2020中國航天：超級年交出亮麗答卷

文/ 楊詩瑞

2020年是“十三五”收官之年，也是我國建設航天強國、創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，北斗全球衛星導航系統建設完成，高分專項圓滿收官，探月三期順利開展；多個領域實現創新超越，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，載人空間站建設邁出關鍵步伐。

從長五、北斗，到天問、嫦娥，中國始終堅定不移地推進航天強國建設，不斷創造航天事業新的輝煌成就，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。

航天發射

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

▲ 中國航天發射開門紅 肖國軍攝

航天發射活動持續活躍。2020年我國共執行39次發射任務，發射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。發射次數位居世界第二，長征系列運載火箭累計發射次數達到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行了首飛。長征五號乙火箭是在長征五號的基礎上研制，主要用于發射中國空間站組件等重大航天發射任務。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射任務。

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

火箭重復使用關鍵技術取得突破。9月21日，長征四號乙火箭在酒泉發射升空，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。這是國內運載火箭首件重復使用的箭上產品，也是后續發展垂直起降重復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發動機熱試車成功，火箭發動機重復使用取得關鍵里程碑。

火箭發射技術不斷優化成熟。在新火箭、新技術不斷發展的同時，現有主力火箭也在優化流程，提升性能。長二丁火箭通過改變運輸方式、合并重復測試項目，減少了工作時間和保障人員數量，更加適應高密度快速發射。長四乙火箭首次使用四點式連接解鎖裝置和精準落區控制技術，改善衛星升空環境，解決落區安全性問題。長征三號乙火箭在飛行控制系統軟件中加入故障辨識和重構單元，實現火箭在飛行過程中的故障檢測，向智慧火箭方向發展。

▲ 長十一火箭首次海上應用性發射

應用衛星

2020年，以北斗系統和高分專項收官為標志，中國應用衛星系統建設取得重大進展，全面建成全球導航和綜合對地觀測體系，衛星通信和天基互聯網快速發展，逐漸構建起自主開放、安全可靠、長期連續穩定運行的空間基礎設施，為推進科學發展、轉變經濟發展方式、鞏固國家安全提供重要支撐。

北斗系統和高分專項圓滿收官。6月23日，北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星發射升空，至此北斗三號30顆組網衛星全部到位，星座部署全面完成。自1994年工程立項，經過幾代北斗人不懈努力，北斗系統覆蓋區域不斷擴大，性能不斷提升，應用推廣取得長足發展，廣泛服務于國防、社會、經濟各個領域。

8月20日，我國高分辨率對地觀測系統高分七號衛星正式投入使用，標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”一體化的先進設計理念，統籌建設地面系統、應用系統，并與其他遙感衛星緊密結合，實現了高低軌搭配、光學和SAR結合、詳查和普查并行的“天網”布局，具備全天候、全天時、全球對地觀測能力，大幅提高了國產高分辨率遙感數據的自給率，極大促進了我國空間信息產業快速發展。

綜合對地觀測體系持續完善。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組衛星，星座數量增至25星，進入高速組網階段。資源三號03星發射成功，與資源三號01、02星和高分七號衛星組網運行，為我國測繪業務提供穩定的衛星數據源。海洋一號D星發射入軌，與海洋一號C星組成我國首個海洋民用業務衛星星座。海洋二號03星發射升空，與在軌02星和明年發射的04星組網，將構建起全球首個海洋動力環境觀測網。環境減災二號A、B星入軌，與高分一號、六號協同組網，首次實現不同環境減災衛星項目間的融合協同。

▲ 高分衛星助力抗洪搶險

▲ 高分七號衛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、高分十三號衛星、高分多模衛星、遙感三十號06組、07組衛星依次發射，共同構建起綜合對地觀測衛星體系，服務于國家社會各個領域。

通信衛星系統發展迅速。通信技術試驗衛星五號發射升空，主要用于衛星通信、廣播電視、數據傳輸等業務，并開展高通量技術試驗驗證。我國首個Ku頻段“高通量寬帶衛星通信系統”首發星亞太6D發射入軌，容量高出常規通信衛星數十倍，將為亞太區域用戶提供優質、高效、經濟的全地域、全天候衛星寬帶通信服務。天通一號02星發射升空，與01星組網運行，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、全天時穩定可靠的語音、短消息和數據通信服務。

▲ 長四乙成功發射海洋二號03 星

天基物聯網星座加快部署。“行云二號”01星、02星順利入軌，行云工程α階段示范建設工程任務完成，β階段小規模組網已經啟動，將建成低軌窄帶物聯網星座，實現全球范圍內物聯網信息的無縫獲取、傳輸與共享。天啟星座05、10、11星發射，在軌業務衛星達到9顆，是我國首個組網提供數據服務的低軌衛星物聯網星座，將滿足電力物聯網、礦山水文監測、海洋牧場、智能集裝箱、生態環境監測、森林防火等應用場景數據通信需求。

深空探測和載人航天

深空探測引領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的跨越式發展。2020年，嫦娥工程和火星探測的創新突破，帶動我國航天多個領域從并跑到領跑，為建設航天強國夯實根基。

嫦娥四號繼續前行。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。嫦娥四號實現人類首次月背軟著陸，在月背巡視區形貌和礦物組份、月表淺層結構、月基低頻射電天文觀測等方面取得大量原創性成果，為月球科學研究做出重大貢獻。

嫦娥五號成功采樣返回。嫦娥五號任務順利實施，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最復雜、技術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移、地球大氣高速再入等關鍵技術，完成探月工程“繞、落、回”三步走任務目標，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“繞”“落”“巡”三大任務，即環繞器在軌開展環火星探測，著陸器降落火星表面進行原地探測實驗，巡視器在火星地表巡視探測。天問一號將在2021年2月抵達火星，在火星地貌與地質探測構造、土壤特征與水冰分布、物質組成、磁場等方面開展科學研究。

我國首個深空天線組陣系統建成。我國首個深空天線組陣系統在西安衛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中。系統的探測距離和接收靈敏度較現有設備大幅提升，為執行各類深空探測任務提供有力支持。

“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鏡通過調試驗收，正式開放運行，成為全球最大、最靈敏度的射電望遠鏡。“中國天眼”靈敏度是世界第二大射電望遠鏡的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，將幫助科學家發現全新的未知世界，全面拓展人類的宇宙視野。

▲ 亞太6D衛星 鄧燁晨攝

▲ 中國天眼

▲ 龍蝦眼X射線探測衛星

載人航天工程“第三步”任務啟動。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射場點火升空，拉開載人航天工程“第三步”任務序幕。我國載人航天工程已經全面轉入空間站建造的任務準備階段，未來兩年將進行11次發射任務，發射天和核心艙、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，解決較大規模、長期有人照料的空間應用問題。

空間科學與技術試驗

2020年，我國發射多顆空間科學與技術試驗衛星，覆蓋星間激光通信、空間環境探測、重力與大氣測量等領域，推動前沿科技發展。

突破星間激光通信關鍵技術。星間激光通信利用激光束作為載波在空間進行信息傳遞，傳輸速率高、抗干擾能力強、終端體積小、質量輕，可大幅降低衛星星座系統對地面網絡的依賴。“行云二號”01星、02星之間完成建鏈流程完整、遙測狀態穩定的雙向通信，實現我國衛星星間激光通信零的突破。

發射首顆應用仿生技術的空間科學探測衛星。南京大學天文與空間科學學院領銜多家科研院所，歷時五年研制并成功發射“龍蝦眼X射線探測衛星”。這是國際上首顆應用新型龍蝦眼仿生技術的空間科學探測衛星，具有大視場、體積小、重量輕、易于集成等優點。衛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，并對X射線能段上的暗物質信號進行深度探測。

發射首顆重力與大氣科學測量衛星。清華大學研制發射清華科學衛星，用于開展低軌大氣密度和重力場聯合探測，衛星可獲取厘米級精密定軌數據，實現高精度大氣密度與重力場測量，建立我國自主的空間力學環境模型。同時，這次任務也將在軌驗證我國重力衛星技術數十年來的理論研究成果。

多類型技術試驗衛星和微納衛星開展在軌試驗。2020年先后發射了新技術試驗衛星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試驗，試驗六號02星，開展空間環境探測及相關技術試驗。軍事科學院發射軍科一號多功能試驗衛星，將在軌對通信、導航、遙感等新技術進行試驗驗證。

浙江大學發射皮星三號A星，將對多模式測控應答機、星載綜合電子系統等皮納衛星技術進行在軌試驗。國防科技大學發射的天拓五號衛星，屬于微納型試驗衛星，主要任務是開展新一代星載船舶自動識別系統信號接收、星載航空目標廣播式自動相關監視系統信號接收以及甚高頻數據交換系統、數據搜集系統、新型電推進系統、微型控制力矩陀螺、50公斤級通用化微納衛星平臺等新技術驗證。

民營航天

▲ 行云二號01、02星激光通信模擬圖

2020年4月，國家發改委明確“新基建”范圍，商業航天正式納入其中，在政策扶持和資本助推下，中國民營商業航天蓬勃發展，高效推動新興技術普及應用，在火箭發射、衛星通信、航天產業等領域取得重要進展。

民營商業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”商業運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射，將載荷精確送入預定軌道。“谷神星一號”是星河動力公司自主設計的四級固體運載火箭，一二三級采用固體發動機，四級為先進液體上面級，500千米太陽同步軌道運載能力300千克。這是中國民營商業火箭首次進入太陽同步軌道，是中國商業航天的又一次重大突破。

開展我國首次低軌衛星互聯網5G通信試驗。銀河航天公司首發星發射成功，該衛星是我國首顆通信能力達到24Gbps的低軌寬帶通信衛星，是民營公司生產的唯一的寬帶互聯網衛星，在國際上第一次驗證了低軌Q/V/Ka等頻段通信，并實現我國首次低軌衛星互聯網5G通信試驗。

火箭重復使用技術取得進展。星際榮耀公司完成可重復使用火箭雙曲線二號的反向風洞測力試驗，使用柵格舵技術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。“天梭一號”試驗箭開展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用奠定基礎。

啟動建設航天產業基地。南通開工建設銀河航天衛星智能超級工廠，打造新一代衛星研發及智能制造基地，將帶動長三角地區航天、通信、互聯網等產業深度融合發展，加速推動衛星互聯網建設和產業發展進程。唐山九天微星衛星工廠開工，將于2021年年初建成投產，實現年產100顆以上百公斤級衛星的產能。南沙和簡陽均啟動建造商業火箭研發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、試驗、總裝及測試，重點發展智能制造裝備和航天裝備產業。

▲ 雙曲線二號火箭結構圖

回首2020，中國航天事業快速發展，取得了一系列標志性工程突破、里程碑式科技創新，有力增強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，天基物聯網顯著增強，中國航天將開啟更高質量、更高效率、更高效益發展新征程，為建設航天強國，實現中國夢而不懈奮斗。