2022,中国航天展现“超级风采”

2023-02-20 09:15杨诗瑞
太空探索 2023年1期
关键词:空间站月球火箭

文/杨诗瑞

2022年,中国航天成果丰硕,载人航天工程、北斗工程、高分专项、探月工程三期等国家重大工程持续产出重大成果,新一批航天重大工程陆续启动或开展论证,推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展。2022年堪称又一个“超级航天年”。

火箭发射屡创纪录

2022年1月17日,长征二号丁火箭在太原卫星发射中心点火升空,将试验十三号卫星成功送入预定轨道,打响了中国航天发射开门红。这一年,中国航天发射持续刷新纪录,火箭综合运载能力不断提升,为各项航天任务提供有力支撑。

全年高密度发射,不断创造新纪录。2022年中国火箭发射超过60次,把近180个载荷送入轨道,发射次数、载荷质量均创新高。其中,长征系列运载火箭年度发射首次突破50次,“快舟一号甲”“快舟十一号”“力箭一号”“捷龙三号”“谷神星一号”共发射9次,全部成功,可惜“双曲线一号”“朱雀二号”各有1次发射失利。

8月20日,长二丁火箭成功发射,创造了自2020年5月5日以来连胜103次的新纪录。西昌卫星发射中心完成发射任务率先突破200次。

多款新型火箭首飞,型谱进一步完善。长征六号改火箭首飞成功,造就中国首型固体捆绑中型运载火箭;长征八号遥二火箭成功发射,是其无助推器构型的首次飞行;“捷龙三号”首飞成功,突破了海上热发射、技术集成和操作便利化等关键技术,商业航天再添新丁。

▲ 2022年12月15日,长二丁火箭实现了长征系列火箭年度50战50捷

快舟十一号遥二火箭发射成功,全箭主体结构采用碳纤维复合材料,降低了结构质量,运载性能显著提升。中科院研制的“力箭一号”首飞成功,在运载能力、入轨精度、设计可靠性、性价比等方面迈入同类世界先进行列。

通用化、智能化、任务适应性不断提升。长征十一号火箭成功实现“一箭五星”,首次展现了中国火箭海上“一站式”发射,即火箭总装、总测、出港、发射一体化。长二丙火箭发射任务应用通用化、系列化、标准化的统型地面测发控设备,设备数量缩减50%,并实现与长三甲系列火箭地面测发控设备通用。

长六改火箭在中国首个“智慧发射场”——太原卫星发射中心9A工位首飞,通过运用物联网和大数据技术,实现远程操控、无人值守、一键发射,对简化发射流程、提升发射效率、增强发射稳定性及安全性具有重大意义。

▲ 长征六号改火箭

关键技术再突破,进出空间能力拓展。这一年,中国可重复使用航天器成功发射,开展可重复使用和在轨服务技术验证;升力式亚轨道运载器重复使用飞行试验获得圆满成功,推动航天运输技术由一次性使用向重复使用跨越发展;某型液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证,是国内首次实现液体火箭发动机重复使用。

80吨级液氧甲烷发动机整机试车圆满成功,将为商业航天运载火箭提供主动力;首台130吨级重复使用液氧煤油补燃循环发动机连续试车成功,刷新纪录,必将有力支撑中国重复使用航天运载器发展,提升大规模、低成本进出空间能力。

▲ 液氧甲烷火箭发动机试车

载人航天“三十而立”

2022年是中国载人航天工程立项30周年,中国空间站T字构型建成,开启长期有人驻留时代。“神箭”送“神舟”,航天员“太空会师”,中国载人航天工程连战连捷、任务全胜,在探索浩瀚宇宙的新征程上跑出了中国航天的“加速度”。

空间站建造阶段发射任务全胜。2022年,中国载人航天共实施6次发射,将天舟四号货运飞船、神舟十四号载人飞船、问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船先后精准送入预定轨道。

自2021年4月天和核心舱发射以来,不到20个月内,文昌、酒泉发射场组织了11次发射,同一发射场两次任务最短间隔仅12天,迅速建设大国“天宫”。

飞行任务不断创造新纪录。通过调整、压缩神舟飞船返回飞行任务时间,中国成功实施载人飞船快速返回,“神十三”“神十四”返回由11个飞行圈次压缩至5个。

天舟五号货运飞船首次实现2小时自主快速交会对接,刷新同类世界纪录。长七火箭入轨精度偏差不超过4秒,创造了中国现役火箭入轨精度纪录。“神十四”乘组创造了单次飞行任务3次出舱的纪录,首次利用问天实验舱气闸舱出舱。

空间站开启长期有人驻留模式。11月3日,梦天实验舱完成转位,中国空间站“T”字基本构型完成。11月29日,神舟十五号载人飞船升空,迅速形成了空间站3舱3飞船组合体,两批6名航天员“太空会师”,首次完成中国航天员乘组在轨轮换。由此,中国空间站组合体达到最大规模,总重近100吨。

空间站建成后,作为中国最大的空间综合性研究实验平台,将转入为期10年以上的应用与发展阶段,高效开展体系化空间科学与应用研究、新技术试验。

空间站在轨关键技术验证取得新进展。首次实现2个20吨级航天器在轨交会对接,首次实现空间站舱段转位,首次利用空间站机械臂操作大型在轨飞行器进行转位试验……多个“首次”在空间站扩建发展中实现。

▲ 两批6名中国航天员“太空会师”

航天员首次在轨进行手控遥操作试验,圆满完成天舟飞船与空间站组合体交会对接试验,验证了空间站与来访飞行器手控遥操作系统功能以及天地协同工作程序。

▲ 梦天实验舱释放立方星示意图

目前,中国空间站达到25个科学实验机柜的载荷规模,正在开展涵盖空间科学研究与应用、航天医学、航天技术等领域的空间试验。此外,第四批预备航天员选拔启动,并首次在港澳地区选拔载荷专家,载人航天事业将迎来更大发展。

卫星系统赋能增效

2022年,中国航天持续推动构建自主开放、安全可靠、长期连续稳定运行的空间基础设施,形成综合高效的全球对地观测和数据处理能力,提升空间信息服务能力,重点推动北斗导航全球服务和应用推广,服务经济社会发展。

遥感卫星持续部署,综合观测效能稳步提升。陆地探测一号01组A/B星发射,构建起全球首个用于地表形变干涉测量应用的雷达遥感双星星座,助力地质灾害、土地调查、地震评估、防灾减灾、基础测绘、林业调查等工作。我国首颗陆地生态系统碳监测卫星“句芒”升空,采用激光、多光谱、超光谱、偏振等综合遥感手段,探测植被生物量、大气气溶胶等要素,为实现“双碳”战略目标提供有力支撑。

随着高光谱综合观测卫星发射入轨,高分专项工程空间段建设任务全面完成。遥感系列、云海系列、环境减灾卫星陆续发射升空,广泛应用于国土资源普查、大气海洋环境要素探测、城市规划、科学试验、农产品估产及防灾减灾等领域。

通信广播卫星增加,中继卫星升级换代。中星6D卫星成功发射,承担着广电安播工程业务和应急保障通信服务,显著拓展中国在南海及东南亚的通信覆盖。中星1E卫星入轨,能够提供高质量的话音、数据、广播电视传输服务。中星19高通量通信卫星升空,覆盖中国东部、东南亚以及包括北美航线在内的大部分太平洋区域,可提供远洋运输通信、航线互联网等服务。天链二号03星发射成功,标志着天链二号三星全球组网完成,后续成功为载人航天器、中低轨道资源卫星提供数据中继和测控服务,为航天器发射提供测控支持。

▲ 北斗系统示意图

北斗系统全面应用,低轨增强系统推进建设。随着《北斗卫星导航标准体系(2.0版)》发布,北斗系统进入全球化服务、规模化应用、产业化发展新阶段,在交通、电力、通信、测绘、农业等行业领域深入应用。

▲ “夸父一号”探日效果图

微厘空间一号4颗试验卫星升空,开展高精度导航增强信号播发、星地一体化组网控制管理等技术验证试验,为低轨卫星导航增强系统组网建设奠定基础。

科学和技术试验卫星瞄准科研探索前沿。先进天基太阳天文台卫星“夸父一号”入轨后,利用太阳活动第25周峰年的契机,对太阳耀斑和日冕物质抛射以及全日面矢量磁场开展观测,多项重要成果发布。“羲和”探日成果逐步公开,实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测。

中科院的创新十六号卫星发射入轨,积极支持科学试验、新技术验证等领域。试验二十号C卫星升空,对于空间环境监测等新技术在轨验证试验助力良多。

深空探测再获进展

2022年,中国对于月球和火星的探测持续开展,推动前沿科学探索和基础研究取得进步。而新一批深空探测重大工程批复,必将促使太空探索和航天能力取得新突破。

世界首幅1:250万全月地质图绘制完成。我国科学家以嫦娥工程数据为基础,充分利用国际月球探测数据和研究成果,绘制出世界首幅1:250万月球全月地质图,综合表达月球地质和演化信息,可为月球科学研究、探测规划、着陆点选址等提供重要的基础资料。

“嫦娥四号”载荷科学数据持续发布。嫦娥四号月球探测器发射4周年之际,中国科研人员对月背地形地貌、月壤成分等进行详细探测,获取超过3800G科学数据。玉兔二号月球车仍在月背工作,行驶里程超1400米,拍摄图像超1000幅,详细记录沿途地形地貌,为进一步研究月球提供了价值丰富的数据资料。

中国科学家基于“嫦娥四号”月表中子与辐射剂量探测仪采集的数据,首次获得了月球表面的宇宙射线通量和能谱,揭示月背月壤的热物理性质;通过“玉兔二号”发现厘米级直径的透明玻璃球,可能获取月表重要撞击过程和撞击历史的信息,是未来月球探测任务的理想采样目标。

“嫦娥五号”月球样品研究获进展。通过在月球样品中首次发现月球新矿物“嫦娥石”,中国成为第三个发现月球新矿物的国家。目前,中国科研人员对月球样品研究工作已经在岩浆分异、太空风化、氦-3气体及生物能转化等方面取得最新成果,对于认识月球起源与演化、探寻月球资源的有效利用以及实现“零能耗”地外环境和生命支持系统具有重要意义。

科学家通过月球样品的同位素年龄和着陆区撞击坑统计结果,建立起新的年代函数模型,为月球和行星科学研究提供了更精确的时间标尺;研究纬度对月表水含量的影响,揭示月球高纬度区域可能含有大量具备利用价值的水资源。

▲ 世界首幅1:250万全月地质图

“天问一号”获得丰富科学成果。环绕器进入环火轨道近700天,火星车累计行驶约2000米,完成了既定科学探测任务。“天问一号”载荷科学探测数据持续发布,科学家通过对着陆区分布的凹锥、壁垒撞击坑、沟槽等典型地貌的综合研究,揭示火星车着陆区存在水活动痕迹;着陆区基础地图形成,涵盖地形地貌、地质构造等信息,为后续精细探测和科学探测规划提供了数据支撑。祝融号火星车在2022年底自主唤醒,继续向南行进,获取更多巡视探测数据。

深空探测任务规划发布。探月工程四期和行星探测工程已获批立项,未来10~15年内,中国航天将实施“嫦娥六号”“嫦娥七号”“嫦娥八号”任务,完成月球科研站基本型建设,还将在行星及小行星、太阳系边际探测等领域不断深入,面向世界航天科技前沿和国家航天强国战略需求,开启深空探测新征程。

商业航天勇攀高峰

这一年,中国商业航天快速发展,激发创新活力,优化资源配置,扩大应用规模,商业发射、卫星制造、测控服务能力持续提升,产品和服务范围不断扩大,成为国家航天力量的重要补充。

商业发射能力提升,发动机跨入新阶段。2022年度,中国商业发射10余次。长征系列火箭提供多样化商业发射服务,“长征六号”“长征八号”“长征十一号”等任务适应性和市场竞争力不断提升。“谷神星一号”2次发射成功,走向成熟,迈入民营火箭型号规模化商业发射交付的新阶段。

▲ 高分卫星批量生产现场

航天科工火箭技术有限公司自主研发的鸣凤一号液氧甲烷发动机顺利通过新一轮热试车考核,各项性能指标满足设计要求。蓝箭航天公司“天鹊”真空型完成首次全系统热试车,成为目前国内推力最大的真空型液氧甲烷发动机。深蓝航天公司完成“雷霆-R1”液氧煤油发动机二次起动试车,属国内商业航天首次,为开发可重复使用运载器奠定基础。宇航推进公司的沧龙二号液氧甲烷发动机半系统热试车圆满成功,可重复使用发动机进入系统级验证阶段。

商业星座快速部署,应用持续扩展。“吉林一号”卫星工程完成23次发射,在轨卫星数量增至83颗,可对全球任意地点实现每天28~30次重访,地物分辨、拍摄覆盖及快速响应能力进一步提升。

银河航天02批6颗卫星发射升空,组成我国首个低轨宽带通信试验星座,用于低轨互联网星座组网技术和服务能力验证,以及遥感技术验证。

吉利星座01组9颗卫星发射升空,将用于智能联网汽车未来出行服务、车机/手机卫星交互等相关技术研究及验证。

四维高景系列卫星连续发射成功,系统第一阶段建设完成,显著提升了商业遥感卫星系统的数据获取和信息服务能力。

微厘空间的4颗北斗低轨导航增强系统试验卫星发射升空,主要用于实时监测全球卫星导航系统服务性能,开展导航增强试验。

火箭派航天科技有限公司研制发射火炬一号卫星,搭载微重力生命科学试验载荷及对地观测载荷,是我国商业航天首颗空间生命科学试验卫星。

商业航天产业园塑造发展新优势。武汉国家航天产业基地在2022年支持快舟一号甲火箭4次发射,建成投用第四个主体产业园——行云卫星科技园,打造产业聚集效应明显、产业链上下游协同发展和辐射带动能力强的航天产业集群。

长三角地区布局航天产业链,宁波推进建设年发射规模100发的商业航天发射基地和千亿元级商业航天配套产业基地,合肥打造“中国星城”,揭牌成立深空探测实验室,江苏太仓成立航空航天人才服务中心。

北京按照“南箭北星”的空间布局,不断完善商业航天产业体系,着力建设运载火箭研发创新中心、卫星网络产业集群、卫星网络及北斗产业服务平台和融合应用示范基地,推动星箭网络全产业链发展。

海南商业航天发射场项目开工建设,是中国首个商业航天发射场,将打造国际一流、市场化运营的航天发射场系统,进一步提升民商运载火箭发射能力。

仰望星空,不懈探索,携手共进,行稳致远。回首2022年,中国航天精彩纷呈、成果丰硕;展望2023年,中国航天将以重大工程为牵引,持续开展关键核心技术攻关和应用,全面提升探索、利用和治理空间能力,服务国家发展大局,为人类文明作出更大贡献。

▲ 捷龙三号火箭成功进行海上发射

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