從航天日看航天未來發(fā)展新動(dòng)向

文/ 陳蓉 李揚(yáng) 攝/王磊

▲ 中國(guó)航天大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

2021年是世界載人航天60周年，也是中國(guó)推進(jìn)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要一年。為慶祝第六個(gè)“中國(guó)航天日”，4月23日—26日，2021年中國(guó)航天大會(huì)在江蘇南京召開。本次大會(huì)主論壇以“新起點(diǎn) 新征程 新愿景”為主題，匯聚中外航天界的領(lǐng)軍人士，深入探討新時(shí)代航天發(fā)展新格局、前沿與關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)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(huì)的專題和議程，我們可以挖掘和發(fā)現(xiàn)當(dāng)前航天發(fā)展的新趨勢(shì)、新動(dòng)向。

走向深空：從月球探測(cè)到行星際穿越

深空探測(cè)是人類對(duì)月球及以遠(yuǎn)的天體或空間環(huán)境開展的空間探測(cè)活動(dòng)，是當(dāng)前和未來航天領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)之一。美國(guó)、俄羅斯、歐空局等主要航天國(guó)家和組織開展了對(duì)月球、火星、小行星和太陽的多樣探測(cè)活動(dòng)，未來也有一系列的深空探測(cè)計(jì)劃，美國(guó)的“新視野號(hào)”就在近期達(dá)到距離地球75億公里的距離。我國(guó)也在不斷加快向更遠(yuǎn)深空邁進(jìn)的步伐。

2018年10月，我國(guó)提出了進(jìn)行首次火星探測(cè)、小行星探測(cè)、火星取樣返回以及木星系及行星際穿越探測(cè)4項(xiàng)任務(wù)。

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

▲ 中國(guó)科學(xué)院院士葉培建作《我國(guó)小天體探測(cè)任務(wù)的設(shè)想》報(bào)告

▲ 中科院國(guó)家空間科學(xué)中心主任王赤院士在作《太陽系邊界探測(cè)關(guān)鍵科學(xué)問題》報(bào)告

2028年前后，我國(guó)預(yù)計(jì)開展火星取樣返回探測(cè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的環(huán)繞、著陸、取樣；2029年前后，預(yù)計(jì)開展木星系及行星際穿越探測(cè)，實(shí)現(xiàn)木星系環(huán)繞探測(cè)和木星以遠(yuǎn)行星的飛越探測(cè)；2049年前后，預(yù)計(jì)開展太陽系邊緣探測(cè)任務(wù)，探測(cè)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(jié)構(gòu)、宇宙演化、生命起源等重大科學(xué)問題的探測(cè)與研究。

2021年3月，中國(guó)與俄羅斯聯(lián)合發(fā)布《中國(guó)國(guó)家航天局與俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)公司關(guān)于合作建設(shè)國(guó)際月球科研站的聯(lián)合聲明》。未來中國(guó)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(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭已將我國(guó)首個(gè)空間站核心艙送入預(yù)定軌道，開啟中國(guó)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(dāng)前，人工智能技術(shù)取得了快速發(fā)展，并在航天領(lǐng)域智能化體系的構(gòu)建與智能技術(shù)的應(yīng)用中獲得了廣泛的重視。未來深空探測(cè)、空間智能、低成本航天、智慧火箭等各個(gè)方面都需要更高層次的智能控制技術(shù)。

未來月球及其以遠(yuǎn)的深空探測(cè)活動(dòng)任務(wù)的復(fù)雜性、模式的多樣性和環(huán)境的特殊性，對(duì)人工智能提出了極為迫切的需求，可以預(yù)見，未來深空探測(cè)將呈現(xiàn)天地一體、虛實(shí)共建、人機(jī)協(xié)同的高度智能化。面向深空探測(cè)遠(yuǎn)距離、極端環(huán)境等帶來的一系列挑戰(zhàn)，人工智能技術(shù)將成為以月球/行星駐留科學(xué)探測(cè)與資源開發(fā)利用為主題的未來深空探測(cè)任務(wù)的研究重點(diǎn)。

本次大會(huì)的亮點(diǎn)之一在于設(shè)立了多個(gè)與智能技術(shù)與應(yīng)用相關(guān)的學(xué)術(shù)論壇。

智能控制助推智慧火箭發(fā)展學(xué)術(shù)論壇立足于促進(jìn)中國(guó)航天控制領(lǐng)域智能技術(shù)的交流與發(fā)展，推動(dòng)航天智能技術(shù)的基礎(chǔ)理論原始創(chuàng)新、核心關(guān)鍵技術(shù)突破及工程應(yīng)用推廣。論壇聚焦“智能控制+智能發(fā)展”領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展和工程實(shí)踐，進(jìn)行廣泛學(xué)術(shù)交流與深入研討。智能技術(shù)將使飛行器變得更聰明、更自主，通過學(xué)習(xí)訓(xùn)練，增強(qiáng)飛行器適應(yīng)復(fù)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(dòng)航天技術(shù)發(fā)展”為主題，開拓空間智能自主控制蓬勃發(fā)展的新時(shí)代。可診斷性與可重構(gòu)性設(shè)計(jì)是提高航天器在軌運(yùn)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(lǐng)域的高度重視與廣泛關(guān)注。

航天大數(shù)據(jù)智能處理論壇以“智在長(zhǎng)空牧群星”為主題，圍繞航天領(lǐng)域大數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究開展深入交流，探討未來的發(fā)展方向。隨著我國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的蓬勃開展，航天領(lǐng)域積累了大量的數(shù)據(jù)資源，基于機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)對(duì)航天大數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的處理分析，是挖掘其中價(jià)值的核心手段。對(duì)航天器的研制，運(yùn)行和應(yīng)用均具有重要價(jià)值。

▲ 中國(guó)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(bào)告

▲ 中國(guó)宇航學(xué)會(huì)高級(jí)專家孫為剛在作《暢想地月空間生態(tài)圈》報(bào)告

走向應(yīng)用：通、導(dǎo)、遙構(gòu)建天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)

衛(wèi)星應(yīng)用主要涉及通信、導(dǎo)航、遙感和科學(xué)探測(cè)與試驗(yàn)等方面。我國(guó)構(gòu)建了以通導(dǎo)遙為主體的應(yīng)用衛(wèi)星體系，目前全球在軌運(yùn)行的2000余顆衛(wèi)星中，我國(guó)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(hào)B衛(wèi)星平臺(tái)、東方紅四號(hào)增強(qiáng)型平臺(tái)、全電推進(jìn)衛(wèi)星平臺(tái)、東方紅五號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)等系列衛(wèi)星平臺(tái)，將有力支撐2030年前各類通信衛(wèi)星研制需要。2020年，中國(guó)成功發(fā)射首顆5G互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，正式揭開中國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的序幕。該衛(wèi)星是中國(guó)首顆對(duì)標(biāo)國(guó)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(wù)，彌補(bǔ)現(xiàn)有地面站和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的不足，使移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)覆蓋偏遠(yuǎn)山區(qū)及近海海域和島嶼等地區(qū)，實(shí)現(xiàn)天地一體的立體覆蓋。

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

衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)在森林防火滅火、地震監(jiān)測(cè)、交通導(dǎo)航、船舶服務(wù)等方面得到了廣泛應(yīng)用，后續(xù)還將逐步深度服務(wù)應(yīng)用于民生領(lǐng)域。2020年，我國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)并投入使用。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)向亞太及周邊地區(qū)提供連續(xù)高精度導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)，實(shí)時(shí)定位精度達(dá)到米級(jí)，成為世界第三個(gè)全球?qū)Ш较到y(tǒng)。

遙感衛(wèi)星系列進(jìn)一步完善，已形成氣象、海洋、資源、測(cè)繪、減災(zāi)等衛(wèi)星型譜，光學(xué)成像分辨率優(yōu)于0.5米、雷達(dá)成像分辨率優(yōu)于1米。“高分”重大專項(xiàng)的實(shí)施使我國(guó)空間分辨率達(dá)到亞米級(jí)，光譜分辨率達(dá)到納米級(jí)，形成了以國(guó)家級(jí)綜合應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用、區(qū)域應(yīng)用、應(yīng)急應(yīng)用為核心的多層面衛(wèi)星遙感應(yīng)用、服務(wù)體系，有力支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

我國(guó)已開展面向下一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的論證研究，預(yù)計(jì)到2035年將建成更加泛在、更加融合、更加智能的國(guó)家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系，服務(wù)全球，造福人類！未來，我國(guó)將建成天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信息“實(shí)時(shí)獲取、安全可控、隨遇接入、按需服務(wù)”。

近些年，小衛(wèi)星星座計(jì)劃不斷涌現(xiàn)，我國(guó)也正在開展大型衛(wèi)星星座建設(shè)任務(wù)。未來，隨著小衛(wèi)星星座的建設(shè)和發(fā)展，衛(wèi)星應(yīng)用將進(jìn)一步進(jìn)入大眾消費(fèi)和民生領(lǐng)域，深刻改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活方式。

走向產(chǎn)業(yè)：構(gòu)建地月空間經(jīng)濟(jì)區(qū)

從世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史看，人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)經(jīng)歷了從大陸經(jīng)濟(jì)區(qū)到全球經(jīng)濟(jì)區(qū)的演變。隨著航天、信息、能源等新興技術(shù)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(dòng)使人類社會(huì)正在迎來太空經(jīng)濟(jì)新時(shí)代——地月空間經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

大規(guī)模開發(fā)地月空間，對(duì)于解決人類生存與發(fā)展的問題，踐行人類命運(yùn)共同體，帶動(dòng)科技、經(jīng)濟(jì)、安全的全方位發(fā)展，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合協(xié)同綠色發(fā)展，建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)等方面都具有重要意義。

太空經(jīng)濟(jì)新時(shí)代的到來還將催生新的技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)、市場(chǎng)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)新興業(yè)態(tài)的涌現(xiàn)。立足通訊、導(dǎo)航、遙感，空間科學(xué)探測(cè)與試驗(yàn)，在軌服務(wù)與維護(hù)等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)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(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。除了巨大的經(jīng)濟(jì)效益外，也具有巨大的科學(xué)效益和社會(huì)效益。

探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)，是我們不懈追求的航天夢(mèng)。2021年，我國(guó)進(jìn)入載人空間站在軌建造階段，并致力于將中國(guó)空間站打造成為面向國(guó)際社會(huì)的、開放的科技合作交流平臺(tái)；“天問一號(hào)”將著陸火星進(jìn)行探測(cè)任務(wù)；多顆空間基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)衛(wèi)星發(fā)射，滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技發(fā)展需要……中國(guó)航天必將譜寫新的篇章、創(chuàng)造新的輝煌。