李成智

自1956年10月中國組建導彈研究機構(gòu)——國防部第五研究院（以下簡稱“國防部五院”）起，中國航天事業(yè)從無到有，從弱到強，中國逐步躋身世界航天大國行列。中國航天事業(yè)發(fā)展從導彈開始起步，導彈研究經(jīng)歷了從近程到中程、從遠程到洲際、從液體到固體、從固體到機動、從陸基到潛射、從第1代到第2代的發(fā)展道路，形成了綜合性的戰(zhàn)略核打擊能力。在“兩彈一星”基礎(chǔ)上，中國進一步完善并發(fā)展出系列運載火箭，開始了科學衛(wèi)星、應(yīng)用衛(wèi)星的系列化發(fā)展，產(chǎn)生了強大的社會和經(jīng)濟效益。20世紀80年代以后，中國啟動并實施了多項重大航天工程，包括載人航天工程、“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)、“高分專項工程”和“嫦娥工程”，都取得了重大突破。

1 運載火箭的系列發(fā)展

自20世紀70年代，中國先后研制成功“長征一號”“長征二號”“長征三號”和“長征四號”系列運載火箭。20世紀80年代后期，在上述型號基礎(chǔ)上又陸續(xù)研制了“長征二號E”“長征二號F”“長征三號甲”“長征三號乙”“長征四號甲”和“長征四號乙”等型號的運載火箭，滿足了大容量應(yīng)用衛(wèi)星和載人飛船、空間實驗室發(fā)射的需要。進入21世紀，新一代“長征”系列火箭研制成功，運載能力大為提高，可滿足發(fā)射大型載荷和空間站艙段的需要。

1.1 “長征”系列火箭的奠基

“長征一號”運載火箭是在“東風四號”導彈基礎(chǔ)上研制的，運載能力低，只發(fā)射過兩顆衛(wèi)星。1965年8月中央專委第十三次會議批準中國科學院《關(guān)于發(fā)展我國人造衛(wèi)星工作規(guī)劃方案建議》，確定發(fā)展應(yīng)用衛(wèi)星為主的方針，其中遙感衛(wèi)星是重點。1967年9月，第七機械工業(yè)部（簡稱“七機部”）召開返回式衛(wèi)星方案論證會，確定運載火箭以“東風五號”洲際導彈為基礎(chǔ)進行改制，用于發(fā)射返回式衛(wèi)星。1970年6月5日，周恩來主持召開中央專委會議，將火箭和返回式衛(wèi)星列為國家重點建設(shè)項目。1973年11月，七機部第一研究院（簡稱“七機部一院”）將這種火箭命名為“長征二號”，其近地軌道運載能力1800kg。1974年11月5日和1975年11月26日，“長征二號”先后兩次發(fā)射返回式衛(wèi)星。1980年，確定了“長征二號”改進型“長征二號丙”的技術(shù)狀態(tài)，運載能力提高到2500kg。

1970年6月，七機部一院和中國空間技術(shù)研究院（五院）分別組織隊伍，開展運載火箭和通信衛(wèi)星新技術(shù)的研究。1970年11月9日，國防科委委托七機部召開“東方紅二號”通信衛(wèi)星方案討論會，研究了衛(wèi)星的總體方案設(shè)想。1974年5月19日，周恩來對通信衛(wèi)星研制工作做了批示：“先將通信衛(wèi)星的制造協(xié)作和使用方針定下來，然后按計劃分工，做出規(guī)劃，督促進行?！苯?jīng)過多年研究和論證，1977年12月形成了發(fā)射通信衛(wèi)星的兩種火箭方案：一種是加裝液氫液氧第三級組成的“長征三號”；另一種是加裝常規(guī)第三級組成的“長征四號”。

“長征三號”可將1430kg的衛(wèi)星送入同步轉(zhuǎn)移軌道，使用了低溫液氫液氧發(fā)動機，突破了氫氧發(fā)動機失重條件下二次點火技術(shù)。1984年4月8日，“長征三號”火箭將中國首顆試驗通信衛(wèi)星——“東方紅二號”送入同步轉(zhuǎn)移軌道。4月16日，衛(wèi)星定點成功。發(fā)射靜止衛(wèi)星是中國航天事業(yè)的一個重要里程碑。“長征四號”由上海航天技術(shù)研究院負責，其太陽同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力為1500～2100kg。1988年9月7日和1990年9月3日，“長征四號甲”火箭發(fā)射成功兩顆“風云一號”衛(wèi)星?！伴L征四號乙”太陽同步軌道運載能力達2200kg，可用于發(fā)射地球資源衛(wèi)星，1999年和2000年2次成功發(fā)射地球資源衛(wèi)星。

1.2 “長征”系列火箭的成熟

利用“東風五號”導彈為基礎(chǔ)研制的長征火箭還包括“長征二號E”“長征三號甲”系列火箭。研制目的是提高運載能力并打入國際航天發(fā)射市場。“長征二號E”火箭以“長征二號丙”為芯級，在一級箭體上并聯(lián)4個液體助推火箭，低軌道運載能力由2.5t提高到9.2t，配以不同上面級同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力可達3.0～4.8t。1990年7月16日第一枚“長征二號E”火箭發(fā)射成功。截至2002年底，“長征二號E”共計發(fā)射了8次。

“長征三號甲”在“長征三號”基礎(chǔ)上，重點對第三級發(fā)動機進行改進。1994年2月8日，“長征三號甲”首次飛行試驗獲得成功。1994年11月和1997年5月又成功進行了2次發(fā)射。以“長征三號甲”為基礎(chǔ)，分別捆綁4個和2個助推器組成“長征三號乙”和“長征三號丙”火箭，同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力分別為5.0t和3.7t。1996年2月15日“長征三號乙”首次發(fā)射?！伴L征三號”甲、乙、丙這3個型號除用于通信衛(wèi)星發(fā)射外，還用于氣象衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、“嫦娥”系列月球探測器的發(fā)射。

1.3 新一代“長征”系列火箭

20世紀90年代，隨著“長征三號甲”系列火箭的研制成功以及載人航天計劃的實施，新一代火箭的規(guī)劃工作開始。2001年，中國運載火箭技術(shù)研究院提出新一代火箭的運載能力、推進劑種類、級數(shù)以及設(shè)計原則（即高可靠、低成本、低污染、模塊化、通用化）。2002年，該院確定“一個系列、兩種發(fā)動機、三個模塊”的總體發(fā)展思路，以及“通用化、系列化、組合化”的設(shè)計思想。2005年，“長征五號”（代號：CZ-5）運載火箭正式立項。“長征五號”火箭設(shè)計方案的“3個模塊”是使用液氧/液氫發(fā)動機的5m直徑模塊、使用液氧/煤油發(fā)動機的3.35m直徑模塊和2.25m直徑模塊；“兩種發(fā)動機”是地面推力50t的YF-77氫氧發(fā)動機、地面推力120t的YF-100液氧/煤油發(fā)動機。利用“3個模塊”組合，可形成“長征五號”大型運載火箭、“長征七號”中型火箭和“長征六號”小型火箭，形成近地軌道運載能力1.5～25.0t，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力1.5～14.0t的完整火箭系列。2015年9月20日，“長征六號”火箭發(fā)射取得成功，創(chuàng)造了我國“一箭20星”發(fā)射新紀錄?！伴L征七號”低軌道運載能力13.5t，達到國外同類火箭的先進水平。

2016年6月25日和2017年4月20日，“長征七號”兩次發(fā)射成功。“長征五號”分別于2016年11月3日和2017年7月2日進行了2次發(fā)射。

為適應(yīng)快速發(fā)射小衛(wèi)星的需要，中國運載火箭技術(shù)研究院研制了中國第1枚全固體運載火箭“長征十一號”。該火箭為4級結(jié)構(gòu)，700km太陽同步軌道運載能力350kg，低地球軌道運載能力700kg?！伴L征十一號”火箭具有可整體貯存、操作簡單、發(fā)射成本低、發(fā)射周期短的特性，其最大的優(yōu)勢是“快速、便捷、靈活”。2015年9月25日，“長征十一號”首次發(fā)射，成功將4顆微小衛(wèi)星送入太空。截至2018年，“長征十一號”共進行了6次成功發(fā)射。

“長征五號”“長征六號”“長征七號”和“長征十一號”火箭使中國運載火箭技術(shù)得到顯著提升，完善了火箭譜系，大幅提高了運載能力和國際競爭力。

2 科學和應(yīng)用衛(wèi)星研制

中國自1970年發(fā)射成功第一顆人造衛(wèi)星后，科學衛(wèi)星與應(yīng)用衛(wèi)星研制隨即開始。此后，中國在遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、導航衛(wèi)星等領(lǐng)域都取得了很大進展，為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)做出了重大貢獻。中國還研制了通用衛(wèi)星平臺并實現(xiàn)整星出口，縮短了研制周期、節(jié)約了研制經(jīng)費，提高并獲得了良好的國際聲譽。

2.1 科學探測衛(wèi)星

2.1.1 “實踐”系列衛(wèi)星科學探測衛(wèi)星以“實踐”系列為主。“實踐一號”衛(wèi)星是專用科學探測衛(wèi)星。1971年3月3日，“實踐一號”衛(wèi)星發(fā)射成功，衛(wèi)星設(shè)計壽命為1年，實際運行時間長達8年。“實踐二號”衛(wèi)星是第一顆專門用于空間物理探測的科學衛(wèi)星。1981年9月20日，“風暴一號”火箭發(fā)射成功，并將3顆“實踐二號”衛(wèi)星發(fā)射入軌。“一箭三星”發(fā)射成功，使中國成為世界上第4個具備一箭多星發(fā)射能力的國家?！皩嵺`四號”衛(wèi)星是一顆空間環(huán)境探測衛(wèi)星，1994年2月8日發(fā)射成功，該衛(wèi)星是小衛(wèi)星研制的一次嘗試?！皩嵺`五號”是中國第一顆現(xiàn)代小衛(wèi)星，1999年5月10日發(fā)射成功，完成了多項技術(shù)試驗與科學探測任務(wù)，衛(wèi)星技術(shù)達到當時的國際先進水平。

2004年9月9日，“實踐六號”A、B兩顆衛(wèi)星發(fā)射入軌，主要用于空間環(huán)境探測，空間輻射環(huán)境及其效應(yīng)探測。2006年10月24日和2008年10月25日，“實踐六號”02組、03組衛(wèi)星發(fā)射升空。上海航天技術(shù)研究院研制的“實踐七號”衛(wèi)星于2005年7月6日發(fā)射，主要用于空間環(huán)境探測。2012年以后，中國還陸續(xù)發(fā)射了“實踐九號”“實踐十號”“實踐十一號”直到“實踐十八號”衛(wèi)星，分別應(yīng)用于科學研究、微重力實驗、衛(wèi)星平臺開發(fā)、新型發(fā)動機研制等領(lǐng)域。

2.1.2 地球空間雙星探測計劃21世紀初，中國科學院、中國航天科技集團公司和歐洲空間局聯(lián)合實施了“地球空間雙星探測計劃”（以下簡稱“雙星計劃”），探測近地空間地球磁場及其粒子運動變化規(guī)律。“雙星計劃”由兩顆衛(wèi)星組成，分別為“探測一號”和“探測二號”?！疤綔y一號”于2003年12月30日發(fā)射，設(shè)計壽命18個月?！疤綔y二號”于2004年7月25日發(fā)射，設(shè)計壽命1年?！疤綔y一號”在軌正常工作45個月，延壽運行27個月?！疤綔y二號”工作時間也遠遠超過設(shè)計壽命?！半p星計劃”取得了許多原創(chuàng)性的科學發(fā)現(xiàn)，受到國內(nèi)外科學界的好評。

2.1.3 “墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星在科學實驗衛(wèi)星領(lǐng)域，由中國科學技術(shù)大學潘建偉團隊和中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院聯(lián)合研制，于2016年8月16日發(fā)射的“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星相當引人注目。該衛(wèi)星主要用于開展衛(wèi)星與地面站建立高精度光鏈路、量子通信實驗。該衛(wèi)星完成了3大科學任務(wù)——量子糾纏分發(fā)、星地量子密鑰分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)，得到國際科學界的高度評價。

2.2 返回式衛(wèi)星

返回式衛(wèi)星是中國應(yīng)用衛(wèi)星中最早發(fā)展、率先進入實用階段和達到世界先進水平的一類衛(wèi)星，不但在遙感應(yīng)用上取得了突出成績，在航天器技術(shù)上也獲得了許多成果，為中國的載人航天事業(yè)打下了堅實基礎(chǔ)。

1965年中央專委批準《關(guān)于發(fā)展我國人造衛(wèi)星工作規(guī)劃方案建議》時指出：發(fā)展人造衛(wèi)星以應(yīng)用衛(wèi)星為主，應(yīng)用衛(wèi)星又以照相衛(wèi)星為主。1966年5月11—25日，中國科學院提出“以科學實驗衛(wèi)星作為開始和打基礎(chǔ)，以測地衛(wèi)星，特別是返回式衛(wèi)星為重點，全面開展包括通信、氣象、核爆炸、導彈預警、導航等衛(wèi)星，配成應(yīng)用衛(wèi)星的完整體系，進一步在返回式衛(wèi)星的基礎(chǔ)上發(fā)展載人飛船”。1967年3—9月，七機部第八設(shè)計院完成返回式衛(wèi)星方案論證報告。早期返回式衛(wèi)星重1800kg。1975年11月26日，“長征二號”將返回式衛(wèi)星送入預定軌道。

返回式衛(wèi)星分為6種，分別是0型（FSW-0）、1型（FSW-1）、2型（FSW-2）、3型（FSW-3）、4型（FSW-4）和“實踐八號”（SJ-8）。FSW-0屬于第一代照相遙感衛(wèi)星，F(xiàn)SW-1屬于第一代攝影測繪衛(wèi)星，F(xiàn)SW-2屬于第2代國土普查衛(wèi)星，F(xiàn)SW-3是第二代地圖測繪衛(wèi)星，F(xiàn)SW-4是國土詳查衛(wèi)星。6種返回式衛(wèi)星共發(fā)射了24顆，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，攝影定位能力達到當時的世界先進水平。通過FSW-3、FSW-4的研制，返回式衛(wèi)星平臺和有效載荷不斷成熟。該系列衛(wèi)星還初步具備了空間平臺的基本特征。

2.3 通信衛(wèi)星系列

“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射成功后，有關(guān)方面提出研制通信衛(wèi)星設(shè)想。1975年3月，中國衛(wèi)星通信工程（“331”工程）正式列入國家計劃。1983年1月29日，第1顆“東方紅二號”試驗通信衛(wèi)星發(fā)射。該衛(wèi)星起飛質(zhì)量900kg，定點質(zhì)量420kg，設(shè)計壽命3年，裝有2臺C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器。1984年4月8日19時20分，第2顆“東方紅二號”發(fā)射成功。1986年2月1日，第3顆“東方紅二號”發(fā)射成功?！皷|方紅二號”衛(wèi)星傳輸質(zhì)量超過租用的國際通信衛(wèi)星。在“東方紅二號”基礎(chǔ)上，中國又研制了“東方紅二號甲”第二代實用通信衛(wèi)星，轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)由2個增加到4個。1988—1991年“東方紅二號甲”共計發(fā)射了4顆，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

1986年3月31日，國務(wù)院將第3代通信衛(wèi)星“東方紅三號”列為國家重點任務(wù)。該衛(wèi)星重約2260kg，按公用平臺思想設(shè)計，裝有24個C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器。該衛(wèi)星采用多項新技術(shù)，達到20世紀80年代國際先進水平。1997年5月12日第二顆“東方紅三號”衛(wèi)星（“中衛(wèi)6號”）發(fā)射，并于5月20日定點成功。

“中衛(wèi)6號”主要用于電話、數(shù)據(jù)傳輸、傳真、VSAT網(wǎng)和電視等項業(yè)務(wù)。利用“東方紅三號”平臺，中國還研制了多顆“中星”系列衛(wèi)星、4顆“天鏈一號”數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、“嫦娥一號”和“嫦娥二號”月球探測器以及“北斗”導航衛(wèi)星，總計發(fā)射衛(wèi)星40余顆。

1998年，中國開始新一代大型衛(wèi)星公用平臺即“東方紅四號”的論證工作，2001年1月完成了預發(fā)展任務(wù)。“東方紅四號”平臺最大發(fā)射質(zhì)量5200kg，設(shè)計壽命15年?！蚌沃Z二號”通信衛(wèi)星首次使用該平臺，裝有22路Ku頻段大功率轉(zhuǎn)發(fā)器，發(fā)射重量5100kg，設(shè)計壽命15年。整星指標和能力達到國際先進水平。2006年10月29日，“鑫諾二號”衛(wèi)星發(fā)射入軌。利用“東方紅四號”衛(wèi)星平臺，中國還研制了“中星”系列通信衛(wèi)星，也為其他國家和地區(qū)通過整星出口方式研制了多顆通信衛(wèi)星，總數(shù)達30顆。該平臺許多技術(shù)指標大大提高，整體性能達到20世紀末的國際水平。

21世紀初，“東方紅五號”超大型衛(wèi)星平臺開始研制，其屬于大型桁架式平臺，發(fā)射質(zhì)量10t，有效載荷2000kg，具有高承載、大功率、長壽命、可擴展等特點。“東方紅五號”可裝備多達100路轉(zhuǎn)發(fā)器，設(shè)計指標與美國波音公司BSS702平臺、空客公司SpaceBus4000平臺處于同一水準，該平臺可滿足中國20年內(nèi)靜止軌道衛(wèi)星的需求，并且達到了世界先進水平。2017年7月2日，該平臺以“實踐十八號”名義首次發(fā)射。

2.4 氣象衛(wèi)星系列

20世紀60年代初，中國已對氣象衛(wèi)星和大氣遙感問題進行了初步探索。1969年1月，周恩來在接見中央氣象局等單位代表時提出“應(yīng)該搞我們的氣象衛(wèi)星”。1969年底，中國氣象部門根據(jù)周恩來指示，提出氣象衛(wèi)星研制的任務(wù)。1970年2月，中共中央、國務(wù)院和中央軍委下達任務(wù)，由上海市組織有關(guān)部門開展極軌氣象衛(wèi)星的研制。1977年11月，國防科委將上海航天技術(shù)研究院研發(fā)的氣象衛(wèi)星命名為“風云一號”。1988年9月7日和1990年9月3日，“風云一號”A星和B星相繼發(fā)射成功，衛(wèi)星在正常工作期間，許多指標都超過了設(shè)計值。通過對“風云一號”衛(wèi)星進行改進，上海航天技術(shù)研究院研制了02批“風云一號”C、D兩顆衛(wèi)星，分別于1999年5月10日和2002年5月15日發(fā)射成功。

20世紀90年代初期，第2代“風云三號”衛(wèi)星研制工作開始。2008年5月27日，第1顆“風云三號”發(fā)射升空。截至2017年11月，“風云三號”共計發(fā)射了4顆。

第1代靜止氣象衛(wèi)星“風云二號”由上海航天技術(shù)研究院設(shè)計。1987年5月，“風云二號”開始方案設(shè)計，研制目標是相當于20世紀90年代中期國外同類氣象衛(wèi)星的技術(shù)水平。“風云二號”發(fā)射質(zhì)量1365kg，定點質(zhì)量570kg?！帮L云二號”A星于1997年6月10日發(fā)射成功，12月1日交付使用。

截至2018年6月，“風云二號”共計發(fā)射了8顆衛(wèi)星?！帮L云二號”與“風云三號”協(xié)同配合，極大地提高了我國氣象科學研究與氣象預報的能力。“風云四號”是第2代靜止氣象衛(wèi)星，充分考慮了海洋和農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利，以及環(huán)境、空間科學等領(lǐng)域的需求，實現(xiàn)了綜合利用?！帮L云四號”A星于2016年12月12日發(fā)射，并在2017年2月定點投入使用。

2.5 資源與遙感衛(wèi)星

2.5.1 “資源”系列衛(wèi)星20世紀70年代末期，中國空間技術(shù)研究院開始進行資源衛(wèi)星論證工作。經(jīng)過多年探索，最后決定采取國際合作方式研制“資源一號”。1985—1987年，中國空間技術(shù)研究院與巴西空間研究院經(jīng)過互訪和磋商，雙方愿意共同研制地球資源衛(wèi)星。1988年7月6日，中巴兩國政府簽署了《關(guān)于核準研制地球資源衛(wèi)星的協(xié)議書》。中巴兩國領(lǐng)導人將這次合作譽為“南南高技術(shù)領(lǐng)域合作的典范”。1988年8月22日，中巴兩國航天部門在北京簽署協(xié)議書，規(guī)定雙方聯(lián)合研制2顆地球資源衛(wèi)星?！百Y源一號”（亦稱中巴地球資源衛(wèi)星，CBERS）是中國第一代傳輸型對地觀測衛(wèi)星，充分吸收了國際先進資源衛(wèi)星的優(yōu)點，反映了20世紀90年代初遙感衛(wèi)星的世界先進水平。衛(wèi)星總質(zhì)量1450kg，所安裝的CCD相機、紅外多光譜掃描儀和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備均為中國首次研制。1999年10月14日，“資源一號”01星發(fā)射成功。該衛(wèi)星共發(fā)射了5顆，在中國和巴西的經(jīng)濟、科技、文化、教育等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

在中國和巴西合作研制“資源一號”的同時，中國還自行研制了“資源二號”衛(wèi)星。2000年9月1日“資源二號”首顆衛(wèi)星發(fā)射，2002年10月27日第二顆衛(wèi)星發(fā)射入軌?！百Y源二號”衛(wèi)星主要用于國土資源勘查、環(huán)境監(jiān)測與保護、城市規(guī)劃、農(nóng)作物估產(chǎn)、防災減災和空間科學試驗等領(lǐng)域。到2004年11月，“資源二號”共發(fā)射了3顆?！百Y源三號”衛(wèi)星01星于2012年1月9日成功發(fā)射，是我國第一顆民用高分辨率光學傳輸型測繪衛(wèi)星?！百Y源三號”衛(wèi)星02星于2016年5月30日發(fā)射。這兩顆“資源三號”衛(wèi)星用于國家基礎(chǔ)測繪、地理國情監(jiān)測等一系列重大測繪工程任務(wù)，服務(wù)于經(jīng)濟全球化以及“一帶一路”倡議等。

2.5.2 “遙感”系列衛(wèi)星上海航天技術(shù)研究院和中國空間技術(shù)研究院分別研制了“遙感”系列對地觀測衛(wèi)星。“遙感衛(wèi)星一號”和“遙感衛(wèi)星二號”分別于2006年4月27日和2007年11月12日發(fā)射升空，進入太陽同步軌道。截至2019年5月，“遙感”系列衛(wèi)星共計發(fā)射了30余顆，主要用于國土資源勘查、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃、農(nóng)作物估產(chǎn)、防災減災和空間科學試驗等領(lǐng)域。

2.5.3 高分辨率對地觀測系統(tǒng)2006年，中國將高分辨率對地觀測系統(tǒng)（簡稱“高分系統(tǒng)”）列入《國家中長期科學與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》重大專項之一，即“高分專項工程”。“高分專項工程”是一個非常龐大的遙感技術(shù)項目，衛(wèi)星和其他觀測平臺覆蓋了從全色、多光譜到高光譜，從光學到雷達等多種類型，構(gòu)成了一個具有高空間分辨率、高時間分辨率和高光譜分辨率能力的對地觀測系統(tǒng)。“高分一號”和“高分二號”分別于2013年4月26日和2014年8月19日發(fā)射成功。截至2018年7月31日，“高分”系列衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)射了10顆。2018年3月31日“高分一號”02、03、04星以“一箭三星”方式發(fā)射，標志著我國首個民用高分辨率光學業(yè)務(wù)星座正式投入使用。“高分系統(tǒng)”預計2020年建成，將為中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災減災、資源環(huán)境、公共安全等重大領(lǐng)域提供服務(wù)，確保中國掌握信息資源自主權(quán)，促進形成空間信息產(chǎn)業(yè)鏈。

3 “北斗”導航衛(wèi)星系統(tǒng)

中國很早就開展了“燈塔一號”導航衛(wèi)星的探索。20世紀80年代，中國航天界和有關(guān)科學家再次提出研制導航衛(wèi)星的建議，陳芳允和劉志逵提出了雙星導航衛(wèi)星設(shè)想。1986年，解放軍總參謀部測繪導航局批準該項目立項進行預研，這就是“北斗一號”導航衛(wèi)星。衛(wèi)星采用“東方紅三號”衛(wèi)星平臺，搭載導航系統(tǒng)有效載荷。2000年10月31日和12月21日，兩顆“北斗一號”衛(wèi)星相繼成功發(fā)射，2001年底投入使用，但是“北斗一號”仍是試驗性導航系統(tǒng)，難以滿足軍民用需求。

2006年底，我國政府決定建立自主的“北斗”全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（簡稱“‘北斗’系統(tǒng)”）。2007年10月18日，國家航天局發(fā)布的《航天發(fā)展“十一五”規(guī)劃》對此予以公布。2009年11月，國務(wù)院常務(wù)會議通過《中國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)重大專項實施方案》，正式批準建設(shè)自主性北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)?！氨倍贰毕到y(tǒng)建設(shè)分“三步走”實施：第1步建設(shè)“北斗一號”試驗衛(wèi)星導航系統(tǒng)；第2步建設(shè)“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)，2012年形成區(qū)域覆蓋能力；第3步建設(shè)“北斗”系統(tǒng)，2020年左右形成全球覆蓋能力，全球系統(tǒng)包括5顆地球靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。2011年12月29日國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布的《2011年中國的航天》白皮書，正式確認中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展的“三步走”戰(zhàn)略。

2007年4月14日，第1顆“北斗二號”導航衛(wèi)星發(fā)射成功。該衛(wèi)星采用“東方紅三號”A衛(wèi)星平臺，質(zhì)量2740kg，載荷能力360kg。到2012年10月，“北斗”導航衛(wèi)星共計發(fā)射了16顆。2012年12月27日，“北斗”系統(tǒng)正式開始區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ环?wù)，標志著“三步走”戰(zhàn)略已經(jīng)實現(xiàn)了第2步目標。到2016年6月12日，第二代“北斗”衛(wèi)星共計發(fā)射了23顆。2017年11月5日，第三代導航衛(wèi)星——“北斗三號”的首批衛(wèi)星以“一箭雙星”方式發(fā)射，標志著“北斗”系統(tǒng)第三步建設(shè)工作正式開始。“北斗三號”采用“東方紅三號”B衛(wèi)星平臺，質(zhì)量4600kg，星載原子鐘、星座自主運行、衛(wèi)星載荷、星地鏈路、星間鏈路、衛(wèi)星控制等技術(shù)水平大幅提高。新型高精度銣原子鐘和氫原子鐘綜合指標達到國際領(lǐng)先水平。截至2019年5月17日，“北斗三號”衛(wèi)星共計發(fā)射了21顆，使“北斗”系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)達45顆。預計到2020年，“北斗”系統(tǒng)將最終建成。

作為宏大的國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，“北斗”系統(tǒng)將為全球軍民用戶提供陸、海、空導航定位服務(wù)，促進衛(wèi)星定位、導航、授時服務(wù)功能的應(yīng)用?！氨倍贰毕到y(tǒng)的普及，將在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮巨大作用，并將帶來數(shù)千億元的經(jīng)濟效益。

4 中國月球探測工程——“嫦娥工程”

20世紀50年代末，蘇聯(lián)和美國開始了深空探測計劃，20世紀后期歐洲、日本和印度也都在開展深空探測活動。1994年，中國航天界進行探月活動必要性和可行性的研究，1996年完成了探月衛(wèi)星的技術(shù)方案研究，1998年完成了關(guān)鍵技術(shù)研究。中國月球探測工程于2004年1月正式立項，被稱作“嫦娥工程”。該工程包括3個階段：繞、落、回。

“嫦娥一號”有效載荷研制測試由中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心負責，探測器本體由中國空間技術(shù)研究院研制。“嫦娥一號”質(zhì)量2350kg，搭載的科學探測儀器和科學實驗設(shè)備的有效載荷包括微波探測儀分系統(tǒng)、空間環(huán)境探測分系統(tǒng)、有效載荷數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。2007年10月24日18時05分，“嫦娥一號”成功發(fā)射，11月7日“嫦娥一號”進入環(huán)繞工作軌道，11月20日開始傳回探測數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理制作完成第一幅月面圖像。到2008年11月7日，“嫦娥一號”在月球軌道成功運行1周年，實現(xiàn)了“嫦娥工程”提出的“精確變軌，成功繞月，有效探測，壽命一年”的預定目標。2008年11月12日，根據(jù)“嫦娥一號”獲取的數(shù)據(jù)制作完成的“中國第一幅全月球影像圖”正式亮相?！版隙鹨惶枴痹谲夛w行試驗期間，完成了許多重大的科學任務(wù)，包括全月面圖拍攝、月球表面元素分布、月壤厚度測量、氦-3資源量和分布特征評估等。2009年3月1日16時，“嫦娥一號”受控準確落于月球豐富海區(qū)域。

2010年10月1日19時許，“嫦娥二號”探測器發(fā)射。該探測器包括13個分系統(tǒng)，攜帶166kg載荷。10月6—9日，“嫦娥二號”衛(wèi)星共實施了3次近月制動和1次軌道平面機動，軌道近月高度約100km。“嫦娥二號”在繞月飛行初期，實施了月球背面降軌控制并獲取虹灣區(qū)高分辨率圖像，完成了既定的各項技術(shù)試驗驗證任務(wù)。2011年6月9日，“嫦娥二號”飛離月球，飛往日-地拉格朗日L2點。2011年8月，“嫦娥二號”成功到達日-地拉格朗日L2點，開始進行科學探測。2012年4月，“嫦娥二號”成功繞飛日-地拉格朗日L2點，開展了10個月的科學探測，填補了中國對地球遠磁尾區(qū)域的離子能譜、太陽耀斑爆發(fā)和宇宙伽馬爆的科學探測的空白。2011年12月15日，“嫦娥二號”飛抵距地球約700萬km遠的深空。在后續(xù)飛行時，先后創(chuàng)造距離地球2000萬km、5000萬km和1億km的中國探測器新紀錄。

“嫦娥三號”的任務(wù)是在月球?qū)崿F(xiàn)軟著陸，由月球軟著陸探測器和月面巡視探測器（“玉兔號”月球車）組成。2013年12月2日，“嫦娥三號”發(fā)射升空，并于14日成功軟著陸于月球雨海西北部，15日完成著陸器與巡視器分離，并陸續(xù)開展月球科學探測和其他預定任務(wù)。其工程目標除了首次實現(xiàn)月面軟著陸外，還將開展一系列科學探測任務(wù)，包括首次運行月球車。12月15日，“嫦娥三號”著陸器與“玉兔號”月球車分離，“玉兔號”順利駛抵月球表面?！坝裢锰枴眹@“嫦娥三號”旋轉(zhuǎn)拍照，并傳回照片。探測器與“玉兔號”在月面多次入眠與喚醒，實現(xiàn)了著陸器月面安全工作1年的預定工程目標。2016年4月，“嫦娥三號”拍攝的月面高分辨率全彩色照片首次公布，給全世界科學家研究月球提供了第一手資料。

“嫦娥四號”于2018年12月8日發(fā)射，并于2019年1月3日成功登陸月球背面，這是世界上第1個在月球背面軟著陸的月球探測器，具有重要意義。2019年1月11日，“嫦娥四號”著陸器與“玉兔二號”月球車正常工作，在“鵲橋號”中繼衛(wèi)星支持下順利完成互拍，地面接收圖像清晰完好。探測器上搭載的中外科學載荷工作正常，搭載科學實驗項目順利開展，達到工程既定目標。1月15日，“嫦娥四號”完成人類首次月面生物實驗。著陸器和“玉兔二號”月球車經(jīng)過多次休眠和自主喚醒，開展了大量拍攝、觀察和研究任務(wù)。2019年2月15日，中國國家航天局和國際天文學聯(lián)合會聯(lián)合發(fā)布“嫦娥四號”月球地理實體命名，將“嫦娥四號”著陸點命名為“天河基地”，將著陸點周圍3個小環(huán)形山分別命名為“織女”“河鼓”和“天津”，將著陸點所在馮·卡門環(huán)形山的中央峰命名為“泰山”?！版隙稹毕盗?個探測器獲得的成功，預示著“嫦娥五號”月球采樣探測器的發(fā)射已經(jīng)為期不遠。

5 載人航天工程

載人航天是20世紀60年代人類航天事業(yè)發(fā)展的重大成就，人類從首次進入太空到實現(xiàn)載人登月只用了8年時間。受當時世界載人航天熱潮的影響，中國很早就開始了載人航天探索，制定“714”載人航天計劃，提出研制“曙光號”載人飛船。計劃執(zhí)行期間，七機部在飛船設(shè)計、結(jié)構(gòu)實驗、宇航員選拔訓練、航天醫(yī)學等領(lǐng)域取得了一些成果。1992年，中國載人航天工程正式立項，并于2003年實現(xiàn)了載人航天的目標。中國成為世界上第3個具備獨立載人航天飛行能力的國家。按照載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，中國已經(jīng)完成前兩步任務(wù)，即實現(xiàn)宇航員首次太空飛行、運行空間實驗室，第3步空間站建設(shè)的序幕也已拉開。

“863”計劃實施后，國防科工委和航天工業(yè)部等單位對中國航天技術(shù)的長遠發(fā)展進行了研究和規(guī)劃，其中在載人航天領(lǐng)域?qū)臻g站、航天飛機以及載人飛船進行了廣泛研究與論證。1992年9月21日，中央政治局擴大會議正式批準中國載人航天工程（“921”工程）立項實施。1994年，載人飛船被命名為“神舟號”。

“神舟號”飛船由戚發(fā)軔任總設(shè)計師，研制目的是：為突破關(guān)鍵技術(shù)，掌握載人航天基本技術(shù)和航天醫(yī)學工程基礎(chǔ)知識進行演示驗證；進行2個航天器交會對接和宇航員出艙活動等試驗；作為空間站的運輸器，為其運送宇航員和物資；停靠在空間站上作為應(yīng)急救生船；開展空間應(yīng)用和科學試驗；積累載人飛行經(jīng)驗等?！吧裰厶枴辈捎萌撘欢危ㄜ壍琅?、返回艙、推進艙和附加段）構(gòu)型，設(shè)計方案在某些方面優(yōu)于國外第3代載人飛船。“神舟號”飛船長約9m，質(zhì)量7.8t，最大直徑2.9m。為保障宇航員安全，“神舟號”飛船采用逃逸塔救生系統(tǒng)，該系統(tǒng)進行過多次逃逸救生試驗。

1999年11月20日，“神舟一號”進行首次發(fā)射試驗，取得了成功。到2002年12月，“神舟二號”“神州三號”和“神州四號”相繼發(fā)射試驗成功。4次不載人飛行試驗不僅對飛船系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、返回著陸系統(tǒng)、測控系統(tǒng)進行了全面考核，同時還開展了大量空間科學實驗。從系統(tǒng)上講，中國飛船在可靠性方面處于世界領(lǐng)先地位。

“神舟五號”是中國第一艘載人飛船，其主要任務(wù)是：①完成首次載人飛行試驗；②為宇航員提供必要的生活與工作條件；③為有效載荷提供相應(yīng)的試驗條件；④確保宇航員和有效載荷安全返回地面；⑤飛行過程保證宇航員的生命安全；⑥飛船的軌道艙留軌進行空間應(yīng)用實驗。“神舟五號”進行了39處提高可靠性的改進和20處提高安全性的改進，做了大量試驗，對123種故障模式設(shè)計了對策。2003年10月15日9時，“長征二號F”火箭將“神舟五號”飛船發(fā)射升空，楊利偉成為中國執(zhí)行首次載人航天飛行任務(wù)的宇航員。在飛行過程中，楊利偉除對飛船進行檢查和操作外，還正常進行了飲食和睡眠并完成了其他各項工作。10月16日6時23分，“神舟五號”飛船返回艙在內(nèi)蒙古主著陸場成功著陸，“神舟五號”總計飛行時間21小時，繞地球14圈。至此，中國首次載人航天飛行圓滿成功，這是中國航天發(fā)展史上一座新的里程碑，中華民族古老的飛天之夢終于得以實現(xiàn)。

2005年10月12日“神舟六號”載人飛船發(fā)射升空，執(zhí)行此次飛行任務(wù)的宇航員是費俊龍和聶海勝。飛船新增加了40余臺設(shè)備和6個軟件，做了10余項技術(shù)改進。“神舟六號”飛行過程中，開展了變軌、軌道保持等操作，還進行了大量科學實驗。2008年9月25日“神舟七號”載人飛船發(fā)射升空并于9月28日成功返回，共計飛行了2天20小時27分鐘，執(zhí)行此次飛行任務(wù)的宇航員是翟志剛（指令長）、劉伯明和景海鵬。此次飛行過程最重要的任務(wù)是實施中國宇航員首次出艙活動，突破和掌握出艙活動相關(guān)技術(shù)。2008年9月27日16點30分，翟志剛出艙作業(yè)，劉伯明在軌道艙內(nèi)協(xié)助，翟志剛艙外活動時間約20min?！吧裰燮咛枴睂崿F(xiàn)了中國人第1次太空漫步，具有劃時代的意義，對深化載人航天、完善飛行控制、積累交會對接經(jīng)驗具有重要意義。

載人航天工程第2階段工作從發(fā)射“天宮一號”空間實驗室開始，一方面對實驗室進行考核并開展空間科學實驗室，另一方面完成“神舟號”飛船與其交會對接任務(wù)?！疤鞂m一號”是中國第一個空間實驗室，全長10.4m，質(zhì)量8.5t，由實驗艙和資源艙構(gòu)成。2011年9月29日，“天宮一號”發(fā)射入軌。2011年11月1日“神舟八號”發(fā)射，并與“天宮一號”成功實施兩次自動交會對接。“神舟八號”與“天宮一號”交會對接成功，完成了中國載人航天技術(shù)的又一重大突破。

2012年6月16—29日，“神舟九號”飛船完成中國第4次航天飛行，執(zhí)行飛行任務(wù)的宇航員分別是景海鵬（指令長）、劉旺、劉洋，其中劉洋是中國第1位女性宇航員。6月18日14時，“神舟九號”與“天宮一號”完成自動交會對接。對接完成后，宇航員于6月17時22分進入“天宮一號”進行工作。6月24日12時55分，“神舟九號”與“天宮一號”手動交會對接成功。此次飛行，為中國空間站建設(shè)突破了一道技術(shù)難關(guān)。2013年6月11—26日，“神舟十號”飛船完成了中國第5次載人航天飛行，執(zhí)行此次飛行任務(wù)的宇航員是聶海勝（指令長）、張曉光、王亞平。6月13日，飛船與“天宮一號”自動交會對接。完成的主要任務(wù)有：為“天宮一號”提供人員和物資往返運輸服務(wù)；進一步考核交會對接系統(tǒng)；進一步考核航天器對宇航員生活、工作和健康的保障能力；進行宇航員空間環(huán)境適應(yīng)性和操作工效研究，開展空間科學實驗、航天器維修試驗和空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證；開展面向青少年的太空科學講座科普教育活動等。王亞平在聶海勝和張曉光配合下開展的太空科普教育活動，引起了強烈反響。宇航員返回后，地面人員繼續(xù)利用“天宮一號”開展空間科學與技術(shù)試驗，為空間站建設(shè)運營和載人航天成果的應(yīng)用推廣積累了經(jīng)驗。

“天宮二號”除用于進一步驗證交會對接技術(shù)外，還將開展一系列空間試驗，包括地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗。2016年9月15日“天宮二號”發(fā)射入軌。10月17日，“神舟十一號”飛船發(fā)射，執(zhí)行此次飛行的宇航員是景海鵬（指令長）和陳冬。飛行的主要任務(wù)是：為“天宮二號”運行提供人員和物資往返運輸服務(wù)；考核交會對接和飛船返回技術(shù)；與“天宮二號”對接形成組合體，進行中期駐留驗證；考核組合體對宇航員生活、工作和健康的保障能力；開展航天醫(yī)學、空間科學實驗；在軌維修技術(shù)試驗以及科普活動。10月19日，飛船與“天宮二號”對接后，景海鵬、陳冬進入“天宮二號”并開展了大量空間科學實驗和技術(shù)試驗、對地觀測工作。11月18日，宇航員乘飛船安全返回地面。此次飛行創(chuàng)造了中國載人航天飛行最長時間紀錄，達33d。

2017年4月20日，第一艘貨運飛船“天舟一號”發(fā)射，并于4月22日與“天宮二號”對接成功?！疤熘垡惶枴遍L約10.6m，質(zhì)量13.5t，載貨能力6.5t，開展了新型元器件在軌驗證、空間環(huán)境探測、力學環(huán)境測量、生命科學研究等方面13項任務(wù)。“天舟一號”突破了貨物運輸、推進劑補加、快速對接等關(guān)鍵技術(shù)，其研制、發(fā)射與運行，是我國載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略第二步目標成功實現(xiàn)的標志，預示著空間站時代即將開啟。

6 結(jié)語：中國航天發(fā)展的歷史經(jīng)驗

自1956年開始，經(jīng)過63年的不懈努力，中國航天技術(shù)得到了長足的發(fā)展。“長征”系列火箭已具備各類軌道、各種質(zhì)量和各類航天器的綜合發(fā)射能力，入軌精度達到國際先進水平，近地軌道運載能力達到25t，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達到14t，太陽同步軌道運載能力達到15t。中國衛(wèi)星覆蓋了科學、通信、氣象、資源、遙感、導航等主要領(lǐng)域，許多單項技術(shù)已達到世界先進水平。中國發(fā)射的衛(wèi)星總數(shù)居世界第3位，截至2018年11月30日，在軌工作衛(wèi)星283顆，僅次于美國（849顆）居世界第2位，比第3位俄羅斯（152顆）多130余顆。中國不僅獨立開展了月球探測活動，獨立實施了載人航天工程、獨立建設(shè)了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，還將建設(shè)具有長期運行能力的空間站。中國正從航天大國邁向航天強國。

導彈與航天事業(yè)的發(fā)展始終得到國家的高度重視。在集中統(tǒng)一的體制下，導彈與航天事業(yè)在極其困難的情況下起步，逐步從無到有、從弱到強發(fā)展起來。中國航天事業(yè)發(fā)展的主要經(jīng)驗初步總結(jié)如下：①黨和政府高度重視。中國導彈與航天技術(shù)發(fā)展始終是在黨和政府高度重視下發(fā)展壯大的，毛澤東、周恩來等黨和國家領(lǐng)導人一直非常關(guān)心導彈與航天發(fā)展，即使在困難時期也給予大力支持。②強有力的領(lǐng)導體制。隨著以“兩彈一星”為標志的中國國防科技的深入發(fā)展，中國航天形成了以最高層的中央專門委員會到國防科委（國防科工委）、七機部（航天工業(yè)部）、型號研究院這種自上而下的決策、管理和研制體制，上下通暢，管理嚴密，領(lǐng)導有力，這是中國航天事業(yè)取得一系列重大突破的組織保障。③始終瞄準國家重大戰(zhàn)略需要。中國航天事業(yè)起源于戰(zhàn)略導彈計劃，當時主要目標是發(fā)展各類戰(zhàn)略導彈，為國防建設(shè)服務(wù)。隨著導彈事業(yè)取得重大進展，運載火箭、人造衛(wèi)星計劃應(yīng)運而生，并且扎實推進，軍民密切結(jié)合，為國防建設(shè)、國民經(jīng)濟與社會發(fā)展做出了巨大貢獻。④堅持自力更生，獨立研制。1956年10月國防部五院建立時，就提出了“采取自力更生為主，力爭外援和利用資本主義國家已有的科學成果為輔的方針”。中國航天事業(yè)的發(fā)展長期貫徹這一方針政策，使中國航天在技術(shù)上主要是自主創(chuàng)新，對國外的依賴較少。⑤堅持以型號帶科研的策略。通過發(fā)展急需的導彈武器，我國逐步建立起完整的科研、設(shè)計、生產(chǎn)與試驗體系，帶動了相關(guān)學科的建立和發(fā)展。⑥選擇有限目標，突出重點。在發(fā)展導彈過程中，各階段研制目標非常明確；在應(yīng)用衛(wèi)星方面，根據(jù)需求和技術(shù)能力，選擇有限目標，突出重點，扎實推進，最終獲得累進式技術(shù)突破。⑦以科技規(guī)劃指導型號研制。在航天技術(shù)發(fā)展各個階段，都制定了細致的發(fā)展規(guī)劃，明確重點任務(wù)，明確總體發(fā)展思路，規(guī)劃了中長期重點任務(wù)，有利于集中力量取得重點突破。⑧動用全國資源，開展大協(xié)作。中國導彈與航天事業(yè)發(fā)展的各個時期，都得到了其他部門和地方政府的支持和協(xié)助，“大力協(xié)同”是重要發(fā)展經(jīng)驗之一。⑨創(chuàng)造性地運用系統(tǒng)工程管理。在以錢學森為代表的航天專家大力倡導下，中國導彈與航天器研制大力運用系統(tǒng)工程管理理念和技術(shù)，創(chuàng)造了以“總體設(shè)計部”為核心的系統(tǒng)工程管理模式，對航天大科學工程的順利實施具有重要意義。⑩充分利用后發(fā)優(yōu)勢。蘇聯(lián)和美國早期航天發(fā)展遠遠領(lǐng)先于我國。中國充分利用后發(fā)優(yōu)勢，廣泛吸收借鑒發(fā)達國家的已有成果和經(jīng)驗，使航天發(fā)展在技術(shù)上少走了很大彎路。改革開放后，中國積極探索各類各層次國際合作，不僅提高了技術(shù)水平和管理經(jīng)驗，也獲得了良好的國際聲譽。