中国航天事业发展前瞻

栾恩杰
一、国际航天发展现状与趋势
1、运载火箭
世界各国和地区已经研制了 80多种运载火箭，形成了30多个系列，可以适应不同轨道的发射任务。
*提升运载能力
主要航天国家在已有众多大型运载火箭的情况下，继续加大对运载火箭技术的投入，加快新型运载火箭的研制。一个主要趋势是提高运载能力，最先进的运载火箭的近地轨道运载能力已超过 20吨，同步转移轨道运载能力超过10吨。运载能力的大幅提升为大型卫星、载人飞船、深空探测器和空间站的发射入轨提供了有力的保障，对于促进航天技术进步，促进人类航天活动领域的拓展有巨大的意义。
* 降低航天活动成本，提高可*性
随着众多新型号火箭的投入使用，国际商业发射市场竞争会更加激烈。在此形势下，各国更加深刻地认识到降低发射成本、提高可*性的重要性。美国在 20世纪90年代开发德尔它4及宇宙神5火箭时，目标是将发射费用降低25～50％；欧洲阿里安5投入商业使用后，单位有效载荷的发射费用比阿里安44L降低了45%。除了采取专门技术降低发射成本之外，火箭性能的提高、可*性的增长本身也是降低成本的有效途径。
* 一箭多星
随着卫星星座技术的发展和火箭运载能力的提高，一箭多星发射能力已成为运载火箭的一个重要性能指标。美国、俄罗斯和欧洲早已掌握了一箭多星发射技术并不断发展提高，俄罗斯的质子火箭可以进行一箭6星发射，而欧洲的阿里安5火箭可以一箭8星发射。
* 时敏性要求
随着用户对运载火箭快速响应能力的要求越来越高，运载火箭的制造与发射面临时敏性要求。时敏性，简单来讲是对时间的反应，对时间的感知。这个概念最早是个军事作战领域的概念，是美国在伊拉克战争期间提出的，现在其适用范围已经大大拓展。在航天领域，就是以时间作为标志提出对航天工业、航天系统的要求。美国宇宙神运载火箭的制造周期从 1997年的4年多缩短到2003年的10个月。
2、卫星
从 1957年到现在，全球共发射航天器5000余个，其中卫星占90%以上。目前有600余颗在轨的通信卫星、对地观测卫星、导航定位卫星、科学卫星和技术试验卫星。
* 发展大容量、长寿命应用卫星，一星多用，多谱段观测、探测
* 静止轨道通信卫星向大平台、大功率、长寿命、多频段方向发展。2004年7月18日，加
拿大阿尼克－ F2（Anik－F2）通信卫星发射升空，是迄今为止人类制造和发射的最大的通信卫星。卫星采用波音－702型卫星平台，发射重量近6吨，设计寿命15年，功率16千瓦，装载了94台转发器，包括C、Ku和Ka波段。美国空间系统/劳拉公司正在开发名为"20.20"的下一代地球静止轨道通信卫星平台，是一种大容量、高功率的巨型卫星平台，可携带150台以上的转发器，功率在20kw以上。
* 遥感卫星向一星多用、多谱段观测、探测方向发展。即由一颗卫星同时完成气象观测、海洋观测、资源探测、灾害预报等任务，并加强紫外、可见光、红外、微波等多种遥感器综合利用，实现多谱段观测、探测。日本1996年发射的ADEOS－1卫星上既有海洋水色和温度扫描仪，又有可见光/红外辐射仪，另外还有微波散射计，它可以看作是"海洋卫星"（MOS）与"日本地球资源卫星"（JERS）的组合体。欧洲在2002年3月1日发射的"环境卫星"－1（ENVISAT-1）是一颗先进的多用途遥感卫星，星上装载了8台不同种类的遥感器，包括合成孔径雷达（SAR）、雷达高度计、微波辐射计、成像光谱仪等。
* 导航定位卫星向高精度、长寿命、抗干扰方向发展。欧洲正在研制的Galileo卫星设计寿命达到15年，定位精度10米。美国下一代GPS－3卫星的设计寿命将达到30年，抗干扰能力与当前卫星相比将提高100-150倍，将实现20～50厘米的定位精度。
* 发展由中小卫星组成的星组、星群和星座，加强各种天基系统的综合利用，开展空间基础设施建设
美国在 1995年4月实现了GPS系统的完全运行。GPS系统空间部分由24颗卫星组成。欧洲的Galileo系统设计由30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。美国研制部署了“跟踪与数据中继卫星”系统，用于转发地面站对低、中轨道航天器的跟踪测控信号和中继从航天器发回地面的信息。系统由2颗以上的卫星组网工作，形成各种天基系统与地面之间的中继链路。
随着航天技术的发展，国外已经提出了“空间基础设施”的概念并开始建设。近年来，我国国内也提出要开展“空间基础设施工程”建设。空间基础设施是指以空间为基本平台，利用空间技术手段，按照军民结合和天地一体化原则建设起来的为国民经济发展、人民物质生活水平提高和国家安全提供长期稳定服务的国家基础设施。该设施由处于不同轨道、具有不同功能的多种应用型航天器、发射设施及地面应用系统组成，构成一个有机联系、功能基本完善的应用系统。国家空间基础设施工程的建设，可以有效提高空间资源利用率，可以极大满足国民经济发展、国家安全和国防建设的需要，具有十分重大的现实意义。
3、空间科学与技术
空间科学为空间技术的发展提供了需求动力；空间技术为空间科学提供支撑，提供了先进的技术手段和广阔的发展空间。空间科学和空间技术的相互结合，形成了相互促进、共同发展的趋势。
* 推动空间技术发展
空间科学活动的发展，特别是深空探测活动的不断发展，有力地推动了诸如离子推进技术、遥操作技术、延时控制系统等前沿空间技术的发展。
* 推动空间科学发展
人类借助于人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、空间站、深空探测器等平台，开展了广泛的科学和技术研究，逐渐形成了宇宙学、行星学、比较行星学、太阳科学、空间物理学、空间天文学、空间生命科学、空间环境科学等众多学科并取得了巨大成果。今后，在空间科学方面将进一步开展以太阳和日地关系为主的空间环境研究，继续重视空间物理和空间天文，空间生命科学将成为空间科学的重大前沿。
4、载人航天
人类已经开发出宇宙飞船、航天飞机两种载人航天运载工具，以及空间实验室和空间站两种载人空间设施，迄今共进行了 240余次载人航天飞行。人类已经实现了登月，共有12名航天员登上月球。今后将重点发展长期在轨生存技术和远距离航行技术；将加强空间基地的建设。目前，由16个国家参加的国际空间站（ISS）计划正处于边组装边应用的过程中，预计于2010年建设完成。国际空间站是迄今规模最大的空间活动国际合作项目。ISS技术复杂、投资巨大，总建造费用高达600亿美元，任何一个国家都难以独立建造和运营如此大型的空间站。至今已有包括美、俄、加、日、巴西和11个欧空局成员国在内的16个国家参加了这一项目。ISS计划预计于2006年完成。ISS将为21世纪开展材料、通讯、地球与生命科学等领域的研究，提供一个前所未有的研究场所。
5、 深空探测
迄今人类共发射 120多颗深空探测器。进行了对太阳系内的行星（冥王星除外）的探测和星际探测，实现了在月球和火星上的着陆，完成了月球上的采样并带回地球。今后30年中，月球探测和诸如火星探测等行星探测将是深空探测的热点。
6、国际合作
航天活动具有高投入、高风险的特点。为了减轻承受的经济负担和风险，促进技术交流和进步，美、俄、欧、日等航天大国正在积极开展双边或多边合作，国际空间站、地球观测系统（ EOS）、伽利略导航定位卫星系统等国际合作大型航天工程不断取得进展。国际合作已成为航天活动发展的一个重要趋向。
我国一贯支持和平利用外层空间的各种活动，主张在平等互利、取长补短、共同发展的基础上，增进和加强空间领域的国际合作。近年来，我国与俄罗斯、欧洲以及亚太地区的空间合作取得了很大成果。 2000年5月成立了中俄两国总理定期会晤委员会航天合作分委会，建立了两国政府间的合作机制，中俄航天合作取得了突破性进展。2001年7月，在巴黎欧空局本部正式签署了中国航天局与欧洲空间局间关于地球空间双星探测计划的合作协议。双星计划是我国和发达国家的第一次从技术到应用的高层次、实质性对等的合作，是探索及和平利用外层空间的重大国际合作项目，也是中国与欧空局合作的重要里程碑，这表明了我国的实力和水平。另外，我国与法国加强了航天合作，成立了中法航天合作委员会，促进了对法空间合作有序发展。中国十分重视亚太地区的区域性空间合作。1992年，中国与泰国、巴基斯坦等国联合倡导并发起了“亚太地区空间技术与应用多边合作研讨会”。在此区域合作的推动下，中国、伊朗、韩国、蒙古、巴基斯坦和泰国等六国政府于1998年4月在曼谷签署了《关于多任务小卫星项目及有关活动合作的谅解备忘录》，之后孟加拉国也参加进来，该项目在2001年已经落实启动，为亚太多边合作起到了实质性的推动作用。推进亚太多边合作的亚太空间合作秘书处也于 2002年1月在北京正式挂牌，为开展后续工作奠定了基础。今后中国将继续致力于亚太地区的空间合作，促进亚太区域空间技术和应用的发展。