空間探測技術研究分析

孫福玉 許 昌

（山東科技大學地球科學與工程學院，山東 青島266590）

在實現全面復興的新形勢發展下，我國空間探測領域的發展屢獲戰果。近年來，我國在空間探測領域扎實猛進，在空間探測領域，使中國一躍成為世界前列。這些成就離不開千千萬萬的中國科學家艱苦奮斗，他們為中國打開了一扇大門，從此中國便進入了一個新世紀。我國為適應新形勢下空間資源的“爭奪”而制定了超前的發展計劃，加之國家政府對空間科學基金的大力支持，從而我國自然災害防治、航空器制造、空間農業等等領域得到空前發展。新的國際形式下和平發展是主旋律，使得衛星技術、航空航天等趨于軍事民用相結合，共發展的局面。科研人員為使我國趕超發達國家水準而兢兢業業的辛勤付出才有了今天的格局。

1 衛星技術

截至目前, 基于GPS 技術下的全球定位系統、由歐盟研發創建的伽利略衛星導航系統、俄羅斯的“格洛納斯”導航系統和我國的北斗衛星導航系統是公認的四大衛星系統。

目前我國的北斗衛星系統正處于投入應用的關鍵時期。計劃在2020 年前后正式向全球服務。目前15 顆北斗二號和18 顆北斗三號衛星是工程的根基，是系統正常運轉的物質基礎。此外確保衛星能正常運轉也需要人為實時監控衛星狀態并不斷修正軌跡。有以上兩個重要條件搭配上導航系統的芯片便可以進行實際應用。

我國研發的北斗有著相當精確的定位，可以做到對終端的實施調控。此系統有著強大的導航功能，匯報速度大大提高，這也減少了用戶位置不準確造成的生產工作的失誤。此外北斗還支持高分辨率的授時功能和雙向文字發送，人們可以通過北斗進行遠距離通信，這對于國家軍事和民用都著至關重要。

自2000 年起，便是把信息領域推向一個新的高度。國與國之間的軍事較量歸根結底是信息的比拼，掌握信息技術就是獲得戰爭的主動權，通訊衛星是技術的關鍵。通訊衛星的研究得益于信息技術革命，軍用科技的發展大大促進了通訊衛星的發展，遠程精確打擊和遠程指揮作戰系統是戰爭中的有力武器，所以說通訊衛星是“眼睛”一點都不為過。只有在通訊衛星領域趕超等發達國家水平才能使中華兒女安穩屹立于山峰之巔。

在目前的和平年代，空間探測技術逐漸趨于民用，衛星的軍民界限也越來越模糊，通過衛星監測自然災害得到推廣。僅2019 年一年因自然災害造成的經濟損失就高達2644.6 億元。提高我國衛星監測系統的實力刻不容緩，通過氣象預測系統與多種遙感系統相結合實時監測自然災害，通過衛星的超遠距離傳輸，結合文字信息的高速傳輸可大大降低災害的損失。目前我國自主研制的北斗系統已具備此實力，為我國乃至全亞洲穩定發展提供有力保障。

2 深空探測與載人航空

所謂深空探測是指應用人類的勘探設備到達地球外部空間范圍進行勘探。通過嫦娥探月、火星車等航空設備實現，對于小行星帶、彗星可以采取環繞探測技術。我國的深空探測是以月球為主，至今我國探月工程已實現“五步走”逐漸掌握并精通繞月探測的基本技術，成功拍攝月球高清立體影像，之后可在地球上操控設備勘探月球，最終實現了月球軟著陸。

圖2 嫦娥計劃

深空探測的另一大方向為火星勘探。眾所周知，火星的環境與地球如出一轍，有生命的源泉，有萬物的根基。人類猜測如果太陽系里面有其他星球存在生命，那么一定是在火星。所以火星的探測一直是國內外研究的熱門，我國科學家表示，目前中國基本上設計完成了探測軌道，在火星車上配備自主定位移動的功能。同時還掌握了飛行器設備軟著陸的難題，大大確保了設備的安全性和實用性。中國已經為登上火星做足了前期技術支持，相信在不久的未來中國勢必會有突破性的成就問世。

圖3 好奇號火星探測器

20 世紀60 年代以來，宇航員從太空飛行到實現出倉作業，飛行器從交會試驗到精準自動對接，國家從建立空間科學實驗室到開展一系列試驗。所有人都在目睹中國的進步，中國的崛起，中國空間站時代即將到來。一位位宇航員艱辛付出、一位位科學家嘔心瀝血、一位位技術人員辛勤勞動造就了一個不朽的傳奇。中國的飛行器操控精準度超高，深空對接技術實力雄厚。中國的空間設備安全系統位于國際前列，生命系統、探測設備等等硬件支持也全部是中國制造。

目前空間資源是各國都在爭奪的寶貴潛在財富。空間領域直接和國家安全掛鉤，完善空間技術是我國重要戰略目標，是國防必不可少的一方面內容。人才是國家財富，科技是第一生產力，創新是關鍵手段。在空間探測研究上要堅持自主研發，選擇有能力實現的目標穩中求進，切勿心浮氣躁。利用后起優勢，總結前人經驗和成果尋找出失誤原因避免走彎路。加強國內外合作交流共同發展切勿閉門造車。

圖4 中國空間站示意圖

3 空間農業

由于地外空間來自太陽的強激波以及其他宇宙輻射的綜合影響可導致農作物發生基因突變，從而改變植物性狀使其表現出不同的形狀、大小、口味等。這是空間農業興起的根本。農作物空間育種是目前空間農業的主要方向，人們已經利用空間射線引起的基因突變造出多種同源不同類的新型太空作物。

據有關科研成果發現，空間多種原因引起的輻射可導致農作物在分子水平上產生突變, 空間環境下獲得的基因突變型作物與原生型作物在雙螺旋DNA 結構上出現多部位異常。此外有科學家發現因輻射導致農作物發生的基因突變會出現自我修復現象。當農作物被輻射后他的生存時間和輻射程度之間有著正比反比交替出現的現象。此外，低能粒子流也能導致基因發生改變，甚至是染色體的缺失。由此可見，在空間育種中較低能量的宇宙離子也是主要研究對象，其在此領域占據不小的比重。但是由于低能離子很難觀測,研究受限制導致至今關于低能離子進入植物體內引起植物變異的原因還不明確。國內外眾多科學家將其作為科研熱點，并取得不小的成就，相信在不久的將來一定能給人們一明確的答復。

發展至今空間農業給人們帶來收益的同時還帶來了諸多弊端，阻礙了其產業的發展壯大。空間農業由于是基因突變導致，基因的種類，數以萬計，在給人們帶來應用價值的基因發生有益變異的同時是否還會造成其他有害變異還不能做到嚴格把關。導致大多數優良品種得不到人們的認可，由于沒有市場，從而限制了其產量。基因突變還存在著篩選率低的問題，基因突變的概率非常小，有益的變異就少之又少，培育一種優產的農作物需要耗費巨大的財力和物力。

4 結論

空間探測技術的發展代表著綜合國力的水平，優異的衛星導航系統是軍事力量的跨越，同時也是社會發展的動力。通訊衛星的水平直接關乎國家軍事水平，是國家戰略的關鍵一環。處于二十一世紀的信息時代，信息就是眼睛，衛星就是信息的載體。

深空深海深地是國家發展戰略。推進深空探測的研究發展可以搶先一步了解外行星的結構和組分特點。優先研究縮短可到空間資源可利用的時間。載人航空航天是中華民族的偉大夢想，登月在宇宙的發展中無足輕重，對于人類來說全是人類歷史發展一個新紀元。研究火星就是在研究宇宙就是在研究生命的真諦。

高產玉米，高產大豆，太空辣椒等等有利于生產應用的空間培育的農作物正悄悄走進我們的生活，大大縮短育種年限，提高產量和利用價值的高質量作物勢必會改變人們的生活方式。讓我們克服種種困難，實現生活科技化。