娥四号、天问一号和嫦娥五号测控任务中。系统的探测距离和接收灵敏度较现有设备大幅提升，为执行各类深空探测任务提供有力支持。

“中国天眼”正式开启地外文明搜索。1月11日，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜通过调试验收，正式开放运行，成为全球最大、最灵敏度的射电望远镜。“中国天眼”灵敏度是世界第二大射电望远镜的2.5倍以上，观测范围企及河外星系甚至百亿光年之外的宇宙边缘，将帮助科学家发现全新的未知世界，全面拓展人类的宇宙视野。

▲ 亚太6D卫星邓烨晨摄

▲ 中国天眼

▲ 龙虾眼X射线探测卫星

载人航天工程“第三步”任务启动。5月5日，长五乙火箭搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱在文昌航天发射场点火升空，拉开载人航天工程“第三步”任务序幕。我国载人航天工程已经全面转入空间站建造的任务准备阶段，未来两年将进行11次发射任务，发射天和核心舱、问天实验舱和巡天实验舱，以及4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船，完成中国空间站在轨建造，解决较大规模、长期有人照料的空间应用问题。

空间科学与技术试验

2020年，我国发射多颗空间科学与技术试验卫星，覆盖星间激光通信、空间环境探测、重力与大气测量等领域，推动前沿科技发展。

突破星间激光通信关键技术。星间激光通信利用激光束作为载波在空间进行信息传递，传输速率高、抗干扰能力强、终端体积小、质量轻，可大幅降低卫星星座系统对地面网络的依赖。“行云二号”01星、02星之间完成建链流程完整、遥测状态稳定的双向通信，实现我国卫星星间激光通信零的突破。

发射首颗应用仿生技术的空间科学探测卫星。南京大学天文与空间科学学院领衔多家科研院所，历时五年研制并成功发射“龙虾眼X射线探测卫星”。这是国际上首颗应用新型龙虾眼仿生技术的空间科学探测卫星，具有大视场、体积小、重量轻、易于集成等优点。卫星在轨工作期间将验证X射线能段上的超大视场聚焦成像技术，并对X射线能段上的暗物质信号进行深度探测。

发射首颗重力与大气科学测量卫星。清华大学研制发射清华科学卫星，用于开展低轨大气密度和重力场联合探测，卫星可获取厘米级精密定轨数据，实现高精度大气密度与重力场测量，建立我国自主的空间力学环境模型。同时，这次任务也将在轨验证我国重力卫星技术数十年来的理论研究成果。

多类型技术试验卫星和微纳卫星开展在轨试验。2020年先后发射了新技术试验卫星C星、D星、E星、F星、G星和H星，用于开展新型对地观测技术试验，试验六号02星，开展空间环境探测及相关技术试验。军事科学院发射军科一号多功能试验卫星，将在轨对通信、导航、遥感等新技术进行试验验证。

浙江大学发射皮星三号A星，将对多模式测控应答机、星载综合电子系统等皮纳卫星技术进行在轨试验。国防科技大学发射的天拓五号卫星，属于微纳型试验卫星，主要任务是开展新一代星载船舶自动识别系统信号接收、星载航空目标广播式自动相关监视系统信号接收以及甚高频数据交换系统、数据搜集系统、新型电推进系统、微型控制力矩陀螺、50公斤级通用化微纳卫星平台等新技术验证。

民营航天

▲ 行云二号01、02星激光通信模拟图

2020年4月，国家发改委明确“新基建”范围，商业航天正式纳入其中，在政策扶持和资本助推下，中国民营商业航天蓬勃发展，高效推动新兴技术普及应用，在火箭发射、卫星通信、航天产业等领域取得重要进展。

民营商业火箭首次入轨太阳同步轨道。11月7日，“谷神星一号（遥一）简阳号”商业运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，将载荷精确送入预定轨道。“谷神星一号”是星河动力公司自主设计的四级固体运载火箭，一二三级采用固体发动机，四级为先进液体上面级，500千米太阳同步轨道运载能力300千克。这是中国民营商业火箭首次进入太阳同步轨道，是中国商业航天的又一次重大突破。

开展我国首次低轨卫星互联网5G通信试验。银河航天公司首发星发射成功，该卫星是我国首颗通信能力达到24Gbps的低轨宽带通信卫星，是民营公司生产的唯一的宽带互联网卫星，在国际上第一次验证了低轨Q/V/Ka等频段通信，并实现我国首次低轨卫星互联网5G通信试验。

火箭重复使用技术取得进展。星际荣耀公司完成可重复使用火箭双曲线二号的反向风洞测力试验，使用栅格舵技术让火箭能够以倒飞方式顺利地返回地面，为双曲线二号一子级垂直起降回收试验奠定基础。“天梭一号”试验箭开展30吨级一级箭体回收着陆装置地面跌落试验，取得圆满成功，为天龙系列液体运载火箭的回收复用奠定基础。

启动建设航天产业基地。南通开工建设银河航天卫星智能超级工厂，打造新一代卫星研发及智能制造基地，将带动长三角地区航天、通信、互联网等产业深度融合发展，加速推动卫星互联网建设和产业发展进程。唐山九天微星卫星工厂开工，将于2021年年初建成投产，实现年产100颗以上百公斤级卫星的产能。南沙和简阳均启动建造商业火箭研发中心及智能制造基地，将开展系列化固体、液体火箭的研制、生产、试验、总装及测试，重点发展智能制造装备和航天装备产业。