文/ 楊詩瑞

2020年是“十三五”收官之年，也是我國建設(shè)航天強(qiáng)國、創(chuàng)造嶄新歷史的超級年。

這一年，中國航天多項重大工程順利收尾，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)完成，高分專項圓滿收官，探月三期順利開展；多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新超越，嫦娥五號成功實施月球采樣返回，天問一號飛行里程超3億公里，“中國天眼”開放運行，載人空間站建設(shè)邁出關(guān)鍵步伐。

從長五、北斗，到天問、嫦娥，中國始終堅定不移地推進(jìn)航天強(qiáng)國建設(shè)，不斷創(chuàng)造航天事業(yè)新的輝煌成就，為人類和平利用太空、推動構(gòu)建人類命運共同體貢獻(xiàn)更多中國智慧、中國方案、中國力量。

航天發(fā)射

1月7日，長征三號乙火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，將通信技術(shù)試驗衛(wèi)星五號送入預(yù)定軌道，中國航天發(fā)射迎來開門紅。2020年，我國航天發(fā)射活動繼續(xù)取得重大突破，為各項航天任務(wù)的順利實施提供可靠保障。

▲ 中國航天發(fā)射開門紅 肖國軍攝

航天發(fā)射活動持續(xù)活躍。2020年我國共執(zhí)行39次發(fā)射任務(wù)，發(fā)射80多個航天器，其中所屬中國航天器70多個，國外航天器12個。發(fā)射次數(shù)位居世界第二，長征系列運載火箭累計發(fā)射次數(shù)達(dá)到357次。

兩型新一代火箭首飛成功。2020年，長征五號乙和長征八號火箭成功進(jìn)行了首飛。長征五號乙火箭是在長征五號的基礎(chǔ)上研制，主要用于發(fā)射中國空間站組件等重大航天發(fā)射任務(wù)。長征八號是新一代中型運載火箭，主要完成太陽同步軌道發(fā)射任務(wù)。

開啟海上常態(tài)化發(fā)射時代。9月15日，長征十一號火箭在預(yù)定海域“一箭九星”，將衛(wèi)星送入太陽同步軌道，發(fā)射取得圓滿成功。這是長十一的第二次海射和首次海上商業(yè)化應(yīng)用性發(fā)射，實現(xiàn)了火箭總裝測試發(fā)射一體化，突破了海上發(fā)射穩(wěn)定性、無線通信可靠性等關(guān)鍵技術(shù)，全面驗證技術(shù)流程，為常態(tài)化海上發(fā)射鋪平道路。

火箭重復(fù)使用關(guān)鍵技術(shù)取得突破。9月21日，長征四號乙火箭在酒泉發(fā)射升空，其上采用了2019年長四乙遙三十八火箭上回收的柵格舵舵面。這是國內(nèi)運載火箭首件重復(fù)使用的箭上產(chǎn)品，也是后續(xù)發(fā)展垂直起降重復(fù)使用火箭的重要嘗試。9月15日，我國首臺液氧甲烷閉式膨脹循環(huán)發(fā)動機(jī)熱試車成功，火箭發(fā)動機(jī)重復(fù)使用取得關(guān)鍵里程碑。

火箭發(fā)射技術(shù)不斷優(yōu)化成熟。在新火箭、新技術(shù)不斷發(fā)展的同時，現(xiàn)有主力火箭也在優(yōu)化流程，提升性能。長二丁火箭通過改變運輸方式、合并重復(fù)測試項目，減少了工作時間和保障人員數(shù)量，更加適應(yīng)高密度快速發(fā)射。長四乙火箭首次使用四點式連接解鎖裝置和精準(zhǔn)落區(qū)控制技術(shù)，改善衛(wèi)星升空環(huán)境，解決落區(qū)安全性問題。長征三號乙火箭在飛行控制系統(tǒng)軟件中加入故障辨識和重構(gòu)單元，實現(xiàn)火箭在飛行過程中的故障檢測，向智慧火箭方向發(fā)展。

▲ 長十一火箭首次海上應(yīng)用性發(fā)射

應(yīng)用衛(wèi)星

2020年，以北斗系統(tǒng)和高分專項收官為標(biāo)志，中國應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)取得重大進(jìn)展，全面建成全球?qū)Ш胶途C合對地觀測體系，衛(wèi)星通信和天基互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，逐漸構(gòu)建起自主開放、安全可靠、長期連續(xù)穩(wěn)定運行的空間基礎(chǔ)設(shè)施，為推進(jìn)科學(xué)發(fā)展、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、鞏固國家安全提供重要支撐。

北斗系統(tǒng)和高分專項圓滿收官。6月23日，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射升空，至此北斗三號30顆組網(wǎng)衛(wèi)星全部到位，星座部署全面完成。自1994年工程立項，經(jīng)過幾代北斗人不懈努力，北斗系統(tǒng)覆蓋區(qū)域不斷擴(kuò)大，性能不斷提升，應(yīng)用推廣取得長足發(fā)展，廣泛服務(wù)于國防、社會、經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。

8月20日，我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)高分七號衛(wèi)星正式投入使用，標(biāo)志高分專項完美收官。高分專項是2006年立項的16個重大科技專項之一，采用“天、空、地”一體化的先進(jìn)設(shè)計理念，統(tǒng)籌建設(shè)地面系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)，并與其他遙感衛(wèi)星緊密結(jié)合，實現(xiàn)了高低軌搭配、光學(xué)和SAR結(jié)合、詳查和普查并行的“天網(wǎng)”布局，具備全天候、全天時、全球?qū)Φ赜^測能力，大幅提高了國產(chǎn)高分辨率遙感數(shù)據(jù)的自給率，極大促進(jìn)了我國空間信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

綜合對地觀測體系持續(xù)完善。2020年，我國各類對地觀測星座不斷補充完善。“吉林一號”新增寬幅01星和高分03-1組衛(wèi)星，星座數(shù)量增至25星，進(jìn)入高速組網(wǎng)階段。資源三號03星發(fā)射成功，與資源三號01、02星和高分七號衛(wèi)星組網(wǎng)運行，為我國測繪業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源。海洋一號D星發(fā)射入軌，與海洋一號C星組成我國首個海洋民用業(yè)務(wù)衛(wèi)星星座。海洋二號03星發(fā)射升空，與在軌02星和明年發(fā)射的04星組網(wǎng)，將構(gòu)建起全球首個海洋動力環(huán)境觀測網(wǎng)。環(huán)境減災(zāi)二號A、B星入軌，與高分一號、六號協(xié)同組網(wǎng)，首次實現(xiàn)不同環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星項目間的融合協(xié)同。

▲ 高分衛(wèi)星助力抗洪搶險

▲ 高分七號衛(wèi)星拍攝的影像三維立體場景圖

此外，高分九號02、03、04、05星、高分十一號02星、高分十三號衛(wèi)星、高分多模衛(wèi)星、遙感三十號06組、07組衛(wèi)星依次發(fā)射，共同構(gòu)建起綜合對地觀測衛(wèi)星體系，服務(wù)于國家社會各個領(lǐng)域。

通信衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展迅速。通信技術(shù)試驗衛(wèi)星五號發(fā)射升空，主要用于衛(wèi)星通信、廣播電視、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，并開展高通量技術(shù)試驗驗證。我國首個Ku頻段“高通量寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)”首發(fā)星亞太6D發(fā)射入軌，容量高出常規(guī)通信衛(wèi)星數(shù)十倍，將為亞太區(qū)域用戶提供優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)的全地域、全天候衛(wèi)星寬帶通信服務(wù)。天通一號02星發(fā)射升空，與01星組網(wǎng)運行，將為我國及周邊、中東、非洲，以及太平洋、印度洋大部分海域用戶提供全天候、全天時穩(wěn)定可靠的語音、短消息和數(shù)據(jù)通信服務(wù)。

▲ 長四乙成功發(fā)射海洋二號03 星

天基物聯(lián)網(wǎng)星座加快部署?！靶性贫枴?1星、02星順利入軌，行云工程α階段示范建設(shè)工程任務(wù)完成，β階段小規(guī)模組網(wǎng)已經(jīng)啟動，將建成低軌窄帶物聯(lián)網(wǎng)星座，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)信息的無縫獲取、傳輸與共享。天啟星座05、10、11星發(fā)射，在軌業(yè)務(wù)衛(wèi)星達(dá)到9顆，是我國首個組網(wǎng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)的低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)星座，將滿足電力物聯(lián)網(wǎng)、礦山水文監(jiān)測、海洋牧場、智能集裝箱、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、森林防火等應(yīng)用場景數(shù)據(jù)通信需求。

深空探測和載人航天

深空探測引領(lǐng)中國航天邁向更廣闊的宇宙空間，推動了我國深空測控通信、大推力運載火箭等航天技術(shù)的跨越式發(fā)展。2020年，嫦娥工程和火星探測的創(chuàng)新突破，帶動我國航天多個領(lǐng)域從并跑到領(lǐng)跑，為建設(shè)航天強(qiáng)國夯實根基。

嫦娥四號繼續(xù)前行。12月8日，嫦娥四號著陸器和玉兔二號月球車在第25個月晝工作中，迎來自己兩周年生日。嫦娥四號實現(xiàn)人類首次月背軟著陸，在月背巡視區(qū)形貌和礦物組份、月表淺層結(jié)構(gòu)、月基低頻射電天文觀測等方面取得大量原創(chuàng)性成果，為月球科學(xué)研究做出重大貢獻(xiàn)。

嫦娥五號成功采樣返回。嫦娥五號任務(wù)順利實施，完成人類44年后再次月球采樣返回。這是我國迄今為止系統(tǒng)最復(fù)雜、技術(shù)難度最大的航天工程，突破月面自動采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接與樣品轉(zhuǎn)移、地球大氣高速再入等關(guān)鍵技術(shù)，完成探月工程“繞、落、回”三步走任務(wù)目標(biāo)，樹立起人類探月新的里程碑。

天問一號邁出深空探測新步伐。7月23日，天問一號發(fā)射升空，開啟我國首次自主火星探測。天問一號將一次性實現(xiàn)“繞”“落”“巡”三大任務(wù)，即環(huán)繞器在軌開展環(huán)火星探測，著陸器降落火星表面進(jìn)行原地探測實驗，巡視器在火星地表巡視探測。天問一號將在2021年2月抵達(dá)火星，在火星地貌與地質(zhì)探測構(gòu)造、土壤特征與水冰分布、物質(zhì)組成、磁場等方面開展科學(xué)研究。

我國首個深空天線組陣系統(tǒng)建成。我國首個深空天線組陣系統(tǒng)在西安衛(wèi)星測控中心喀什深空站正式建成，并投入到嫦娥四號、天問一號和嫦娥五號測控任務(wù)中。系統(tǒng)的探測距離和接收靈敏度較現(xiàn)有設(shè)備大幅提升，為執(zhí)行各類深空探測任務(wù)提供有力支持。

“中國天眼”正式開啟地外文明搜索。1月11日，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡通過調(diào)試驗收，正式開放運行，成為全球最大、最靈敏度的射電望遠(yuǎn)鏡。“中國天眼”靈敏度是世界第二大射電望遠(yuǎn)鏡的2.5倍以上，觀測范圍企及河外星系甚至百億光年之外的宇宙邊緣，將幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)全新的未知世界，全面拓展人類的宇宙視野。

▲ 亞太6D衛(wèi)星 鄧燁晨攝

▲ 中國天眼

▲ 龍蝦眼X射線探測衛(wèi)星

載人航天工程“第三步”任務(wù)啟動。5月5日，長五乙火箭搭載新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙在文昌航天發(fā)射場點火升空，拉開載人航天工程“第三步”任務(wù)序幕。我國載人航天工程已經(jīng)全面轉(zhuǎn)入空間站建造的任務(wù)準(zhǔn)備階段，未來兩年將進(jìn)行11次發(fā)射任務(wù)，發(fā)射天和核心艙、問天實驗艙和巡天實驗艙，以及4艘神舟載人飛船和4艘天舟貨運飛船，完成中國空間站在軌建造，解決較大規(guī)模、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。

空間科學(xué)與技術(shù)試驗

2020年，我國發(fā)射多顆空間科學(xué)與技術(shù)試驗衛(wèi)星，覆蓋星間激光通信、空間環(huán)境探測、重力與大氣測量等領(lǐng)域，推動前沿科技發(fā)展。

突破星間激光通信關(guān)鍵技術(shù)。星間激光通信利用激光束作為載波在空間進(jìn)行信息傳遞，傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)、終端體積小、質(zhì)量輕，可大幅降低衛(wèi)星星座系統(tǒng)對地面網(wǎng)絡(luò)的依賴?！靶性贫枴?1星、02星之間完成建鏈流程完整、遙測狀態(tài)穩(wěn)定的雙向通信，實現(xiàn)我國衛(wèi)星星間激光通信零的突破。

發(fā)射首顆應(yīng)用仿生技術(shù)的空間科學(xué)探測衛(wèi)星。南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院領(lǐng)銜多家科研院所，歷時五年研制并成功發(fā)射“龍蝦眼X射線探測衛(wèi)星”。這是國際上首顆應(yīng)用新型龍蝦眼仿生技術(shù)的空間科學(xué)探測衛(wèi)星，具有大視場、體積小、重量輕、易于集成等優(yōu)點。衛(wèi)星在軌工作期間將驗證X射線能段上的超大視場聚焦成像技術(shù)，并對X射線能段上的暗物質(zhì)信號進(jìn)行深度探測。

發(fā)射首顆重力與大氣科學(xué)測量衛(wèi)星。清華大學(xué)研制發(fā)射清華科學(xué)衛(wèi)星，用于開展低軌大氣密度和重力場聯(lián)合探測，衛(wèi)星可獲取厘米級精密定軌數(shù)據(jù)，實現(xiàn)高精度大氣密度與重力場測量，建立我國自主的空間力學(xué)環(huán)境模型。同時，這次任務(wù)也將在軌驗證我國重力衛(wèi)星技術(shù)數(shù)十年來的理論研究成果。

多類型技術(shù)試驗衛(wèi)星和微納衛(wèi)星開展在軌試驗。2020年先后發(fā)射了新技術(shù)試驗衛(wèi)星C星、D星、E星、F星、G星和H星，用于開展新型對地觀測技術(shù)試驗，試驗六號02星，開展空間環(huán)境探測及相關(guān)技術(shù)試驗。軍事科學(xué)院發(fā)射軍科一號多功能試驗衛(wèi)星，將在軌對通信、導(dǎo)航、遙感等新技術(shù)進(jìn)行試驗驗證。

浙江大學(xué)發(fā)射皮星三號A星，將對多模式測控應(yīng)答機(jī)、星載綜合電子系統(tǒng)等皮納衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)行在軌試驗。國防科技大學(xué)發(fā)射的天拓五號衛(wèi)星，屬于微納型試驗衛(wèi)星，主要任務(wù)是開展新一代星載船舶自動識別系統(tǒng)信號接收、星載航空目標(biāo)廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)信號接收以及甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)、新型電推進(jìn)系統(tǒng)、微型控制力矩陀螺、50公斤級通用化微納衛(wèi)星平臺等新技術(shù)驗證。

民營航天

▲ 行云二號01、02星激光通信模擬圖

2020年4月，國家發(fā)改委明確“新基建”范圍，商業(yè)航天正式納入其中，在政策扶持和資本助推下，中國民營商業(yè)航天蓬勃發(fā)展，高效推動新興技術(shù)普及應(yīng)用，在火箭發(fā)射、衛(wèi)星通信、航天產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。

民營商業(yè)火箭首次入軌太陽同步軌道。11月7日，“谷神星一號（遙一）簡陽號”商業(yè)運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，將載荷精確送入預(yù)定軌道?！肮壬裥且惶枴笔切呛觿恿咀灾髟O(shè)計的四級固體運載火箭，一二三級采用固體發(fā)動機(jī)，四級為先進(jìn)液體上面級，500千米太陽同步軌道運載能力300千克。這是中國民營商業(yè)火箭首次進(jìn)入太陽同步軌道，是中國商業(yè)航天的又一次重大突破。

開展我國首次低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)5G通信試驗。銀河航天公司首發(fā)星發(fā)射成功，該衛(wèi)星是我國首顆通信能力達(dá)到24Gbps的低軌寬帶通信衛(wèi)星，是民營公司生產(chǎn)的唯一的寬帶互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，在國際上第一次驗證了低軌Q/V/Ka等頻段通信，并實現(xiàn)我國首次低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)5G通信試驗。

火箭重復(fù)使用技術(shù)取得進(jìn)展。星際榮耀公司完成可重復(fù)使用火箭雙曲線二號的反向風(fēng)洞測力試驗，使用柵格舵技術(shù)讓火箭能夠以倒飛方式順利地返回地面，為雙曲線二號一子級垂直起降回收試驗奠定基礎(chǔ)?！疤焖笠惶枴痹囼灱_展30噸級一級箭體回收著陸裝置地面跌落試驗，取得圓滿成功，為天龍系列液體運載火箭的回收復(fù)用奠定基礎(chǔ)。

啟動建設(shè)航天產(chǎn)業(yè)基地。南通開工建設(shè)銀河航天衛(wèi)星智能超級工廠，打造新一代衛(wèi)星研發(fā)及智能制造基地，將帶動長三角地區(qū)航天、通信、互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)深度融合發(fā)展，加速推動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。唐山九天微星衛(wèi)星工廠開工，將于2021年年初建成投產(chǎn)，實現(xiàn)年產(chǎn)100顆以上百公斤級衛(wèi)星的產(chǎn)能。南沙和簡陽均啟動建造商業(yè)火箭研發(fā)中心及智能制造基地，將開展系列化固體、液體火箭的研制、生產(chǎn)、試驗、總裝及測試，重點發(fā)展智能制造裝備和航天裝備產(chǎn)業(yè)。

▲ 雙曲線二號火箭結(jié)構(gòu)圖

回首2020，中國航天事業(yè)快速發(fā)展，取得了一系列標(biāo)志性工程突破、里程碑式科技創(chuàng)新，有力增強(qiáng)了中國科技實力和綜合國力。展望2021，天問一號登陸火星，天宮空間站開始建設(shè)，天基物聯(lián)網(wǎng)顯著增強(qiáng)，中國航天將開啟更高質(zhì)量、更高效率、更高效益發(fā)展新征程，為建設(shè)航天強(qiáng)國，實現(xiàn)中國夢而不懈奮斗。