本文目录一览：
2021年，我国在航天影城的最新成就2021年，我国在航天影城的最新成就有哪些？
出品：科普中国
制作：太空精酿
监制：中国科学院计算机网络信息中心
2021年，中国航天又迎来了突飞猛进的一年，在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。今天我们就来“盘一盘”这一年以来中国航天取得的十大成就吧。
1、天上有“宫阙”：中国正式进入空间站时代
2021年4月29日，中国空间站天和核心舱成功发射升空。随后，它先后与天舟二号和三号货运飞船、神舟十二号和十三号载人飞船对接，共计6名航天员先后入驻，标志着中国航天正式进入空间站时代。按照预定计划，天宫空间站还会在2022年迎来两个实验舱和数次天舟/神舟对接任务，从而完成全部建设。
△天宫空间站示意图（图片来源：人民日报）
遥想1992年9月21日，中国载人航天工程方才正式起步。29年的不懈探索，让“长征”、“神舟”、“天舟”和“天宫”等一系列浪漫的名字逐渐变成现实。如今，中国终于要拥有自己的“天上宫阙”，“天神”航天员们自由天地往返，让中华文明古老的飞天神话从梦想照进现实！
2、天上有“神仙”：空间站应用达到新高度
建设空间站是人类载人航天技术发展到一定程度后才出现的里程碑事件，是人类工业文明的巅峰之作。它能促进航天、甚至很多相关制造业的发展，是任何一个航天大国技术发展的必经之路。
天宫空间站，不仅工程意义显著，对于提升我国整体科学技术水平有着重要意义。相比较此前载人航天任务主要为实现技术的逐个突破，天宫空间站则到了技术投资“大丰收”的阶段，更强调科学探索与实际应用价值，打造我国探入宇宙的“太空实验室”。因此，天宫运行第一年也见证了我国载人航天和科学应用事业的突飞猛进。
△神舟十二号航天员圆满完成首次出舱活动（图片来源：载人航天办）
例如，天宫空间站的航天员们已经实现了四次高难度的出舱行走，每次持续时间6-8小时，远长于2008年神舟七号实现的20分钟出舱行走突破。并且王亚平也迈出了中国女性进入太空的“第一步”。目前，翟志刚、王亚平和叶光富正驻留太空，他们预计工作约六个月时间，必将打破中国航天员最长滞空纪录。
此外，空间站还实现了快速交会对接、径向对接等多项技术突破，大大增强了相关技术性能。在具体应用方面，空间站的科学实验类型和数量也将远超此前所有任务的总和。在航天科普方面，天地互动的“太空课堂”也在数以亿握游计的学生脑中埋下了航天的种子。
3、祝融号“下凡”：中国火神踏上火星
2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功地降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现了中国航天史无前例的重大突破：天问一号，成为中国首颗人造火星卫星；祝融号，成为中国首个火星巡视器（火星车）。祝融，源于中国古老神话中“火神”的名称，成功踏上了火星！
△祝融号与着陆平台由分离相机拍摄的火星合影（图片来源：国家航天局）
目前祝融号已经超出了预定的三个月工作时间，仍在火星正常工作。它已经行驶了超过1400米，每一步都是中国航天在火星探测史上的新纪录。祝融号也在源源不断向地球发送揭示火星奥秘的各类科研数据，还成为了国际科研合作的典范，与欧空局火星快车任务进行在轨通信中继测试，实现了中欧在火星的“太空握手”。
4、羲和号升空，中国进入探日时代
2021年10月14日，我国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星悄拿“羲和号”。它的重要使命是研究人类这唯一可以依靠的宝贵恒星——太阳，深入了解它的磁场起源和演化、高能粒子的加速和传播启皮搭等重要物理过程，让我国正式迈入探日时代。
△羲和号探日艺术效果图（图片来源：人民日报）
羲和是中国古代神话中太阳神之母的名字，用这个如此特殊的名称形容一个探求太阳起源的卫星可谓浪漫无比。除此之外，另一太阳神话的主角“夸父”也在酝酿之中，它将是个24小时面对太阳的太阳天文台，为我们揭示太阳的一举一动。
羲和探日，夸父追日，是中国航天对太阳研究过程中撰写的新神话。
5、万水千山只等闲，长征火箭发射突破纪录
2021年，中国火箭共计实现了55次发射，不仅位列世界第一，也助力人类航天突破了史上最高火箭发射纪录。其中，长征系列火箭发射次数突破400，全年实施48箭、103颗航天器，发射任务创年度新纪录。
△中国现役最强火箭长征五号（图片来源：Tea-tia）
长征系列运载火箭，从第1枚到第100枚，用了37年；到第200枚，又用了7年；到第300枚，用了4年多；而到第400枚，仅用了2年多。在2021年的密集发射任务中，两次发射最短间隔仅4个多小时，更是实现了7天内密集实施4次任务的连战连捷。随着数量的快速提升，所发射的载荷质量和数量也在攀升，这些都是中国航天突飞猛进的最直接证明。
长征火箭的名字来自毛泽东著名的《七律·长征》一诗，写于1935年10月，当时长征并未完全结束。该诗描述了长征期间红军不畏艰难、勇往直前的精神，最著名的一句是开头“红军不怕远征难，万水千山只等闲”。在未来，长征依然会继续行进！
6、长七甲归来，长征火箭历史性扩容
在经历了初次发射的挫折后，长征七号甲（A）火箭终于在2021年3月11日王者归来，并在12月23日再立新功！长征七号甲火箭是在长征七号的基础上扩展而来，吸收了金牌火箭长三乙的优点，实现了三级半构型。长七甲整箭完全使用无毒安全推进剂，专注于高轨任务，它的运力、尤其是同步转移轨道运力一下增加到7吨级，填补了我国地球同步转移轨道5.5吨～7吨之间运载能力的空白。
△长征七号甲火箭发射前近景（图片来源：航天科技集团）
长七甲采用“通用化、系列化、组合化”设计理念，很容易实现批量生产和高密度发射。它还首次测试了Ka频段6M卫星数据天基测量技术，直达天链中继卫星，大幅减少了对远望号航天测量船的依赖，也必将逐渐开启长征火箭遥测的新时代。
7、太空烽火台，“天链”链接天地
地球自转对于航天任务的遥测是个巨大的阻碍，当航天器不能被地面和海上遥测站观测到时，就会进入通信盲区。为此，我们的解决方案是在35786千米高的赤道上空，搭建一条链接天地的信号中继通路，犹如“太空烽火台”一般，让信息交互畅通无阻进行。
△“天宫课堂”顺利进行的背后是天链系列卫星保驾护航（图片来源：央视）
中国的中继卫星通信系统，其名为“天链”。经过了若干年的建设，天链一号系统终于在2021年7月6日正式收官。与此同时，天链二号系统也已经陆续发星，并在此前基础上进行一系列的升级。学生们能畅通无阻地参与“太空课堂”，航天员能在太空中使用超级“太空Wi-Fi”，长征火箭和太空飞船能自在遨游太空，这些都离不了天链在幕后的辛勤工作。
8、精彩继续，嫦娥探月实现更多历史性突破
嫦娥三号让人类时隔37年再次着陆月球，嫦娥四号让人类首次着陆月球背面，嫦娥五号让人类时隔44年再次获得月球样本。而目前，更加精彩的突破仍在继续进行。
△嫦娥五号轨道器仍在太空中漫游（图片来源：国家航天局）
2021年，中国航天首次公开了嫦娥五号获取的1731克月壤样本，并向国内外科研工作人员发放研究。由于嫦娥五号的发射情况和控制情况几乎完美，它的轨道器部分还有大量推进剂结余，因此它开始完成各种高难度“附加题”。
在把月壤样本送回地球附近后，它于2021年3月15日13时29分穿越地球绕太阳公转的黄道面，成功抵达距离地球150万千米的日地拉格朗日1点，这是中国航天首次完成这项任务！目前，它仍然在深空中旅行。
不仅如此，嫦娥四号和玉兔二号仍在月球背后超期工作，为人类不断揭示这永不可见月面的奥秘（由于潮汐锁定作用，在地球上永远无法看到月球背后的绝大部分表面）。
9、重器初现，载人登月未来可期
中国现有的载人航天主要依托于长征火箭（2F、5、5B、7）、神舟飞船、天舟飞船和天宫空间站，但是它们对于未来载人登月和踏入更远的深空是远远不够的。我国已经确定未来进行载人登月，并且一系列准备已经就绪，例如新载人飞船试验船已成功试飞、新载人火箭和重型运载火箭已进入密集研发阶段。新型号火箭，成为载人登月的焦点。
△新型火箭发动机样机图（图片来源：中国航天报）
工欲善其事，必先利其器，火箭的核心是发动机。2021年，重型运载火箭220吨级补燃循环氢氧发动机完成首台工程样机，在航天科技集团六院11所（京）惊艳亮相，标志着该发动机关深阶段研制工作圆满完成。或许通过对比更能说明它的意义：长征五号是中国现役最强火箭，它的核心液氢液氧发动机YF-77在真空中推力约为70吨，“仅为”新型号发动机的三分之一左右。虽然新发动机推力为三倍，但研发的难度和技术复杂度可远不止三倍。
10、多面开花，中国将走向更远深空
2021年，人类的火箭发射次数已经突破了冷战期间的最高点，这也昭示着一个全新的太空时代正式到来。这个时代机遇，可能远远超过曾经的航海时代、陆权时代和航空时代对目前世界各个强国的意义，作为曾经深受苦难而如今处于伟大复兴中的中华民族，更是不能错过这个机会。
△中国的行星探测将是个庞大的太阳系探索计划（图片来源：国家航天局）
目前，中国航天还在进一步稳步向前。预计在2022年，中国航天将会继续保持高频率火箭发射。中俄也发布了关于合作建设国际月球科研站的高规格联合声明，意味着双方将会携手踏上月球。嫦娥六号、七号、八号等嫦娥探月四期任务，也已经正式立项。国家航天局也正式宣布，我国将在2025年前后实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测任务，实现近地小行星绕飞探测、附着和取样返回；2030年前后，实施火星取样返回任务；此外，还将实施木星系环绕探测和行星穿越探测任务。
可以说，这是个星辰大海的时代，中国航天人就是这一批乘风破浪的弄潮儿。他们不仅让一系列华夏神话从梦想照进现实，也在这宇宙的一隅不断缔造出新的太空神话。
参考文献：
【1】《航天强国的重要标志！中国重型火箭220吨级发动机现身》，，中国航天报。
【2】国家航天局2021年6月12日新闻发布会， 。
【3】《步入“探日”时代！中国已制定羲和、夸父两项太阳探测计划》， ，上海市科学技术委员会。
【4】《2021 in spaceflight》，， Wikipedia。
【5】《“天和”核心舱成功发射，中国为什么要建自己的空间站？》， ，新华网。
中国航天领域的最新成就包括哪些？
中国航天领域的最新成就包括长征五号乙运载火箭首飞成功、长征八号运载火箭首飞成功、新一代载人飞船试验船高速再入飞行试验成功、嫦娥五号完成世界首次月球轨道无人交会对接、中国行星探测第一步田文一号火星探测任务、 北斗三号全球卫星导航系统提前半年建成开通，通量宽带卫星系统建设启动，高分辨率对地观测系统重大专项。
2021年4⽉29⽇，中国空间站天和核⼼舱成功发射升空。随后，它先后与天⾈⼆号和三号货运飞船、神⾈⼗⼆号和⼗三号载⼈飞船对接，共计6名航天员先后⼊驻，标志着中国航天正式进⼊空间站时代。
2021年10⽉14⽇，我国成功发射⾸颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。它的重要使命是研究⼈类这唯⼀可以依靠的宝贵恒星——太阳。
中国航天事业
中华人民共和国的航天事业起始于1956年。中国于1970年4月24日发射第一颗人造地球卫星，是继苏联、美国、法国、日本之后世界上第5个能独立发射人造卫星的国家。
中国发展航天事业的宗旨是：探索外太空，扩展对地球和宇宙的认识；和平利用外太空，促进人类文明和社会进步，造福全人类；满足经济建设、科技发展、国家安全和社会进步等方面的需求，提高全民科学素质，维护国家权益，增强综合国力。中国发展航天事业贯彻国家科技事业发展的指导方针，即自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来。
2021年6月17日9时22分，中国神舟十二号载人飞船发射，飞行乘组由航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波三人组成。
2021年10月17日，航天发射次数一年内“首次突破40次”。 2021年执行了55次发射任务，数量位居世界第一。
2021年12月13日，“2021年度中国媒体十大流行语”发布。“中国航天”在其中 。
中国航天最新成就
2021年，中国航天又行销迎来了突飞猛进的一年，在载人航天、火星探测与月球探测等领域均取得了重大成就。今天我们就来“盘一盘”这一年以来中国航天取得的十大成就吧。
1、天上有“宫阙”：中国正式进入空间站时代
2021年4月29日，中国空间站天和核心舱成功发射升空。随后，它先后与天舟耐如二号和三号货运飞船、神舟十二号和十三号载人飞船对接，共计6名航天员先后入驻，标志着中国航天正式进入空间站时代。按照预定计划，天宫空间站还会在2022年迎来两个实验舱和数次天舟/神舟对接任务，从而完成全部建设。
遥想1992年9月21日，中国载人航天工程方才正式起步。29年的不懈探索，让“长征”、“神舟”、“天舟”和“天宫”等一系列浪漫的名字逐渐变成现实。如今，中国终于要拥有自己的“天上宫阙”，“天神”航天员们自由天地往返，让中华文明古老的飞天神话从梦想照进现实!
2、天上有“神仙”：空间站应用达到新高度
建设空间站是人类载人航天技术发展到一定程度后才出现的里程碑事件，是人类工业文明的巅峰之作。它能促进航天、甚至很多相关制造业的发展，是任何一个航天大国技术发展的必经之路。
天宫空间站，不仅工程意义显著，对于提升我国整体科学技术水平有着重要意义。相比较此前载人航天任务主要为实现技术的逐个突破，天宫空间站则到了技术投资“大丰收”的阶段，更强调科学探索与实际应用价值，打造我国探入宇宙的“太空实验室”。因此，天宫运行第一年也见证了我国载人航天和科学应用事业的突飞猛进。
例如，天宫空间站的航天员们已经实现了四次高难度的出舱行走，每次持续时间6-8小时，远长于2008年神舟七号实现的20分钟出舱行走突破。并且王亚平也迈出了中国女性进入太空的“第一步”。目前，翟志刚、王亚平和叶光富正驻留太空，他们预计工作约六个月时间，必将打破中国航天员最长滞空纪录。
此外，空间站还实现了快速交会对接、径向对接等多项技术突破，大大增强了相关技术性能。在具体应用方面，空间站的科学实验类型和数量也将远超此前所有任务的总和。在航天科普方面，天地互动的“太空课堂”也在数以亿计的学生脑中埋下了航天的种子。
3、祝融号“下凡”：中国火神踏上火星
2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，天问一号火星探测器所携带的昌带启祝融号火星车及其着陆组合体，成功地降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现了中国航天史无前例的重大突破：天问一号，成为中国首颗人造火星卫星;祝融号，成为中国首个火星巡视器(火星车)。祝融，源于中国古老神话中“火神”的名称，成功踏上了火星!
目前祝融号已经超出了预定的三个月工作时间，仍在火星正常工作。它已经行驶了超过1400米，每一步都是中国航天在火星探测史上的新纪录。祝融号也在源源不断向地球发送揭示火星奥秘的各类科研数据，还成为了国际科研合作的典范，与欧空局火星快车任务进行在轨通信中继测试，实现了中欧在火星的“太空握手”。
4、羲和号升空，中国进入探日时代
2021年10月14日，我国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。它的重要使命是研究人类这唯一可以依靠的宝贵恒星——太阳，深入了解它的磁场起源和演化、高能粒子的加速和传播等重要物理过程，让我国正式迈入探日时代。
羲和是中国古代神话中太阳神之母的名字，用这个如此特殊的名称形容一个探求太阳起源的卫星可谓浪漫无比。除此之外，另一太阳神话的主角“夸父”也在酝酿之中，它将是个24小时面对太阳的太阳天文台，为我们揭示太阳的一举一动。
羲和探日，夸父追日，是中国航天对太阳研究过程中撰写的新神话。
5、万水千山只等闲，长征火箭发射突破纪录
2021年，中国火箭共计实现了55次发射，不仅位列世界第一，也助力人类航天突破了史上最高火箭发射纪录。其中，长征系列火箭发射次数突破400，全年实施48箭、103颗航天器，发射任务创年度新纪录。
长征系列运载火箭，从第1枚到第100枚，用了37年;到第200枚，又用了7年;到第300枚，用了4年多;而到第400枚，仅用了2年多。在2021年的密集发射任务中，两次发射最短间隔仅4个多小时，更是实现了7天内密集实施4次任务的连战连捷。随着数量的快速提升，所发射的载荷质量和数量也在攀升，这些都是中国航天突飞猛进的最直接证明。
长征火箭的名字来自《七律·长征》一诗，写于1935年10月，当时长征并未完全结束。该诗描述了长征期间红军不畏艰难、勇往直前的精神，最著名的一句是开头“红军不怕远征难，万水千山只等闲”。在未来，长征依然会继续行进!
6、长七甲归来，长征火箭历史性扩容
在经历了初次发射的挫折后，长征七号甲(A)火箭终于在2021年3月11日王者归来，并在12月23日再立新功!长征七号甲火箭是在长征七号的基础上扩展而来，吸收了金牌火箭长三乙的优点，实现了三级半构型。长七甲整箭完全使用无毒安全推进剂，专注于高轨任务，它的运力、尤其是同步转移轨道运力一下增加到7吨级，填补了我国地球同步转移轨道5.5吨～7吨之间运载能力的空白。
长七甲采用“通用化、系列化、组合化”设计理念，很容易实现批量生产和高密度发射。它还首次测试了Ka频段6M卫星数据天基测量技术，直达天链中继卫星，大幅减少了对远望号航天测量船的依赖，也必将逐渐开启长征火箭遥测的新时代。
7、太空烽火台，“天链”链接天地
地球自转对于航天任务的遥测是个巨大的阻碍，当航天器不能被地面和海上遥测站观测到时，就会进入通信盲区。为此，我们的解决方案是在35786千米高的赤道上空，搭建一条链接天地的信号中继通路，犹如“太空烽火台”一般，让信息交互畅通无阻进行。
“天宫课堂”顺利进行的背后是天链系列卫星保驾护航(图片来源：央视)
中国的中继卫星通信系统，其名为“天链”。经过了若干年的建设，天链一号系统终于在2021年7月6日正式收官。与此同时，天链二号系统也已经陆续发星，并在此前基础上进行一系列的升级。学生们能畅通无阻地参与“太空课堂”，航天员能在太空中使用超级“太空Wi-Fi”，长征火箭和太空飞船能自在遨游太空，这些都离不了天链在幕后的辛勤工作。
8、精彩继续，嫦娥探月实现更多历史性突破
嫦娥三号让人类时隔37年再次着陆月球，嫦娥四号让人类首次着陆月球背面，嫦娥五号让人类时隔44年再次获得月球样本。而目前，更加精彩的突破仍在继续进行。
2021年，中国航天首次公开了嫦娥五号获取的1731克月壤样本，并向国内外科研工作人员发放研究。由于嫦娥五号的发射情况和控制情况几乎完美，它的轨道器部分还有大量推进剂结余，因此它开始完成各种高难度“附加题”。
在把月壤样本送回地球附近后，它于2021年3月15日13时29分穿越地球绕太阳公转的黄道面，成功抵达距离地球150万千米的日地拉格朗日1点，这是中国航天首次完成这项任务!目前，它仍然在深空中旅行。
不仅如此，嫦娥四号和玉兔二号仍在月球背后超期工作，为人类不断揭示这永不可见月面的奥秘(由于潮汐锁定作用，在地球上永远无法看到月球背后的绝大部分表面)。
9、重器初现，载人登月未来可期
中国现有的载人航天主要依托于长征火箭(2F、5、5B、7)、神舟飞船、天舟飞船和天宫空间站，但是它们对于未来载人登月和踏入更远的深空是远远不够的。我国已经确定未来进行载人登月，并且一系列准备已经就绪，例如新载人飞船试验船已成功试飞、新载人火箭和重型运载火箭已进入密集研发阶段。新型号火箭，成为载人登月的焦点。
工欲善其事，必先利其器，火箭的核心是发动机。2021年，重型运载火箭220吨级补燃循环氢氧发动机完成首台工程样机，在航天科技集团六院11所(京)惊艳亮相，标志着该发动机关深阶段研制工作圆满完成。或许通过对比更能说明它的意义：长征五号是中国现役最强火箭，它的核心液氢液氧发动机YF-77在真空中推力约为70吨，“仅为”新型号发动机的三分之一左右。虽然新发动机推力为三倍，但研发的难度和技术复杂度可远不止三倍。
10、多面开花，中国将走向更远深空
2021年，人类的火箭发射次数已经突破了冷战期间的最高点，这也昭示着一个全新的太空时代正式到来。这个时代机遇，可能远远超过曾经的航海时代、陆权时代和航空时代对目前世界各个强国的意义，作为曾经深受苦难而如今处于伟大复兴中的中华民族，更是不能错过这个机会。
目前，中国航天还在进一步稳步向前。预计在2022年，中国航天将会继续保持高频率火箭发射。中俄也发布了关于合作建设国际月球科研站的高规格联合声明，意味着双方将会携手踏上月球。嫦娥六号、七号、八号等嫦娥探月四期任务，也已经正式立项。国家航天局也正式宣布，我国将在2025年前后实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测任务，实现近地小行星绕飞探测、附着和取样返回;2030年前后，实施火星取样返回任务;此外，还将实施木星系环绕探测和行星穿越探测任务。
可以说，这是个星辰大海的时代，中国航天人就是这一批乘风破浪的弄潮儿。他们不仅让一系列华夏神话从梦想照进现实，也在这宇宙的一隅不断缔造出新的太空神话。
2022年中国航天计划
据中国航天科技集团官方社交媒体账号消息，中国航天科技集团2022年计划安排40余次宇航发射任务，将完成载人航天6次重大任务，全面建成中国空间站，还将完成长征六号甲运载火箭首飞任务。
据悉，1月4日，中国航天科技集团在北京召开2022年型号工作会。中国航天科技集团党组书记、董事长吴燕生在会上表示，2021年，全年各项型号任务圆满完成，实现了“十四五”发展的开门红：中国空间站建设取得阶段性重大胜利，“天问一号”拓展了中国星际探索新边疆，宇航发射及飞行试验数量再次刷新历史纪录，计划完成率和经费到款额均创历史最高。
中国航天科技集团总经理、党组副书记徐强在会上作型号工作报告，总结2021年型号科研生产工作，部署2022年科研生产任务。
报告指出，中国航天科技集团2022年计划安排40余次宇航发射任务，将完成载人航天6次重大任务，包括两次货运飞船、两次神舟飞船和实验舱Ⅰ、实验舱Ⅱ发射，以及在轨交会对接、出舱活动和飞船返回任务，全面建成空间站;完成长征六号甲运载火箭首飞任务。
报告显示，全年型号科研生产任务呈现四大特点：一是重大工程任务十分艰巨，发射飞行试验数量持续保持高位;二是型号技术攻关难度大，技术风险识别与控制要求高;三是型号批产交付压力大，科研生产转型升级任务重;四是装备体系化发展要求高，体系工作需统筹推进。
吴燕生进一步就全年型号工作提出要求，要提升中国进入空间、利用空间、探索宇宙的能力，保持住宇航发射及重大飞行试验连续成功的良好态势，推进深化改革，把成本管控摆在更重要的位置。
未来五年，中国航天哪些亮点值得期待
运载火箭形成陆地、海上多样化的发射能力，5年来共实施207次发射;
中国空间站建造全面实施，6名航天员先后进驻，开启了有人长期驻留时代;
嫦娥四号首次着陆月背巡视探测，嫦娥五号带回1731克月壤;
天问一号实现中国航天从地月系到行星际探测的跨越，在火星上首次留下中国印迹;
北斗全球卫星导航系统建成开通，高分辨率对地观测系统形成体系能力
5年来，重大工程的实施，对我国空间科学起到了巨大的推动和带动作用。
比如在历史演化方面，“通过对月球浅层结构的研究，对月球的演化历史，特别是在地质方面，取得了新的认知。”国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠介绍，通过对嫦娥五号月球样品的分析和研究，把月球地质活动时间轴从原来大家认为的30亿年推演到20亿年，也就是说月球年轻了10亿年左右，“这些对月球的认知，包括对月球地貌的演化，都起到非常关键的作用”。
刘继忠表示，从物质能量来讲，通过前期研究，发现了新的月球深部物质类型，同时也发现迄今比较精确的宇宙射线能谱精细结构;从空间环境来讲，通过几年科学研究，对月球粒子辐射剂量有了新的认知，得到了新的数值。
“我们还发现月球微磁层，对太阳风与月球相互作用建立了新模型、新机理，通过从空间对地球的观测，也对地球等离子体层的整个活动演化取得了新的认知。”刘继忠说。
基础坚实，未来可期。那么，“十四五”期间，中国航天有哪些值得期待的亮点?
据吴艳华介绍，“十四五”期间，我国要启动一批新的航天重大工程，包括探月工程四期、行星探测工程，还要论证实施重型运载火箭等一批重大工程，批复以后要接续实施。
“我们要推动空间技术、空间应用一体化协同发展，尤其是要协同构建空间基础设施，包括通信、导航、遥感三类卫星，形成完善的空间基础设施，推广卫星应用，广泛服务于经济社会发展，同时为全世界服务。”吴艳华表示，下一步，将统筹规划空间科学探索，发射一批用于科学论证的卫星。同时我们要用好空间站、月球探测和行星探测这些平台，深入开展科学研究，争取有原创性的科学发现，为人类作出贡献。
划重点 “羲和号”探日成果可期
“羲和号”卫星是我国首颗太阳探测的科学技术实验卫星。在嫦娥五号成功实现月球采样返回，天问一号成功实现对火星的“绕、落、巡视”探测之后，“羲和号”让我国在一年的时间之内，实现了对太阳系中的地球、行星以及太阳探测的全覆盖，奏响了我国深空探测的“三重奏”。
经过三个多月的在轨测试和实验，“羲和号”卫星已经完成了卫星平台技术验证40多次，对太阳进行了探测成像290多次，卫星的平台及有关载荷工作稳定正常，功能和性能满足研制总要求。
目前，“羲和号”卫星已经取得了一系列技术和科学实验成果。据国家航天局对地观测与数据中心主任赵坚介绍，一是在轨验证了新型高精度卫星平台的超高指向精度和超高稳定度技术，与传统的同等惯量卫星平台相比，这颗卫星的指向精度和稳定精度均提高了两个数量级。二是在太阳科学探测方面，这是在国际上首次在轨获得了太阳H-α谱线，全日面的H-α波段的光谱图像。
太阳H-α谱线是什么?“这是光子与氢原子相互作用后，电子能级跃迁产生的谱线，是太阳爆发时响应最强烈的一个谱线，能够直接反映爆发的特征。”赵坚介绍，以前人类对太阳的观测，H-α谱线只能在地球上进行探测，但因为受到大气扰动，这个数据是不连续、不稳定的。
“现在通过卫星在轨进行探测，就可以去掉这些不稳定因素，对太阳进行高分辨率的观测和成像，可以更加准确地获得太阳爆发时大气温度、速度等物理量的变化，进而建立起太阳爆发从光球到日冕的能量积累、释放、传输的完整物理模型，对研究太阳爆发的动力学过程及物理机理提供关键数据，有望获得有国际影响力的科学产出。”赵坚说。
关于我国未来的探日计划，赵坚表示，目前科学家们正在开展相关的论证研究，将进一步了解太阳构造，确定太阳活动特征，掌握其机理和活动规律，更好地预报空间天气，造福人类。
嫦娥八号2030年前发射
目前国家已批复探月工程四期任务，包括嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号任务，这三项任务将在未来10年陆续实施。
“我们已经发射的嫦娥四号，落在了月球背面，任务已成功实施。”刘继忠表示，后续还有三次任务。嫦娥六号要到月球的高价值地区进行采样返回，后续还有新的月壤、新的样品返回地球。嫦娥七号主要是对月球极区进行科学探测，特别是对月球的水分布进行探测。嫦娥八号则将实施极区的科学探测以及为科研站后续的关键技术进行验证。
“整个探月四期，我们基本上要达到建设科研站基本型的目标，同时也是为后续我们与国际合作建设国际月球科研站打下基础。这些任务我们和国际同行也在密切沟通协调，将一起合作开展相关探测。”刘继忠介绍，比如，嫦娥七号任务已经和俄罗斯的“luna-26”签订了协议，共同进行探测。“按照目前整体研制进展，在2025年前后，我们将完成嫦娥六号和嫦娥七号的相关工作，同时开展嫦娥八号的研制;在2030年之前，要完成嫦娥八号发射。2030年以前，探月四期能够取得预期成果。”
建设国际月球科研站
“总体来说，像地球的南极站、北极站一样，未来倾向于在月球南极建成地面科考设施，在月轨、月表建设科研实验设施，开展多学科、多目标科研工作。”吴艳华介绍说。
那么，国际月球科研站是什么?后续如何开展工作?
我国将和俄罗斯共同建设国际月球科研站。“我们的嫦娥六号、嫦娥七号和俄罗斯规划的相应任务，用5年左右的时间，完成建站之前的勘察工作。我们再用10年左右的时间，完成设施建设。建设月球科研站就像建立一个小城镇一样，它要有能源系统，要有通信导航系统，要有远程运输系统，要有天地往返系统，还要有地面支持系统。如果考虑到远期有人常驻的目标，还要有生命保障系统。”吴艳华表示，计划2035年以后，根据各个国家、各个组织的科考任务分次到月球上做科考。
“中俄两国航天机构还要向全世界正式发布建设国际月球科研站的宣言，把建设原则、参与宗旨向国际社会发布。”吴艳华透露，总的来说，在任务或者项目的各个阶段，包括建设的各种任务层级，无论是系统级、分系统级还是设备级，还是科学数据共享研究级，包括天地支持级，“我们都不设限，一块儿来建”。
月球背面非唯一选项，嫦娥四号曾考虑落嫦娥三号边上，难度世界级
众所周知嫦娥探月工程自立项伊始就制定将首次从小行星采样返回，我国“天问二号”探测器计划2025年5月前后发射了“绕、落、回”三步走规划，随着嫦娥五号返回器成功着陆地球，探月工程一、二、三期任务目标均已达成，现在工程全线已经全面转入探月四期任务。然而长达十八年将首次从小行星采样返回，我国“天问二号”探测器计划2025年5月前后发射的探月历程并不是简单罗列几个胜利成果就能够全面概括，其中还有很多细节值得我们探究。
先来看看“绕、落、回”三步走规划分工，嫦娥一号解决了如何绕月的问题，嫦娥二号作为第二步任务“落”的先导星为嫦娥三号执行落月任务获取了着陆区高分辨率影像，嫦娥三号在此基础上解决了如何落月的问题，嫦娥五号则在前两步基础上完成了月面采样返回任务。那么，嫦娥四号呢？
实际上， 嫦娥四号属实是一个计划外产物 ，探月工程各次任务至今保持着研制生产备份探测器的惯例，比如嫦娥二号是嫦娥一号的备份，嫦娥五号也有备份，就是旨在实现月球南极采样返回的嫦娥六号，该探测器已划归探月四期任务铅族。
执行落月任务的嫦娥三号当然也有备份，就是嫦娥四号。同为备份的嫦娥二号肩负有获取着陆区高分辨率影像及全月球高分辨率遥感成像等关键工程任务，是解决落月问题的“刚需”，但对于嫦娥四号而言，并没有刚需性质的任务。
既然生产出来了，一向勤俭持家的航天人自然想着如何“物尽其用”，现在地球人都知道了，它代表人类去了月球背面，开启了一段月背拓荒之旅。
然而最初嫦娥四号的前途并没有像如今这样“确定”，就在嫦娥三号成功实槐局弊施月面软着陆任务的当年，嫦娥四号的前途问题也被摆上了台面讨论。
探月工程总师吴伟仁介绍，当时面临三种选择，第一种选择就是不打（发射）了，第二个选择是着陆月球正面南半球；第三个腊谈选择是去月球背面。
第一个选择（不发射）可以集中力量专攻嫦娥五号任务，结果就是让嫦娥四号束之高阁；
第二个选择（去月球正面南半球）最为稳妥，可以获取月球正面不同着陆点的科学探测数据，但是工程方面价值不大；
第三个选择（去月球背面）在工程与科学探测两个方面都将带来极大的突破，这也是嫦娥四号的最终选择。
除此之外，嫦娥四号还有一个选项。探月工程三期副总师李春来披露，当时甚至有人考虑，我们落在嫦娥三号的边上，这也能显示出我们的水平，控制精度很高啊。
如果选择落在嫦娥三号边上，就意味着要突破“月面定点着陆技术”，其工程价值丝毫不亚于月球背面的软着陆任务。
回顾 历史 ，人类有没有过类似的壮举呢？有的，就是阿波罗12号任务。
半个世纪前NASA的阿波罗计划有6次成功的载人登月任务，第一次是阿波罗11号，该飞船的鹰号登月舱最终降落在偏离预定着陆点约6.4公里的月面。
鉴于首次载人登月任务的位置偏差，在第二次登月任务中也就是 阿波罗12号任务NASA着力要解决的问题之一就是精准落月 ，最终该飞船的无畏号登月舱成功降落在了勘测者3号无人探测器附近仅163米的月面着陆点。
由于距离很近，两名登月宇航员甚至直接步行就来到了勘测者3号登陆点，并与之合影，最终拆解了该无人探测器的部分零件带回了地球。
两个人造航天器在地外天体表面成功“会师”，这在人类空间探测史上是第一次，也是迄今为止的唯一一次。
为什么阿波罗12号可以有如此之高的着陆精度？
要知道，在阿波罗计划实施前后的整个20世纪，所有无人登月任务全部都是“盲降”，这些探测器都是根据计算好的弹道逐级减速实现软着陆，虽然有测距测速敏感器帮助修正弹道，但还是无法抑制误差的发散，因此对着陆精度并没有太多的要求，只要能在月面正常工作，这就是成功。
地外天体定点精准着陆指的是探测器实际落点与标称落点的水平误差在百米量级 ，实现此项任务无外乎两种手段：一种是基于图像匹配的绝对导航，探测器相机获取大型自然路标，并与地形数据库匹配，进而获得路标的位置信息，不断预报落点偏差控制变推力发动机推力，实现精准着陆；另一种是基于事先在地外天体布放的信标机，着陆器着陆过程与信标通信，实时获取相对信标的三维坐标，在信标的导引下实现定点着陆。
这两种手段都没能在20世纪的地外天体探测任务中进行工程应用，那么阿波罗12号是如何实现定点精准着陆的呢？
进入21世纪以来，“人工智能”一直是一个比较高频的标签词，然而时至今日机器并不能完全取代人。
在任何时候都不能忽视人的作用 ，比如舰载机在航空母舰百米级长度甲板上的起降任务被誉为“刀尖上的舞蹈”， 历史 上率先攻克此项任务的当然是飞行员，而不是自动驾驶程序，即便是已经攻克舰载无人机起飞与着舰技术的当下，飞行员依旧是舰载机起降任务的绝对主力，这就是人的作用。并不是说机器无法取代人，而是机器取代人需要一个漫长的技术演化过程。
阿波罗计划作为载人登月工程，自然要充分发挥人的作用。
比如执行首次载人登月任务的阿波罗11号，该飞船鹰号登月舱在距离着陆点还有最后一分钟航程时，宇航员阿姆斯特朗发现航线前方有一个直径180米的环形山，如果按照自动程序降落后果不堪设想，于是很快将首次从小行星采样返回，我国“天问二号”探测器计划2025年5月前后发射他接通了手动控制程序，操控鹰号登月舱避开了这座环形山。
实际上所有阿波罗登月舱都配置了自动驾驶程序，但没有任何一次登月行动宇航员敢于完全依赖自动驾驶程序，因为该程序无法识别着陆末段的障碍物。
至于阿波罗12号实现定点精准着陆的方法实际上还是万变不离其宗，它所依托的原理也是前文所述的“基于图像匹配的绝对导航”，在那个年代登月舱计算机的存储和计算能力当然无法支撑这一方案的落实，但是人可以做到。
阿波罗12号的无畏号登月舱在主减速段过渡至接近段时会逐渐调整至垂直姿态，此时着陆航线附近会出现一个被称为“雪人”的撞击坑，而勘测者3号无人探测器就在这个撞击坑的中心，雪人撞击坑就是一个“大型自然路标”，宇航员康拉德随即接通手动控制程序，操控飞船降落在指定着陆点，进而实现了定点着陆。
那么，嫦娥四号有没有能力定点着陆于嫦娥三号边上呢？
先来看看嫦娥系列着陆器应用的登月技术，迄今为止我们共实施了嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号三次登月任务，登月成功率高达100%，这主要得益于基于机器视觉理念的 相对导航控制方案 。
三艘登月器的月面软着陆任务皆分为七个阶段，即着陆准备段、主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段，整个着陆过程的避障工作也可划分为“粗避障”与“精避障”两个阶段，从动力减速下降开始探测器根据测距测速敏感器、光学避障敏感器、激光三维成像敏感器等敏感器得到的状态信息生成控制指令引导探测器实现安全着陆。
首次登月即成功的嫦娥三号凭借这套导航控制方案彻底终结了无人探测器盲降月球的 历史 。目前世界范围内，有多个月球探测器都计划使用此类制导控制方案，其先进性是毫无疑问的。
然而，要认识到相对导航致力于解决的是落月安全性问题，比如它可以根据激光三维图像选择安全着陆点，极大程度提高了登月成功率。以嫦娥三号为例，其实际落点相对着陆器自主选择的安全着陆点偏差优于1.5米，这个精度已经是世界第一。
但是嫦娥三号还没有解决水平位置误差问题，其实际落点相对设定的标称着陆点偏差约600米，与定点着陆的标准相比还有一段距离。
继承嫦娥三号登月导航控制技术的嫦娥四号如果要想着陆在嫦娥三号边上，就势必需要攻克基于图像匹配的绝对导航技术，该技术可以解决水平位置偏差大的问题。
嫦娥四号最终选择去月球背面，而不是去嫦娥三号边上，这一决策是权衡工程价值与科学价值利弊的结果。
就工程价值而言，月球背面着陆需要发射鹊桥中继星，需要突破中继导航控制难题，与定点着陆的工程价值相比是伯仲之间，都属“世界级难题”；
就科学价值而言，嫦娥四号如果定点着陆于嫦娥三号着陆区，带有重复探测的属性，而选择去月球背面，这是人类的第一次，可以 探索 更多未知，价值极大。
两相权衡，去月球背面的综合价值显然是最大化。
嫦娥四号虽然没能去嫦娥三号边上，但它对定点着陆技术也进行了有益的 探索 。月球背面撞击坑分布密度远大于月球正面，这就导致着陆区狭小的问题。比如冯·卡门撞击坑预选着陆区面积仅相当于嫦娥三号预选着陆区面积的5%，在客观上对精确着陆能力提出了新要求。最终嫦娥四号是在不改变既有制导控制方案基础上，基于多次变轨缩小轨控残差的方法实现月球背面狭小着陆区着陆任务。
通过嫦娥四号月背任务的实施，我们事实上具备了根据探测需求在月球表面任意选择着陆区的全月面到达能力，所以此次任务被划归探月工程四期的首次任务。
更进一步的月面定点着陆技术是接下来建造月面科研站的必备技术，因为届时多个探测器有在同一着陆区会和的工程需求，而这一技术课题被安排在了嫦娥探月四期的后续任务中。
按照计划最早我们将于明年发射嫦娥七号探测器，这是一艘旨在对月球南极进行深度探测的大规模无人探测器，在它所肩负的众多工程任务中就有定点着陆这一项，鉴于月球南极尚没有布放信标机，因此可以推断，其着陆任务将实现基于图像匹配技术的月面定点着陆。
将要攻克月面定点着陆技术的嫦娥七号并不是简单的技术替换，而是迭代升级，它将在嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号应用的基于机器视觉理念的相对导航技术基础上拓展定点着陆技术能力，实现既精准又安全的月面软着陆，此项任务成功之后又将是一个世界首次，首次实现无人探测器在月球表面的定点着陆。
发表评论