中国提速太空探索步伐

出品：科普中国

制作：中国科学院国家天文台郑永春

监制：中国科学院计算机网络信息中心

 刚刚过去的2015年是太空探索异彩纷呈的一年，这一年冥王星“热”了、火星更“火”了、地球变“多”了、火箭回收了，人类太空探索取得了重要进展，而中国也从舞台边缘逐渐走向舞台中央，加快了探索外太空未知世界的步伐。

2015年底，中国第一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”上天，它翻到九霄云外用火眼金睛去探索那看不到的暗物质。选址贵州喀斯特洼地、正在建设中的世界最大500米口径射电望远镜完成了馈源升舱，建成后将探测到更遥远、更暗弱的天体信号。与此同时，中国新一代运载火箭长征五号、长征六号、长征七号和长征十一号研制和发射取得突破性进展，为我国航天事业发展提供了动力基础。

1) “悟空”寻找暗物质，开启空间科学新时代

2015年12月17日8时12分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空，卫星顺利进入预定转移轨道。这标志着我国空间科学探测研究迈出重要一步。

“悟空”的长宽高分别是1.5米、1.5米、1.2米，整体质量为1.85吨，有效载荷质量为1.4吨，轨道高度为500千米，寿命在3年以上，是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。“悟空”实质上是一架太空望远镜，主要用于观测高能电子及高能伽马射线，探寻暗物质存在的证据，研究太空中暗物质特性与空间分布规律。

暗物质是宇宙大爆炸的产物，在宇宙演化中起着决定性作用，也决定着宇宙未来的命运。万有引力定律证实，暗物质和暗能量占宇宙的95%以上，我们周围每1立方厘米的空气中平均可能有上千颗暗物质粒子，但从未被直接观测过。

暗物质本身不带电荷，也不会与电磁场发生相互作用，能像幽灵一样穿透阻碍物。物质与反物质一旦相遇就发生湮灭，产生巨大能量，但暗物质的反物质就是它本身，当暗物质粒子和自身的反物质粒子发生碰撞，将产生巨大的能量。“悟空”的主要目标就是监测暗物质粒子碰撞后产生的高能粒子，如伽马射线、正电子、反质子、中微子等，并精确测量这些粒子的能谱，间接证明暗物质的存在。

2013年正式启动的中国科学院空间科学先导专项，目前已启动了五颗科学实验卫星的研制工作，除2015年已经成功发射的暗物质粒子探测卫星外，2016年开始还将陆续发射量子科学实验卫星、实践十号返回式科学实验卫星、硬X射线调制望远镜卫星等，开启中国空间科学研究的新时代。

2)FAST望远镜馈源安装成功

射电望远镜是用来“观测”从天空中各个方向发来的电波的一种天文仪器，具有高定向性天线和相应的电子设备。2015年7月23日，我国建设的世界最大单口径球面射电望远镜的重要设备——500米口径球面射电望远镜（FAST）反射面单元面板第一批1000个单元“就位”开始在贵州省黔南进行现场拼装。2015年9月30日，工程进入最后冲刺阶段。截至2015年12月21日，反射面安装近半，被誉为中国“天眼”的FAST已具雏形。

FAST为何选址黔南？

主要原因是喀斯特地貌最接近FAST的造型，工程土石方开挖量最小；其次，喀斯特地区雨水将向地下快速渗透，不会在地表滞留而损坏和腐蚀望远镜；再次，所在区域人烟稀少，方圆5千米半径之内没有一个乡镇，射电望远镜所需的无线电环境十分理想。

3)航天纪念钱币首发，一抢而空追捧热

2015年11月26日，中国人民银行正式发行航天纪念币和航天纪念钞。在正式发行前的线上和线下预约中，航天纪念币和纪念钞引发航天爱好者、收藏爱好者以及普通公众的热烈追捧。2015年11月10日启动预约当天，各大城市的网上预约额度几乎是一抢而空。那么，到底有哪些航天元素登上了纪念币（钞）？

此次发行的航天纪念币，正面和其他正式货币相似，主景图案是国徽，上面是“中华人民共和国”字样，下方刊年号“2015”，一目了然，简单明了。背面以神舟飞船对接天宫一号目标飞行器为主景，体现了载人航天工程在国人心中的重要地位。背景外环自右向左逆时针分别是在中国航天史上占据重要地位的4个航天器：我国首颗人造地球卫星“东方红一号”、执行我国首次载人航天任务的“神舟五号”飞船、我国首颗月球探测器“嫦娥一号”和我国首辆月面巡视器“玉兔”月球车。接着分别是代表中国人千年飞天梦想的嫦娥奔月、抽象表达的地球、执行载人航天发射任务的长征二号F型功勋火箭，代表中国人从地球出发，飞向太空，飞向月球。右下方是和平鸽，并逐渐演变成国旗上的五角星和太空中的恒星，象征着中国航天以和平利用太空为目标。纪念币上镌刻着满满当当的航天元素，既精致秀美又科技感十足，寓意中国航天事业发展的辉煌业绩和光明前景。

航天纪念钞的主色调为蓝色，正面主景图案是神舟飞船与天宫一号交会对接图案，远景是“东方红一号”卫星和“嫦娥一号”月球探测器。背面主景图案由左向右依次为飞禽海东青、“冯如2号”双翼螺旋桨飞机、喷气式客机、中国未来的“天宫”空间站、“嫦娥一号”，象征着中国人从地面飞向空中，又从空中飞向太空甚至遥远的月球的漫漫征程。此次发行的航天纪念钞是新中国成立以来发行的第四套纪念钞，也是首个航天题材纪念钞，无疑具有重要的里程碑意义，体现了中国航天事业发展在现阶段的重大社会影响。

纵观整个纪念币和纪念钞，除象征中国航天事业起步的“东方红”卫星之外，占据主体位置的是我国两大航天工程——载人航天和探月工程，体现了两大工程在我国航天发展史上的重要地位。选择现在这个时机发行航天纪念币（钞），标志着两大航天工程已经获得了阶段性的胜利，并即将提升到一个新的台阶。

在载人航天方面，截至2013年完成神舟十号任务之后，中国载人航天已经突破了天地往返运输、航天员出舱以及交会对接三大关键技术，载人航天事业进入了建设空间站的新的历史阶段。2016年，我国将发射天宫二号空间实验室，并进入空间站研制建设阶段。可以预期的是，中国即将迎来大规模的空间应用阶段，载人航天工程的应用效益将越来越凸显。

探月工程方面，2013年，嫦娥三号成功着陆在月球正面雨海北部的虹湾附近，并释放“玉兔”月球车驶上月球表面，成为阿波罗登月之后人类首个登陆月面的软着陆探测器和月面巡视器。至此，探月工程二期圆满完成。2017年，中国将发射“嫦娥五号”探测器，采集月球样品并返回地球，包括“绕、落、回”三个阶段的中国探月工程将进入第三阶段。月面采样返回势必将引发全球公众的广泛关注，并带来更多的月球科学新发现和创新成果。

航天事业是一项高科技密集的系统工程，是前沿科学和尖端技术的代表，往往给很多人一种高高在上的冷艳感。但这次通过发行航天纪念币（钞），给了航天事业一个接近普通公众、走进千家万户的极好机会。很多朋友在网络抢注预订纪念币（钞）的时候说：希望用航天纪念币（钞）给孩子当压岁钱。如果我们在给孩子包压岁钱的时候，顺便了解一下纪念币（钞）上的航天元素，再给孩子们讲一讲火箭、卫星、飞船等航天故事和月球、火星、小行星和彗星等科学进展，这无疑是一次重要的科普活动。这样的“压岁钱”既能激起孩子们对太空探索的兴趣，点燃他们探索未知世界的梦想和热情，又润物细无声地传播了科学探索的价值，教育下一代的作用在潜移默化中自然而然地完成。

4)中国商业航天迎元年

2015年8月16日，日本著名酿酒商三得利公司将威士忌等六份酒类样品送到国际空间站日本实验舱内，目的是测试失重环境对酒醇熟化的影响，探索太空环境是否能够提高这些酒的口感。数年前，谷歌为了鼓励私人机构投身航天事业，设立总额2亿美元的月球X奖，只要将机器人送上月球表面行驶500米并将视频传回地球，即可获此大奖。在国内，航天育种、太空辣椒炒得风生水起，蒙牛、燕京等企业借助航天提高品牌知名度，百度、腾讯等互联网巨头希望开展或已经开始航天相关业务。

商业航天是航天事业未来发展的蓝海。从2007年开始，全球太空产业以每年6-7%的速度增长，世界商业航天蓬勃发展，从2010年的2616亿美金已经发展到2014年的超过3300亿美元。SpaceX公司已经开始为国际空间站提供货物运输服务，维珍银河公司正在努力为普通人提供太空旅游服务，蓝色起源公司正在研发可重复使用的运载火箭和低轨道飞船，以降低载人航天的成本。

2015年是中国商业航天发展元年。这一年，商业航天在中国正式破冰起航。

2015年9月，经财政部批准，航天科技集团成立了四维商遥公司，致力于为全球用户提供以高时空分辨率和高光谱观测能力的遥感数据服务和系统解决方案。按照计划，将于2016年年底前进行首次发射，2022年左右建成0.5米级高分辨率商业遥感卫星系统。

2015年10月7日，我国第一颗商业高分辨遥感卫星吉林一号组星（1颗光学遥感卫星、2颗视频卫星和1颗技术验证卫星）成功发射升空。依托中科院长春光机所在光学设备研发方面的雄厚积累，吉林一号获得的高分辨率遥感图像分辨率达0.72米，数据质量已经可以媲美快鸟2号。

2015年10月30日，中国卫星应用大会暨中国国际卫星应用技术与设备博览会在北京举行，首届中国商业航天高峰论坛同一天在武汉举行。一南一北的两个论坛，关于卫星、技术、资本、商业、市场的思想和观点正在交汇。论坛上传出的声音，预示着商业航天将在中国快速发展。

然而，要实现商业化航天，卫星成功发射只是事业的起点，要实现卫星星座组网、高效运营，挖掘潜在用户，发挥市场潜力并创造商业价值，后面的道路更长、更艰难、更无迹可寻。对于期待进入商业航天领域的外部企业而言，虽然前景诱人，但这片陌生海域荆棘遍地，只有找准切入点，找到潜在的发力点，才有发展壮大的希望。

为了推动中国商业航天的发展，政府管理部门应及时高效地修订卫星发射、数据分发、市场准入等政策，致力于打开商业航天发展的外部生态链，让民企进入航天上下游领域，参与公平竞争，使他们围绕航天生存。传统航天业应主动迎合商业航天发展的时代潮流，因势利导，在开放中求发展。通过引入外部力量，为传统航天企业带来新思想、新模式，这些既竞争又合作的外部力量，无疑可以促进航天企业的改革和发展。

商业航天的发展，将构建起从飞天梦想到市场价值的完整链条，让中国人的生活更加美好。

5)中国新型火箭研制成功，发射频次再创新高

随着航天运输的需求越来越多样化，传统的运载火箭已经到了不得不更新换代的阶段。当前，世界各航天大国正在致力于研发新一代运载火箭，将采用大量的新技术和新材料，实现降低成本、提高可能性、满足多样化需求的目标。

俄罗斯正在致力于研制安加拉系列火箭（Angara），2014年12月23号，“安加拉-A5”型火箭在普列谢茨克发射，迈出了成功的一步。美国正在研发的新一代重型运载火箭“太空发射系统”(Space Launch System)，运载能力超过130吨，号称是人类历史上最强大的运载火箭系统，在未来的载人登陆火星和载人深空探索中将发挥关键作用。2015年3月11日，“太空发射系统”进行了试验性发射，首次正式发射将于2017年进行。欧洲致力于研发新的阿丽亚娜6型火箭，计划于2020年进行首次发射，2021年发射次数增加到4次，2023年开始年发射次数增加到11次。日本正在研制H-X新一代火箭，通过采用前沿技术，以期实现航天运输的低成本和高可靠。

2015年，中国新一代长征系列运载火箭研制取得了突破性进展。

长征五号：长征五号是中国运载能力最大的火箭，采用液氧液氢燃料，推力大、无污染，能一次将20多吨的大型设备送入轨道，中国航天发射能力将跨上全新的层次。2016年1月5日上午，长征五号重型火箭（合练箭）在新落成的海南文昌发射中心完成相关综合演练，为正式发射进行前期准备和检测。

长征六号：2015年9月20日7时01分，我国在太原卫星发射中心用全新研制的长征六号运载火箭，成功将20颗卫星发射升空，开创了我国一箭多星发射的新纪录。这是我国新一代运载火箭的首次发射，标志着我国运载火箭应用进入新纪元。长征六号运载火箭全长29米，起飞推力1200千牛，具有大推力、高可靠性、高适应性、低成本、无毒无污染等优势。

长征七号：长征七号计划于2016年进行两次发射，2016年4月进行试验性发射，验证火箭载荷能力，2016年中下旬进行第一次正式发射。长征七号采用了先进的助推器与芯级捆绑技术，运载能力将达到近地轨道13.5吨，太阳同步轨道5500千克。长征七号将成为中国未来最主要的运载火箭，80%的发射任务都将使用七号进行，逐步替代现有的长征二号、三号、四号系列。

长征十一号：2015年9月25日9点41分，长征系列火箭第一款固体运载火箭长征十一号在酒泉卫星发射中心成功发射。相比液体运载火箭发射需要20—30天的准备周期，长征十一号固体运载火箭可以在24小时之内实现快速发射。

2015年12月29日0时04分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射高分四号卫星。至此，2015年19次航天发射全部成功，我国航天发射“十二五”任务圆满收官。2016年，我国计划实施20余次宇航发射任务，将实现年宇航发射次数首次突破20次。

2016年发射任务中，15次为重大专项任务或首飞任务。载人航天就将实现长征七号首飞、神舟十一号载人飞船和天宫二号空间实验室的发射任务；北斗导航将完成两颗卫星发射任务，确保区域导航系统稳定运行；高分专项将发射高分三号卫星，完善我国高分辨率对地观测系统；长征五号运载火箭将实现首飞，为探月工程后续任务和载人空间站工程奠定重要基础。

6)结语

探索永无止境。太空探索事业的发展不仅可以拓展我们的知识疆界，满足人类对未知世界的好奇心，而且将极大地提升人类的技术能力，创造全新的商业机会和产业市场。

500年前的大航海时代，人类发现了地球上的新大陆，而中国虽有郑和下西洋的壮举，却失去了争夺海洋国土的大好时机；500年后的今天，人类将进入大航天时代。我们将从地球出发，登陆月球，登陆火星，将人类的足迹踏遍太阳系的各个角落。在这一征程中，中国人决不能再次落后。

纵观世界各国2015年度的太空探索新进展，我们可以发现，近地轨道的载人航天技术已经比较成熟，进入太空的门槛已经显著降低，太空旅游等商业化的载人航天时代已经不再遥远。2015年已经成为事实上的中国商业航天元年。产业界、科技界正在涌起商业化航天和航天商业化的热潮，航天发展正在从完全依靠政府投入转向凸显应用效益和经济效益的新阶段。

月球、火星、巨行星甚至冥王星等太阳系各类天体已经成为各国深空探测的热点，NASA不断发布的科学发现“头条”新闻不时刺激着中国科学家的神经，也刺激着国人对中国太空探索事业的更多期待。

未来二三十年内，人类将实现载人重返月球和建立月球基地，并从月球出发实现人类载人登陆火星，这一科学设想正在从概念、路线图一步步走向工程实践。面对遥遥领先的NASA，作为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家和阿波罗之后第一个实现月球软着陆和巡视探测的国家，中国在太空探索领域还有很大的进步空间和发展前景。

太空探索征途漫漫，前景光明

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