文/楊詩瑞
2022年,中國航天成果豐碩,載人航天工程、北斗工程、高分專項、探月工程三期等國家重大工程持續(xù)產出重大成果,新一批航天重大工程陸續(xù)啟動或開展論證,推動空間科學、空間技術、空間應用全面發(fā)展。2022年堪稱又一個“超級航天年”。
2022年1月17日,長征二號丁火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空,將試驗十三號衛(wèi)星成功送入預定軌道,打響了中國航天發(fā)射開門紅。這一年,中國航天發(fā)射持續(xù)刷新紀錄,火箭綜合運載能力不斷提升,為各項航天任務提供有力支撐。
全年高密度發(fā)射,不斷創(chuàng)造新紀錄。2022年中國火箭發(fā)射超過60次,把近180個載荷送入軌道,發(fā)射次數、載荷質量均創(chuàng)新高。其中,長征系列運載火箭年度發(fā)射首次突破50次,“快舟一號甲”“快舟十一號”“力箭一號”“捷龍三號”“谷神星一號”共發(fā)射9次,全部成功,可惜“雙曲線一號”“朱雀二號”各有1次發(fā)射失利。
8月20日,長二丁火箭成功發(fā)射,創(chuàng)造了自2020年5月5日以來連勝103次的新紀錄。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心完成發(fā)射任務率先突破200次。
多款新型火箭首飛,型譜進一步完善。長征六號改火箭首飛成功,造就中國首型固體捆綁中型運載火箭;長征八號遙二火箭成功發(fā)射,是其無助推器構型的首次飛行;“捷龍三號”首飛成功,突破了海上熱發(fā)射、技術集成和操作便利化等關鍵技術,商業(yè)航天再添新丁。
▲ 2022年12月15日,長二丁火箭實現(xiàn)了長征系列火箭年度50戰(zhàn)50捷
快舟十一號遙二火箭發(fā)射成功,全箭主體結構采用碳纖維復合材料,降低了結構質量,運載性能顯著提升。中科院研制的“力箭一號”首飛成功,在運載能力、入軌精度、設計可靠性、性價比等方面邁入同類世界先進行列。
通用化、智能化、任務適應性不斷提升。長征十一號火箭成功實現(xiàn)“一箭五星”,首次展現(xiàn)了中國火箭海上“一站式”發(fā)射,即火箭總裝、總測、出港、發(fā)射一體化。長二丙火箭發(fā)射任務應用通用化、系列化、標準化的統(tǒng)型地面測發(fā)控設備,設備數量縮減50%,并實現(xiàn)與長三甲系列火箭地面測發(fā)控設備通用。
長六改火箭在中國首個“智慧發(fā)射場”——太原衛(wèi)星發(fā)射中心9A工位首飛,通過運用物聯(lián)網和大數據技術,實現(xiàn)遠程操控、無人值守、一鍵發(fā)射,對簡化發(fā)射流程、提升發(fā)射效率、增強發(fā)射穩(wěn)定性及安全性具有重大意義。
▲ 長征六號改火箭
關鍵技術再突破,進出空間能力拓展。這一年,中國可重復使用航天器成功發(fā)射,開展可重復使用和在軌服務技術驗證;升力式亞軌道運載器重復使用飛行試驗獲得圓滿成功,推動航天運輸技術由一次性使用向重復使用跨越發(fā)展;某型液氧煤油發(fā)動機首次實現(xiàn)重復飛行試驗驗證,是國內首次實現(xiàn)液體火箭發(fā)動機重復使用。
80噸級液氧甲烷發(fā)動機整機試車圓滿成功,將為商業(yè)航天運載火箭提供主動力;首臺130噸級重復使用液氧煤油補燃循環(huán)發(fā)動機連續(xù)試車成功,刷新紀錄,必將有力支撐中國重復使用航天運載器發(fā)展,提升大規(guī)模、低成本進出空間能力。
▲ 液氧甲烷火箭發(fā)動機試車
2022年是中國載人航天工程立項30周年,中國空間站T字構型建成,開啟長期有人駐留時代?!吧窦彼汀吧裰邸?,航天員“太空會師”,中國載人航天工程連戰(zhàn)連捷、任務全勝,在探索浩瀚宇宙的新征程上跑出了中國航天的“加速度”。
空間站建造階段發(fā)射任務全勝。2022年,中國載人航天共實施6次發(fā)射,將天舟四號貨運飛船、神舟十四號載人飛船、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟五號貨運飛船和神舟十五號載人飛船先后精準送入預定軌道。
自2021年4月天和核心艙發(fā)射以來,不到20個月內,文昌、酒泉發(fā)射場組織了11次發(fā)射,同一發(fā)射場兩次任務最短間隔僅12天,迅速建設大國“天宮”。
飛行任務不斷創(chuàng)造新紀錄。通過調整、壓縮神舟飛船返回飛行任務時間,中國成功實施載人飛船快速返回,“神十三”“神十四”返回由11個飛行圈次壓縮至5個。
天舟五號貨運飛船首次實現(xiàn)2小時自主快速交會對接,刷新同類世界紀錄。長七火箭入軌精度偏差不超過4秒,創(chuàng)造了中國現(xiàn)役火箭入軌精度紀錄?!吧袷摹背私M創(chuàng)造了單次飛行任務3次出艙的紀錄,首次利用問天實驗艙氣閘艙出艙。
空間站開啟長期有人駐留模式。11月3日,夢天實驗艙完成轉位,中國空間站“T”字基本構型完成。11月29日,神舟十五號載人飛船升空,迅速形成了空間站3艙3飛船組合體,兩批6名航天員“太空會師”,首次完成中國航天員乘組在軌輪換。由此,中國空間站組合體達到最大規(guī)模,總重近100噸。
空間站建成后,作為中國最大的空間綜合性研究實驗平臺,將轉入為期10年以上的應用與發(fā)展階段,高效開展體系化空間科學與應用研究、新技術試驗。
空間站在軌關鍵技術驗證取得新進展。首次實現(xiàn)2個20噸級航天器在軌交會對接,首次實現(xiàn)空間站艙段轉位,首次利用空間站機械臂操作大型在軌飛行器進行轉位試驗……多個“首次”在空間站擴建發(fā)展中實現(xiàn)。
▲ 兩批6名中國航天員“太空會師”
航天員首次在軌進行手控遙操作試驗,圓滿完成天舟飛船與空間站組合體交會對接試驗,驗證了空間站與來訪飛行器手控遙操作系統(tǒng)功能以及天地協(xié)同工作程序。
▲ 夢天實驗艙釋放立方星示意圖
目前,中國空間站達到25個科學實驗機柜的載荷規(guī)模,正在開展涵蓋空間科學研究與應用、航天醫(yī)學、航天技術等領域的空間試驗。此外,第四批預備航天員選拔啟動,并首次在港澳地區(qū)選拔載荷專家,載人航天事業(yè)將迎來更大發(fā)展。
2022年,中國航天持續(xù)推動構建自主開放、安全可靠、長期連續(xù)穩(wěn)定運行的空間基礎設施,形成綜合高效的全球對地觀測和數據處理能力,提升空間信息服務能力,重點推動北斗導航全球服務和應用推廣,服務經濟社會發(fā)展。
遙感衛(wèi)星持續(xù)部署,綜合觀測效能穩(wěn)步提升。陸地探測一號01組A/B星發(fā)射,構建起全球首個用于地表形變干涉測量應用的雷達遙感雙星星座,助力地質災害、土地調查、地震評估、防災減災、基礎測繪、林業(yè)調查等工作。我國首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒”升空,采用激光、多光譜、超光譜、偏振等綜合遙感手段,探測植被生物量、大氣氣溶膠等要素,為實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標提供有力支撐。
隨著高光譜綜合觀測衛(wèi)星發(fā)射入軌,高分專項工程空間段建設任務全面完成。遙感系列、云海系列、環(huán)境減災衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射升空,廣泛應用于國土資源普查、大氣海洋環(huán)境要素探測、城市規(guī)劃、科學試驗、農產品估產及防災減災等領域。
通信廣播衛(wèi)星增加,中繼衛(wèi)星升級換代。中星6D衛(wèi)星成功發(fā)射,承擔著廣電安播工程業(yè)務和應急保障通信服務,顯著拓展中國在南海及東南亞的通信覆蓋。中星1E衛(wèi)星入軌,能夠提供高質量的話音、數據、廣播電視傳輸服務。中星19高通量通信衛(wèi)星升空,覆蓋中國東部、東南亞以及包括北美航線在內的大部分太平洋區(qū)域,可提供遠洋運輸通信、航線互聯(lián)網等服務。天鏈二號03星發(fā)射成功,標志著天鏈二號三星全球組網完成,后續(xù)成功為載人航天器、中低軌道資源衛(wèi)星提供數據中繼和測控服務,為航天器發(fā)射提供測控支持。
▲ 北斗系統(tǒng)示意圖
北斗系統(tǒng)全面應用,低軌增強系統(tǒng)推進建設。隨著《北斗衛(wèi)星導航標準體系(2.0版)》發(fā)布,北斗系統(tǒng)進入全球化服務、規(guī)模化應用、產業(yè)化發(fā)展新階段,在交通、電力、通信、測繪、農業(yè)等行業(yè)領域深入應用。
▲ “夸父一號”探日效果圖
微厘空間一號4顆試驗衛(wèi)星升空,開展高精度導航增強信號播發(fā)、星地一體化組網控制管理等技術驗證試驗,為低軌衛(wèi)星導航增強系統(tǒng)組網建設奠定基礎。
科學和技術試驗衛(wèi)星瞄準科研探索前沿。先進天基太陽天文臺衛(wèi)星“夸父一號”入軌后,利用太陽活動第25周峰年的契機,對太陽耀斑和日冕物質拋射以及全日面矢量磁場開展觀測,多項重要成果發(fā)布?!棒撕汀碧饺粘晒鸩焦_,實現(xiàn)國際首次太陽Hα波段光譜成像的空間探測。
中科院的創(chuàng)新十六號衛(wèi)星發(fā)射入軌,積極支持科學試驗、新技術驗證等領域。試驗二十號C衛(wèi)星升空,對于空間環(huán)境監(jiān)測等新技術在軌驗證試驗助力良多。
2022年,中國對于月球和火星的探測持續(xù)開展,推動前沿科學探索和基礎研究取得進步。而新一批深空探測重大工程批復,必將促使太空探索和航天能力取得新突破。
世界首幅1:250萬全月地質圖繪制完成。我國科學家以嫦娥工程數據為基礎,充分利用國際月球探測數據和研究成果,繪制出世界首幅1:250萬月球全月地質圖,綜合表達月球地質和演化信息,可為月球科學研究、探測規(guī)劃、著陸點選址等提供重要的基礎資料。
“嫦娥四號”載荷科學數據持續(xù)發(fā)布。嫦娥四號月球探測器發(fā)射4周年之際,中國科研人員對月背地形地貌、月壤成分等進行詳細探測,獲取超過3800G科學數據。玉兔二號月球車仍在月背工作,行駛里程超1400米,拍攝圖像超1000幅,詳細記錄沿途地形地貌,為進一步研究月球提供了價值豐富的數據資料。
中國科學家基于“嫦娥四號”月表中子與輻射劑量探測儀采集的數據,首次獲得了月球表面的宇宙射線通量和能譜,揭示月背月壤的熱物理性質;通過“玉兔二號”發(fā)現(xiàn)厘米級直徑的透明玻璃球,可能獲取月表重要撞擊過程和撞擊歷史的信息,是未來月球探測任務的理想采樣目標。
“嫦娥五號”月球樣品研究獲進展。通過在月球樣品中首次發(fā)現(xiàn)月球新礦物“嫦娥石”,中國成為第三個發(fā)現(xiàn)月球新礦物的國家。目前,中國科研人員對月球樣品研究工作已經在巖漿分異、太空風化、氦-3氣體及生物能轉化等方面取得最新成果,對于認識月球起源與演化、探尋月球資源的有效利用以及實現(xiàn)“零能耗”地外環(huán)境和生命支持系統(tǒng)具有重要意義。
科學家通過月球樣品的同位素年齡和著陸區(qū)撞擊坑統(tǒng)計結果,建立起新的年代函數模型,為月球和行星科學研究提供了更精確的時間標尺;研究緯度對月表水含量的影響,揭示月球高緯度區(qū)域可能含有大量具備利用價值的水資源。
▲ 世界首幅1:250萬全月地質圖
“天問一號”獲得豐富科學成果。環(huán)繞器進入環(huán)火軌道近700天,火星車累計行駛約2000米,完成了既定科學探測任務?!疤靻栆惶枴陛d荷科學探測數據持續(xù)發(fā)布,科學家通過對著陸區(qū)分布的凹錐、壁壘撞擊坑、溝槽等典型地貌的綜合研究,揭示火星車著陸區(qū)存在水活動痕跡;著陸區(qū)基礎地圖形成,涵蓋地形地貌、地質構造等信息,為后續(xù)精細探測和科學探測規(guī)劃提供了數據支撐。祝融號火星車在2022年底自主喚醒,繼續(xù)向南行進,獲取更多巡視探測數據。
深空探測任務規(guī)劃發(fā)布。探月工程四期和行星探測工程已獲批立項,未來10~15年內,中國航天將實施“嫦娥六號”“嫦娥七號”“嫦娥八號”任務,完成月球科研站基本型建設,還將在行星及小行星、太陽系邊際探測等領域不斷深入,面向世界航天科技前沿和國家航天強國戰(zhàn)略需求,開啟深空探測新征程。
這一年,中國商業(yè)航天快速發(fā)展,激發(fā)創(chuàng)新活力,優(yōu)化資源配置,擴大應用規(guī)模,商業(yè)發(fā)射、衛(wèi)星制造、測控服務能力持續(xù)提升,產品和服務范圍不斷擴大,成為國家航天力量的重要補充。
商業(yè)發(fā)射能力提升,發(fā)動機跨入新階段。2022年度,中國商業(yè)發(fā)射10余次。長征系列火箭提供多樣化商業(yè)發(fā)射服務,“長征六號”“長征八號”“長征十一號”等任務適應性和市場競爭力不斷提升?!肮壬裥且惶枴?次發(fā)射成功,走向成熟,邁入民營火箭型號規(guī)?;虡I(yè)發(fā)射交付的新階段。
▲ 高分衛(wèi)星批量生產現(xiàn)場
航天科工火箭技術有限公司自主研發(fā)的鳴鳳一號液氧甲烷發(fā)動機順利通過新一輪熱試車考核,各項性能指標滿足設計要求。藍箭航天公司“天鵲”真空型完成首次全系統(tǒng)熱試車,成為目前國內推力最大的真空型液氧甲烷發(fā)動機。深藍航天公司完成“雷霆-R1”液氧煤油發(fā)動機二次起動試車,屬國內商業(yè)航天首次,為開發(fā)可重復使用運載器奠定基礎。宇航推進公司的滄龍二號液氧甲烷發(fā)動機半系統(tǒng)熱試車圓滿成功,可重復使用發(fā)動機進入系統(tǒng)級驗證階段。
商業(yè)星座快速部署,應用持續(xù)擴展?!凹忠惶枴毙l(wèi)星工程完成23次發(fā)射,在軌衛(wèi)星數量增至83顆,可對全球任意地點實現(xiàn)每天28~30次重訪,地物分辨、拍攝覆蓋及快速響應能力進一步提升。
銀河航天02批6顆衛(wèi)星發(fā)射升空,組成我國首個低軌寬帶通信試驗星座,用于低軌互聯(lián)網星座組網技術和服務能力驗證,以及遙感技術驗證。
吉利星座01組9顆衛(wèi)星發(fā)射升空,將用于智能聯(lián)網汽車未來出行服務、車機/手機衛(wèi)星交互等相關技術研究及驗證。
四維高景系列衛(wèi)星連續(xù)發(fā)射成功,系統(tǒng)第一階段建設完成,顯著提升了商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的數據獲取和信息服務能力。
微厘空間的4顆北斗低軌導航增強系統(tǒng)試驗衛(wèi)星發(fā)射升空,主要用于實時監(jiān)測全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)服務性能,開展導航增強試驗。
火箭派航天科技有限公司研制發(fā)射火炬一號衛(wèi)星,搭載微重力生命科學試驗載荷及對地觀測載荷,是我國商業(yè)航天首顆空間生命科學試驗衛(wèi)星。
商業(yè)航天產業(yè)園塑造發(fā)展新優(yōu)勢。武漢國家航天產業(yè)基地在2022年支持快舟一號甲火箭4次發(fā)射,建成投用第四個主體產業(yè)園——行云衛(wèi)星科技園,打造產業(yè)聚集效應明顯、產業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展和輻射帶動能力強的航天產業(yè)集群。
長三角地區(qū)布局航天產業(yè)鏈,寧波推進建設年發(fā)射規(guī)模100發(fā)的商業(yè)航天發(fā)射基地和千億元級商業(yè)航天配套產業(yè)基地,合肥打造“中國星城”,揭牌成立深空探測實驗室,江蘇太倉成立航空航天人才服務中心。
北京按照“南箭北星”的空間布局,不斷完善商業(yè)航天產業(yè)體系,著力建設運載火箭研發(fā)創(chuàng)新中心、衛(wèi)星網絡產業(yè)集群、衛(wèi)星網絡及北斗產業(yè)服務平臺和融合應用示范基地,推動星箭網絡全產業(yè)鏈發(fā)展。
海南商業(yè)航天發(fā)射場項目開工建設,是中國首個商業(yè)航天發(fā)射場,將打造國際一流、市場化運營的航天發(fā)射場系統(tǒng),進一步提升民商運載火箭發(fā)射能力。
仰望星空,不懈探索,攜手共進,行穩(wěn)致遠?;厥?022年,中國航天精彩紛呈、成果豐碩;展望2023年,中國航天將以重大工程為牽引,持續(xù)開展關鍵核心技術攻關和應用,全面提升探索、利用和治理空間能力,服務國家發(fā)展大局,為人類文明作出更大貢獻。
▲ 捷龍三號火箭成功進行海上發(fā)射