空间探测技术研究分析

孙福玉 许 昌

（山东科技大学地球科学与工程学院，山东 青岛266590）

在实现全面复兴的新形势发展下，我国空间探测领域的发展屡获战果。近年来，我国在空间探测领域扎实猛进，在空间探测领域，使中国一跃成为世界前列。这些成就离不开千千万万的中国科学家艰苦奋斗，他们为中国打开了一扇大门，从此中国便进入了一个新世纪。我国为适应新形势下空间资源的“争夺”而制定了超前的发展计划，加之国家政府对空间科学基金的大力支持，从而我国自然灾害防治、航空器制造、空间农业等等领域得到空前发展。新的国际形式下和平发展是主旋律，使得卫星技术、航空航天等趋于军事民用相结合，共发展的局面。科研人员为使我国赶超发达国家水准而兢兢业业的辛勤付出才有了今天的格局。

1 卫星技术

截至目前, 基于GPS 技术下的全球定位系统、由欧盟研发创建的伽利略卫星导航系统、俄罗斯的“格洛纳斯”导航系统和我国的北斗卫星导航系统是公认的四大卫星系统。

目前我国的北斗卫星系统正处于投入应用的关键时期。计划在2020 年前后正式向全球服务。目前15 颗北斗二号和18 颗北斗三号卫星是工程的根基，是系统正常运转的物质基础。此外确保卫星能正常运转也需要人为实时监控卫星状态并不断修正轨迹。有以上两个重要条件搭配上导航系统的芯片便可以进行实际应用。

我国研发的北斗有着相当精确的定位，可以做到对终端的实施调控。此系统有着强大的导航功能，汇报速度大大提高，这也减少了用户位置不准确造成的生产工作的失误。此外北斗还支持高分辨率的授时功能和双向文字发送，人们可以通过北斗进行远距离通信，这对于国家军事和民用都着至关重要。

自2000 年起，便是把信息领域推向一个新的高度。国与国之间的军事较量归根结底是信息的比拼，掌握信息技术就是获得战争的主动权，通讯卫星是技术的关键。通讯卫星的研究得益于信息技术革命，军用科技的发展大大促进了通讯卫星的发展，远程精确打击和远程指挥作战系统是战争中的有力武器，所以说通讯卫星是“眼睛”一点都不为过。只有在通讯卫星领域赶超等发达国家水平才能使中华儿女安稳屹立于山峰之巅。

在目前的和平年代，空间探测技术逐渐趋于民用，卫星的军民界限也越来越模糊，通过卫星监测自然灾害得到推广。仅2019 年一年因自然灾害造成的经济损失就高达2644.6 亿元。提高我国卫星监测系统的实力刻不容缓，通过气象预测系统与多种遥感系统相结合实时监测自然灾害，通过卫星的超远距离传输，结合文字信息的高速传输可大大降低灾害的损失。目前我国自主研制的北斗系统已具备此实力，为我国乃至全亚洲稳定发展提供有力保障。

2 深空探测与载人航空

所谓深空探测是指应用人类的勘探设备到达地球外部空间范围进行勘探。通过嫦娥探月、火星车等航空设备实现，对于小行星带、彗星可以采取环绕探测技术。我国的深空探测是以月球为主，至今我国探月工程已实现“五步走”逐渐掌握并精通绕月探测的基本技术，成功拍摄月球高清立体影像，之后可在地球上操控设备勘探月球，最终实现了月球软着陆。

图2 嫦娥计划

深空探测的另一大方向为火星勘探。众所周知，火星的环境与地球如出一辙，有生命的源泉，有万物的根基。人类猜测如果太阳系里面有其他星球存在生命，那么一定是在火星。所以火星的探测一直是国内外研究的热门，我国科学家表示，目前中国基本上设计完成了探测轨道，在火星车上配备自主定位移动的功能。同时还掌握了飞行器设备软着陆的难题，大大确保了设备的安全性和实用性。中国已经为登上火星做足了前期技术支持，相信在不久的未来中国势必会有突破性的成就问世。

图3 好奇号火星探测器

20 世纪60 年代以来，宇航员从太空飞行到实现出仓作业，飞行器从交会试验到精准自动对接，国家从建立空间科学实验室到开展一系列试验。所有人都在目睹中国的进步，中国的崛起，中国空间站时代即将到来。一位位宇航员艰辛付出、一位位科学家呕心沥血、一位位技术人员辛勤劳动造就了一个不朽的传奇。中国的飞行器操控精准度超高，深空对接技术实力雄厚。中国的空间设备安全系统位于国际前列，生命系统、探测设备等等硬件支持也全部是中国制造。

目前空间资源是各国都在争夺的宝贵潜在财富。空间领域直接和国家安全挂钩，完善空间技术是我国重要战略目标，是国防必不可少的一方面内容。人才是国家财富，科技是第一生产力，创新是关键手段。在空间探测研究上要坚持自主研发，选择有能力实现的目标稳中求进，切勿心浮气躁。利用后起优势，总结前人经验和成果寻找出失误原因避免走弯路。加强国内外合作交流共同发展切勿闭门造车。

图4 中国空间站示意图

3 空间农业

由于地外空间来自太阳的强激波以及其他宇宙辐射的综合影响可导致农作物发生基因突变，从而改变植物性状使其表现出不同的形状、大小、口味等。这是空间农业兴起的根本。农作物空间育种是目前空间农业的主要方向，人们已经利用空间射线引起的基因突变造出多种同源不同类的新型太空作物。

据有关科研成果发现，空间多种原因引起的辐射可导致农作物在分子水平上产生突变, 空间环境下获得的基因突变型作物与原生型作物在双螺旋DNA 结构上出现多部位异常。此外有科学家发现因辐射导致农作物发生的基因突变会出现自我修复现象。当农作物被辐射后他的生存时间和辐射程度之间有着正比反比交替出现的现象。此外，低能粒子流也能导致基因发生改变，甚至是染色体的缺失。由此可见，在空间育种中较低能量的宇宙离子也是主要研究对象，其在此领域占据不小的比重。但是由于低能离子很难观测,研究受限制导致至今关于低能离子进入植物体内引起植物变异的原因还不明确。国内外众多科学家将其作为科研热点，并取得不小的成就，相信在不久的将来一定能给人们一明确的答复。

发展至今空间农业给人们带来收益的同时还带来了诸多弊端，阻碍了其产业的发展壮大。空间农业由于是基因突变导致，基因的种类，数以万计，在给人们带来应用价值的基因发生有益变异的同时是否还会造成其他有害变异还不能做到严格把关。导致大多数优良品种得不到人们的认可，由于没有市场，从而限制了其产量。基因突变还存在着筛选率低的问题，基因突变的概率非常小，有益的变异就少之又少，培育一种优产的农作物需要耗费巨大的财力和物力。

4 结论

空间探测技术的发展代表着综合国力的水平，优异的卫星导航系统是军事力量的跨越，同时也是社会发展的动力。通讯卫星的水平直接关乎国家军事水平，是国家战略的关键一环。处于二十一世纪的信息时代，信息就是眼睛，卫星就是信息的载体。

深空深海深地是国家发展战略。推进深空探测的研究发展可以抢先一步了解外行星的结构和组分特点。优先研究缩短可到空间资源可利用的时间。载人航空航天是中华民族的伟大梦想，登月在宇宙的发展中无足轻重，对于人类来说全是人类历史发展一个新纪元。研究火星就是在研究宇宙就是在研究生命的真谛。

高产玉米，高产大豆，太空辣椒等等有利于生产应用的空间培育的农作物正悄悄走进我们的生活，大大缩短育种年限，提高产量和利用价值的高质量作物势必会改变人们的生活方式。让我们克服种种困难，实现生活科技化。