從航天日看航天未來發(fā)展新動向

文/ 陳蓉 李揚 攝/王磊

▲ 中國航天大會現(xiàn)場

2021年是世界載人航天60周年，也是中國推進航天強國建設的重要一年。為慶祝第六個“中國航天日”，4月23日—26日，2021年中國航天大會在江蘇南京召開。本次大會主論壇以“新起點 新征程 新愿景”為主題，匯聚中外航天界的領軍人士，深入探討新時代航天發(fā)展新格局、前沿與關鍵技術領域發(fā)展、高水平開放與合作等重大課題。

通過此次航天大會的專題和議程，我們可以挖掘和發(fā)現(xiàn)當前航天發(fā)展的新趨勢、新動向。

走向深空：從月球探測到行星際穿越

深空探測是人類對月球及以遠的天體或空間環(huán)境開展的空間探測活動，是當前和未來航天領域的發(fā)展重點之一。美國、俄羅斯、歐空局等主要航天國家和組織開展了對月球、火星、小行星和太陽的多樣探測活動，未來也有一系列的深空探測計劃，美國的“新視野號”就在近期達到距離地球75億公里的距離。我國也在不斷加快向更遠深空邁進的步伐。

2018年10月，我國提出了進行首次火星探測、小行星探測、火星取樣返回以及木星系及行星際穿越探測4項任務。

2020年，執(zhí)行我國首次火星探測任務的“天問一號”火星探測器成功發(fā)射；2021年，“天問一號”已成功完成“繞、落、巡”任務中的“繞”，即將實現(xiàn)“落、巡”。2024年前后，我國將開展小行星探測任務，實現(xiàn)近地小行星2016HO3伴飛+取樣，以及主帶彗星133P的伴飛探測，探測小行星及彗星的形貌、表面物質(zhì)成分、內(nèi)部結構，測定小行星及彗星的軌道參數(shù)、形狀大小，測定物理性質(zhì)、化學與礦物成分，并開展小行星樣品分析研究。

▲ 中國科學院院士葉培建作《我國小天體探測任務的設想》報告

▲ 中科院國家空間科學中心主任王赤院士在作《太陽系邊界探測關鍵科學問題》報告

2028年前后，我國預計開展火星取樣返回探測任務，實現(xiàn)對火星的環(huán)繞、著陸、取樣；2029年前后，預計開展木星系及行星際穿越探測，實現(xiàn)木星系環(huán)繞探測和木星以遠行星的飛越探測；2049年前后，預計開展太陽系邊緣探測任務，探測器飛行至距地球150億公里以上的外日球?qū)舆呺H，開展物質(zhì)結構、宇宙演化、生命起源等重大科學問題的探測與研究。

2021年3月，中國與俄羅斯聯(lián)合發(fā)布《中國國家航天局與俄羅斯國家航天集團公司關于合作建設國際月球科研站的聯(lián)合聲明》。未來中國與俄羅斯將在月球南極89°左右建立科研站，這里能提供連續(xù)180天光照，可探索水冰的存在。

載人航天方面，長征五號B運載火箭已將我國首個空間站核心艙送入預定軌道，開啟中國人探索宇宙奧秘、和平利用太空的新征程。

走向智能：從智能控制到智慧航天生態(tài)

當前，人工智能技術取得了快速發(fā)展，并在航天領域智能化體系的構建與智能技術的應用中獲得了廣泛的重視。未來深空探測、空間智能、低成本航天、智慧火箭等各個方面都需要更高層次的智能控制技術。

未來月球及其以遠的深空探測活動任務的復雜性、模式的多樣性和環(huán)境的特殊性，對人工智能提出了極為迫切的需求，可以預見，未來深空探測將呈現(xiàn)天地一體、虛實共建、人機協(xié)同的高度智能化。面向深空探測遠距離、極端環(huán)境等帶來的一系列挑戰(zhàn)，人工智能技術將成為以月球/行星駐留科學探測與資源開發(fā)利用為主題的未來深空探測任務的研究重點。

本次大會的亮點之一在于設立了多個與智能技術與應用相關的學術論壇。

智能控制助推智慧火箭發(fā)展學術論壇立足于促進中國航天控制領域智能技術的交流與發(fā)展，推動航天智能技術的基礎理論原始創(chuàng)新、核心關鍵技術突破及工程應用推廣。論壇聚焦“智能控制+智能發(fā)展”領域技術發(fā)展和工程實踐，進行廣泛學術交流與深入研討。智能技術將使飛行器變得更聰明、更自主，通過學習訓練，增強飛行器適應復雜飛行環(huán)境的能力，確保飛行成功。

空間智能自主控制論壇以“空間智能自主控制推動航天技術發(fā)展”為主題，開拓空間智能自主控制蓬勃發(fā)展的新時代。可診斷性與可重構性設計是提高航天器在軌運行質(zhì)量的有效途徑，可以從系統(tǒng)層面克服航天器控制系統(tǒng)固有可靠性不足、星上資源受限以及在軌故障不可維修等缺陷，目前已引起控制理論和航天器控制工程等領域的高度重視與廣泛關注。

航天大數(shù)據(jù)智能處理論壇以“智在長空牧群星”為主題，圍繞航天領域大數(shù)據(jù)處理的關鍵技術和應用研究開展深入交流，探討未來的發(fā)展方向。隨著我國航天強國建設的蓬勃開展，航天領域積累了大量的數(shù)據(jù)資源，基于機器學習等人工智能技術對航天大數(shù)據(jù)進行了有效的處理分析，是挖掘其中價值的核心手段。對航天器的研制，運行和應用均具有重要價值。

▲ 中國工程院院士魏毅寅作題為《空天飛行器發(fā)展展望——開啟空天飛行探索新征程》的特邀報告

▲ 中國宇航學會高級專家孫為剛在作《暢想地月空間生態(tài)圈》報告

走向應用：通、導、遙構建天地一體化信息網(wǎng)絡

衛(wèi)星應用主要涉及通信、導航、遙感和科學探測與試驗等方面。我國構建了以通導遙為主體的應用衛(wèi)星體系，目前全球在軌運行的2000余顆衛(wèi)星中，我國擁有近300顆，排名世界第二。

通信衛(wèi)星性能大幅提升，已形成了東方紅三號B衛(wèi)星平臺、東方紅四號增強型平臺、全電推進衛(wèi)星平臺、東方紅五號衛(wèi)星平臺等系列衛(wèi)星平臺，將有力支撐2030年前各類通信衛(wèi)星研制需要。2020年，中國成功發(fā)射首顆5G互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，正式揭開中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的序幕。該衛(wèi)星是中國首顆對標國際水平的低軌寬帶通信衛(wèi)星，采用Q/V等通信頻段，具備10Gbps速率的透明轉(zhuǎn)發(fā)通信能力，可通過衛(wèi)星終端及地面站為用戶提供5G通信服務，彌補現(xiàn)有地面站和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的不足，使移動通信和互聯(lián)網(wǎng)覆蓋偏遠山區(qū)及近海海域和島嶼等地區(qū)，實現(xiàn)天地一體的立體覆蓋。

▲ 以“智在長空牧群星”為主題的航天大數(shù)據(jù)智能處理論壇現(xiàn)場

衛(wèi)星導航定位技術在森林防火滅火、地震監(jiān)測、交通導航、船舶服務等方面得到了廣泛應用，后續(xù)還將逐步深度服務應用于民生領域。2020年，我國自主建設、獨立運行的北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)并投入使用。北斗導航系統(tǒng)向亞太及周邊地區(qū)提供連續(xù)高精度導航與授時服務，實時定位精度達到米級，成為世界第三個全球?qū)Ш较到y(tǒng)。

遙感衛(wèi)星系列進一步完善，已形成氣象、海洋、資源、測繪、減災等衛(wèi)星型譜，光學成像分辨率優(yōu)于0.5米、雷達成像分辨率優(yōu)于1米。“高分”重大專項的實施使我國空間分辨率達到亞米級，光譜分辨率達到納米級，形成了以國家級綜合應用、行業(yè)應用、區(qū)域應用、應急應用為核心的多層面衛(wèi)星遙感應用、服務體系，有力支撐國民經(jīng)濟發(fā)展。

我國已開展面向下一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的論證研究，預計到2035年將建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系，服務全球，造福人類！未來，我國將建成天地一體化信息網(wǎng)絡，實現(xiàn)衛(wèi)星信息“實時獲取、安全可控、隨遇接入、按需服務”。

近些年，小衛(wèi)星星座計劃不斷涌現(xiàn)，我國也正在開展大型衛(wèi)星星座建設任務。未來，隨著小衛(wèi)星星座的建設和發(fā)展，衛(wèi)星應用將進一步進入大眾消費和民生領域，深刻改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活方式。

走向產(chǎn)業(yè)：構建地月空間經(jīng)濟區(qū)

從世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史看，人類的經(jīng)濟活動經(jīng)歷了從大陸經(jīng)濟區(qū)到全球經(jīng)濟區(qū)的演變。隨著航天、信息、能源等新興技術的發(fā)展，人類走出地球引力范圍，開展更大空間范圍的資源利用和開發(fā)，大規(guī)模空間開發(fā)和利用活動使人類社會正在迎來太空經(jīng)濟新時代——地月空間經(jīng)濟時代。

大規(guī)模開發(fā)地月空間，對于解決人類生存與發(fā)展的問題，踐行人類命運共同體，帶動科技、經(jīng)濟、安全的全方位發(fā)展，推進產(chǎn)業(yè)融合協(xié)同綠色發(fā)展，建設社會主義現(xiàn)代化強國等方面都具有重要意義。

太空經(jīng)濟新時代的到來還將催生新的技術、產(chǎn)品、服務、市場以及相關產(chǎn)業(yè)，推動新興業(yè)態(tài)的涌現(xiàn)。立足通訊、導航、遙感，空間科學探測與試驗，在軌服務與維護等基礎產(chǎn)業(yè)，推動太空能源、太空旅游、太空醫(yī)療、太空教育、太空制造、太空采礦、太空農(nóng)業(yè)等應用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。除了巨大的經(jīng)濟效益外，也具有巨大的科學效益和社會效益。

探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢。2021年，我國進入載人空間站在軌建造階段，并致力于將中國空間站打造成為面向國際社會的、開放的科技合作交流平臺；“天問一號”將著陸火星進行探測任務；多顆空間基礎設施業(yè)務衛(wèi)星發(fā)射，滿足國家經(jīng)濟建設和科技發(fā)展需要……中國航天必將譜寫新的篇章、創(chuàng)造新的輝煌。