中國航天科技活動藍皮書（2019年）（上）

空間瞭望智庫

“探索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢。”在習近平總書記的指引下，2019年中國航天始于夢想、基于創新、成于實干，為探索建立新型舉國體制做出了生動實踐，不斷為人類和平利用太空、推動構建人類命運共同體貢獻更多中國智慧、中國方案、中國力量。

2019年是新中國成立70周年，也是中國航天筑牢建設航天強國堅實基石的攻堅年。中國堅定不移推進航天強國建設，年初以嫦娥四號探測器成功實現人類探測器首次月球背面軟著陸和巡視探測開幕，年末以長征五號火箭成功發射東方紅五號衛星平臺首飛試驗星收官，全年發射運載火箭34次，再次位居世界航天年度發射榜首，其中中國航天科技集團有限公司在世界宇航企業研制發射火箭次數和航天器總質量兩個榜單實現“雙榜”第一。嫦娥四號成功著陸月球背面，長征五號遙三火箭成功發射，長征系列運載火箭發射次數跨越300大關，長征十一號火箭實現中國首次海上發射，北斗三號系統核心星座完成部署，高分對地觀測系統初步構建，中國航天以一系列標志性工程突破、里程碑式科技創新有力地增強了中國科技實力和綜合國力。

中國航天向世界展示了中國風采、中國力量，也收獲了國家贊譽和社會美譽。孫家棟院士獲頒“共和國勛章”，葉培建院士獲“人民科學家”稱號，王永志、高鳳林、徐立平、葉培建、羅健夫等5名個人以及“北斗”、“神舟”、“嫦娥”等3個團隊被授予“最美奮斗者”稱號。習近平主席2020年新年賀詞點贊中國航天科技，嫦娥四號、長征五號、北斗系統等重大項目的成功，顯著地激發了全國人民的民族自豪感和國家榮譽感。

中國航天科技活動的昨天應當揮毫記錄，今天更需奮斗創造，明天必將更加美好。2019年1月，中國航天科技集團有限公司首次發布《中國航天科技活動藍皮書（2018年）》，促進了社會各界了解和認識中國航天事業的發展。2020年1月，空間瞭望智庫接續發布《中國航天科技活動藍皮書（2019年）》，力圖在更廣范圍、更深程度上記錄中國航天科技發展，播揚中國航天科技成就。

一、世界航天發展態勢

各國高度重視航天戰略地位，推進相關戰略部署。2019年，世界格局發生深刻變革，主要航天國家瞄準提升本國綜合競爭力，將航天視作重點發展領域。美國《2020財年國防授權法案》正式生效，授權在空軍部下組建天軍，建設美軍第六個軍種；國防部發布《印太戰略報告》，明確美國在亞太地區的戰略性規劃。俄羅斯深化航天工業管理改革，通過制定法律法規、完善人才隊伍、優化財政管理等多種舉措激發航天活力。法國批準建立航天司令部，日本提出構建太空安全部隊，印度成立國防航天局，紛紛瞄準提升航天能力，保護本國空間資產安全。中國繼續推進航天強國建設，頒布多項政策法規，促進商業運載火箭發展，推進民用遙感數據應用，深化北斗導航、衛星通信與數字交通、港口、民航等行業的融合。

航天發射活動持續高度活躍。2019年，全球實施102次發射任務，居1991年以來第二高位，連續兩年發射次數過百；發射航天器共計492個，創造歷史新高。中國完成34次航天發射，連續兩年位居世界第一，發射航天器總數量居世界第二。其中，中國航天科技集團有限公司（以下簡稱航天科技集團）長征系列和捷龍一號運載火箭共計完成27次發射；研制發射航天器總質量與總數量分別居全球航天器制造商第一和第二位。

航天運輸系統發展成果顯著。重型運載火箭投入使用，美國“獵鷹重型”運載火箭完成2次商業發射服務，中國長征五號遙三火箭成功發射。重復使用技術更加成熟，“獵鷹重型”運載火箭在一次任務中實現3枚火箭助推器同時回收；獵鷹-9火箭第一級實現4次復用，整流罩首次成功回收并復用。中國商業運載火箭取得重要突破，長征十一號運載火箭完成首次海上發射，捷龍一號、雙曲線一號等運載火箭首飛成功。

表1 2019年世界航天發射情況

通信衛星系統向更大規模、更大容量方向并行推進，天地一體化網絡進一步融合發展。2019年，低軌巨型星座進入實質性建設階段，“一網”與“星鏈”星座相繼啟動部署，年度部署數量超過120顆，推動全球競爭態勢加速升級；超大容量衛星引領傳統高軌衛星能力演進，美、歐多個新一代甚高通量衛星系統研制進入關鍵階段，單星容量將突破500Gbit/s；“天地一體、萬物互聯”時代更近一步，多項衛星與地面新一代移動通信網絡（5G）融合研究、試驗與應用計劃穩步實施，持續向全球無縫網絡推進。中國開啟第二代中繼衛星建設序幕；東方紅五號平臺首飛成功，質量、功率、壽命實現跨越式提升。

導航衛星系統加速升級換代。2019年，美國繼續推進GPS系統升級換代計劃，首顆GPS-3衛星即將投入運行，第二顆GPS-3衛星成功發射；俄羅斯基本完成格洛納斯-K系列衛星研制，計劃2025年前完成星座全面更新；中國北斗三號系統核心星座部署完成，全球服務能力不斷提升，向更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系發展。航天仍是一項高風險活動，歐洲伽利略系統在7月發生服務全面中斷事故，衛星導航系統的安全穩定運行引發全球關注。

遙感衛星系統規模與性能穩步提升。2019年，各國加速光學/雷達衛星的升級換代，持續增強成像偵察能力。美國部署新型“鎖眼”衛星，實現立體化偵察能力；加拿大、意大利發射新一代雷達成像衛星，高分辨率寬幅成像能力全面提升；商業微納雷達衛星星座成為新的發展熱點，美國、芬蘭已開始大規模星座部署。中國高分辨率對地觀測系統即將全面完成建設，2019年成功部署亞米級光學立體測繪衛星高分七號；商業衛星遙感活動日益活躍，正在構建融合光學、微波、視頻等能力的高分辨率星座。

新型載人飛船取得突破，載人月球探測計劃加速推進。2019年，美國近地軌道載人航天商業化取得階段性成果，“載人龍”飛船、“星際客船”等新型商業載人飛船相繼開展無人飛行試驗，預計2020年投入服務。美國提出在2024年載人重返月球，計劃2020年開展阿爾忒彌斯-1任務，月球“門戶”空間站、著陸器等系統研制工作也快速推進。中國空間站系統核心艙轉入正樣研制，計劃2022年前后完成建造；空間站應用項目有序推進，正式發布聯合國/中國圍繞中國空間站開展空間科學實驗的第一批項目入選結果。

深空探測聚焦月球，同時兼顧多類目標。2019年，中國、以色列和印度分別開展月球著陸探測。嫦娥四號成功實現全球首次月球背面軟著陸，玉兔二號月球車工作時間超過300天，成為人類在月面工作時間最長的月球車。以色列發射全球首個私人月球著陸器，印度發射月船-2探測器，但兩國月面軟著陸嘗試均未獲成功。此外，世界各國在軌的多個深空探測器持續取得新的突破，美國“帕克太陽探測器”抵近太陽開展探測，“新視野”探測器飛越太陽系柯伊伯帶天體“天涯海角”，隼鳥-2探測器完成小行星采樣并開始返回地球。

空間科學探測能力持續補充完善。天文觀測、天體物理學等研究領域補充新型系統，增進人類對地球和宇宙的認知。俄德聯合研制發射新型X射線天文觀測望遠鏡，開展星系團、黑洞和暗物質研究；美國發射研究地球電離層變化的新衛星，揭示太陽對地球生態的影響。中國太極一號、天琴一號衛星相繼發射，實現空間引力波探測計劃的重要突破；“慧眼”衛星取得多項突破性觀測成果，推進人類科學研究發展。

二、中國航天發射活動

2019年，中國航天發射活動繼續取得重大突破。全年共執行34次發射任務，發射81個航天器，其中所屬中國航天器76個，國外航天器5個。

長征系列運載火箭累計開展323次發射任務，成功將超過500個航天器送入預定軌道，發射航天器數量占中國發射總數量的93.1%，發射航天器質量占中國發射總質量的98.7%，是中國航天的絕對主力運載火箭。在2019年的34次發射任務中，長征系列運載火箭承擔了26次，其中包括長征五號遙三火箭成功發射、長征十一號首次海上發射等重要成績。長征系列運載火箭先后有17型基礎級火箭和5型上面級投入使用，具備發射低、中、高不同軌道、不同類型載荷的能力，運載能力、發射頻度、成功率、入軌精度和適應能力均達到世界一流水平。此外，捷龍一號、快舟一號甲、雙曲線一號、OS-M1等商業運載火箭也取得里程碑突破，商業發射服務進入發展快車道。

2019年，中國航天重大工程和專項穩步推進，大幅提升航天技術與應用能力；航天器研制機構數量逐漸增長，研制能力穩步提升。其中，航天科技集團發揮了主力軍的關鍵作用，推動了中國航天重大工程的有效實施，2019年研制發射的航天器質量占中國研制發射航天器總質量的91.7%。

表2 2019年中國運載火箭發射情況

表3 2019年中國航天器研制發射情況

北斗二號衛星導航系統圓滿收官，北斗三號系統核心星座部署完成。2019年成功發射10顆北斗導航衛星，包括1顆北斗二號衛星和9顆北斗三號衛星。5月17日，長征三號丙運載火箭發射北斗衛星導航系統第45顆衛星，標志著北斗二號衛星導航系統圓滿收官。北斗三號系統全球覆蓋和服務能力進一步完善，所有MEO衛星完成組網，標志著北斗三號系統核心星座部署完成。北斗衛星導航系統連續穩定運行，服務能力穩中有升，規模化、產業化、國際化應用再上新臺階，國際合作走深走實，助力實現“中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗”發展目標。

高分辨率對地觀測系統重大專項穩步推進。2019年，3顆高分系列對地觀測衛星成功發射，其中高分七號衛星是中國首顆亞米級光學立體測繪衛星，實現了跨越式發展；高分十號、十二號衛星能夠提供亞米級微波遙感能力。高分專項使中國具備各類高分辨率數據自主獲取能力，大幅提升中國的對地觀測水平。截至2019年底，中國累計發射了15顆高分衛星，高分數據已廣泛應用于國民經濟建設和社會發展的各領域。

綜合對地觀測能力持續增強。2019年，中國研制并發射了多顆對地觀測衛星，資源一號02D星能夠實施中等分辨率、大幅寬高光譜成像；中巴地球資源衛星04A星是中巴兩國合作研制的第6顆地球資源衛星，可滿足中巴兩國用戶在國土資源、應急管理、城市規劃等多個領域的多光譜成像需求；天繪二號01組衛星有力服務于地理信息測繪等領域；云海一號02星能夠用于大氣海洋環境要素探測、空間環境探測、防災減災和科學試驗等領域；捕風一號A/B衛星是中國首顆利用衛星導航信號探測海面風場的衛星，對臺風預警、防災減災具有重要意義。

通信衛星系統開啟更新換代。2019年，中國成功發射新一代中繼衛星首星天鏈二號01星，天鏈二號衛星能夠與天鏈一號衛星系統相互兼容，傳輸速率、服務數量、覆蓋范圍等性能大幅提升。天通衛星商業應用加速，填補了中國自主衛星移動通信系統的空白，大幅提升了中國天基通信基礎設施水平。2019年12月，東方紅五號衛星平臺首飛試驗星實踐二十號衛星發射入軌，填補了中國大型衛星平臺型譜的空白，將滿足中國未來大容量衛星應用需求。

三、中國航天科技創新

（一）空間基礎設施

東方紅五號衛星平臺開展在軌驗證。基于東方紅五號衛星平臺的實踐二十號衛星發射入軌，東方紅五號衛星平臺是中國自主研發的新一代大型地球同步軌道衛星平臺，采用創新設計理念，實現了智能化自主運行管理，采用桁架式主承力結構、多模式電推力器、可展開熱輻射器、二維二次展開半剛性太陽翼、大功率電源控制器等多項新技術，發射質量達8～9噸，載荷承載能力達1.5～1.8噸，整星功率28kW以上，具備120路以上轉發器和14副天線的布局能力，設計壽命長達16年，具有高承載、高功率、高熱耗、高控制精度的特點，達到國際領先水平。

亞米級立體測繪技術取得突破。高分七號是高分系列衛星中測圖精度最高的科研型衛星，搭載了雙線陣立體相機、激光測高儀等有效載荷，突破了亞米級立體測繪相機技術，可實現1：10000比例尺衛星立體測圖，大大提高了中國高分辨率立體測繪圖像數據的自給率。

導航信號微波遙感技術在軌應用，實現海面風場探測。捕風一號搭載全球導航衛星系統反射信號（GNSS-R）相關載荷開展海面風場監測。通過多顆衛星協同觀測，可以實現更大范圍、更高精度甚至準實時的全球海面風場監測，能夠應用于海洋/陸地遙感、大氣探測和電離層監測，并服務于“一帶一路”沿線國家的氣象保障和防災減災。

（二）載人航天

天宮二號空間實驗室受控離軌。2019年7月19日，天宮二號空間實驗室受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域。天宮二號空間實驗室設計在軌壽命2年，實際在軌飛行超過1000天，任務期間驗證了航天員中期駐留、推進劑在軌補加等關鍵技術，為建造和運行空間站奠定基礎。天宮二號受控離軌是繼天舟一號后，中國第二次實施大型航天器受控離軌，體現了中國履行國際責任的航天大國擔當。

空間站系統核心艙轉入正樣研制。目前，空間站研制建設穩步推進，主要系統關鍵技術攻關已經完成，全面邁入載人航天工程的“第三步”空間站研制建設階段，各系統正在按計劃開展初樣、正（試）樣研制及試驗。中國空間站工程以建成國家級太空實驗室為目標，力爭在科學和技術上取得重大突破，為人類文明進步做出重大貢獻，計劃2022年前后完成空間站建造并開始運營，基本構型包括天和核心艙、問天實驗艙Ⅰ和夢天實驗艙Ⅱ。

（三）月球和深空探測

嫦娥四號取得重要科學成果。嫦娥四號探測器順利實施世界首次月球背面軟著陸，完成了中繼星鏈路通信、有效載荷開機、兩器分離、兩器互拍、巡視器休眠及喚醒等任務，探月工程取得“五戰五捷”。科學探測方面，嫦娥四號發現月幔源物質的初步證據，成為國際月球探測領域的一項重大發現。此外，國際天文學聯合會批準了嫦娥四號著陸點及其附近共5個月球地理實體命名，分別為天河基地、織女、河鼓、天津和泰山。

探月工程四期相關規劃公布。探月工程按照“繞、落、回”三步走的規劃實施，后續的嫦娥五號計劃在月球正面取樣返回，完成第三步。嫦娥四號是探月四期的首次任務，其后還規劃論證了三次任務：嫦娥六號計劃在月球南極采樣返回，嫦娥七號計劃開展月球南極資源詳查，嫦娥八號持續深化月球科學探測與應用，并進行相關關鍵技術月面試驗，為構建月球科研基地做前期探索。

首次火星探測任務著陸器懸停避障試驗圓滿完成。航天科技集團在地外天體著陸綜合試驗場成功模擬了著陸器在火星環境下懸停、避障、緩速下降的過程，對其設計正確性進行了綜合驗證。中國首次火星探測任務計劃于2020年擇機實施，目標是通過一次發射任務，實現火星環繞和著陸巡視，開展火星全球性和綜合性探測，并對火星表面重點地區進行精細巡視勘查。

（四）科學和技術試驗

“雙超”衛星平臺技術驗證成功，大幅提高星上載荷穩定度。“雙超”衛星平臺采用“磁浮控制”技術，為星上載荷打造“云臺”，使載荷在電磁力作用下懸浮在衛星中，隔絕載荷與衛星的物理接觸，消除衛星微抖動的干擾，實現了“超高指向精度、超高穩定性”，衛星載荷的指向精度和穩定度提升了2個數量級。

首個衛星離軌帆驗證太空垃圾清理技術。航天科技集團研制的金牛座納星成功發射，衛星采用了中國首個標配式衛星離軌帆裝置，旨在驗證薄膜帆高效收攏和在軌展開技術，并實測離軌效果。衛星采用了先進的微米級薄膜折疊收攏技術，薄膜帆展開面積2.5平方米，能夠收攏成高爾夫球大小的模塊，展收比達到了國際一流水平。薄膜帆不占用小衛星的自身包絡，可加裝至各類成熟的小衛星平臺，實現了標配化設計理念，能夠有效減緩空間碎片，避免廢棄航天器成為太空垃圾。

空間引力波探測技術開展在軌驗證。航天科技集團研制的天琴一號衛星成功發射，該衛星是“天琴計劃”的首顆衛星，主要目標是構建高精度空間慣性基準，驗證無拖曳控制等關鍵技術，能夠為未來空間引力波探測項目奠定技術基礎。此外，空間科學（二期）戰略性先導科技專項首發星太極一號完成了空間引力波探測所需載荷和衛星主要關鍵技術的在軌驗證，包括高穩定激光器、超高精度干涉儀、高靈敏度引力參考傳感器、無拖拽控制技術、微牛級微推進技術、超穩超靜航天器等，標志著太極計劃“三步走”的第一步任務目標成功實現。

空間天文觀測取得重大科學突破。中國利用首顆硬X射線調制望遠鏡衛星“慧眼”進行系列觀測，在軌運行2年多期間開展各類觀測1000余次，獲得科學數據29Tbit，取得了多項重要科學成果，包括首次觀測到中子星X射線雙星在流強位于特定值時吸積盤狀態的突然變化，驗證了光的輻射壓導致吸積盤結構突變這一已提出近半個世紀的理論；在人類發現的第一個宇宙X射線源天蝎座X-1中，發現了迄今最高能量的千赫茲準周期振蕩；首次觀測到中子星表面單個熱核暴的X射線光子“陣雨”對溫度高達幾億度高溫電子冕的快速冷卻現象。“慧眼”衛星將對黑洞系統準周期振蕩現象研究的能量上限從30keV提高到100keV，開啟了研究黑洞系統的新窗口。

（五）航天運輸系統

長征五號遙三運載火箭成功發射。2019年12月27日，長征五號遙三火箭成功將實踐二十號衛星送入預定軌道。長征五號運載火箭是中國目前運載能力最大的新一代運載火箭，具備近地軌道25噸級、地球同步轉移軌道14噸級的運載能力，大幅提升中國進入空間能力。長征五號在2017年7月發射失利后，采取了一系列重要改進措施，此次任務對長征五號改進措施的有效性、全箭技術狀態及飛行可靠性進行了驗證，為后續開展載人空間站建設、探月工程嫦娥五號任務及首次火星探測任務等打下了堅實基礎。

海上發射技術試驗取得圓滿成功。海上發射具有靈活性強、能夠低緯度發射等優點。2019年6月，長征十一號以民用船舶為發射平臺，在黃海海域成功實施“一箭七星”發射，這是中國首次在海上開展運載火箭發射技術試驗，實現了“航天+海工”技術融合，突破海上發射穩定性、安全性、可靠性等關鍵技術，探索了海上發射管理模式，驗證了海上發射能力。

基于柵格舵系統的一子級落區控制技術取得突破。2019年11月，長征四號乙運載火箭的發射任務成功驗證了基于柵格舵系統的火箭一子級落區控制技術。柵格舵系統可以使一子級落區范圍縮小85%以上，極大改善落區的安全，有助于履行社會責任和發展綠色航天，同時為后續可重復使用運載火箭的研制奠定堅實的技術基礎。

重型運載火箭發動機關鍵技術攻關取得突破。航天科技集團圓滿完成500噸級液氧煤油發動機渦輪泵、燃氣發生器及配套組件的聯動試驗，驗證了發生器-渦輪泵組件方案的可行性，實現了從起動、初級、主級到關機的平穩過渡，為后續進行發動機整機試車等研制工作奠定基礎。此型發動機為中國正在研制的最大推力火箭發動機，未來將應用在長征九號重型運載火箭上，支撐后續大型空間活動、載人登月及深空探測計劃的實施。