上天揽明月，把剑舞长空

上天揽明月，把剑舞长空

●您能不能解释一下，我国空间技术有什么规划？

〇好啊。我们先看看我国的《航天发展“十一五”规划》，这对我们全面了解我国的空间技术还是很有意义的。

在“十一五”期间，我国卫星技术的发展目标和主要任务是：研制和发射新一代极轨气象卫星和静止轨道气象卫星、海洋水色卫星和海洋动力环境卫星、中巴地球资源卫星和高分辨率立体测图卫星；初步建成环境与灾害监测预报小卫星星座；启动并实施高分辨率对地观测系统工程，初步形成长期稳定运行的卫星对地观测体系；研制长寿命、高可靠、大容量的地球静止轨道通信卫星和电视直播卫星，建立较完善的卫星通信广播系统；完善中国北斗导航试验系统，研制新型导航定位卫星，分步建立中国卫星导航定位系统；研制空间望远镜、新型返回式科学卫星等科学卫星，开展空间科学观测与实验；研制并发射新技术试验卫星，加强新技术、新设备、新材料以及新应用领域的空间飞行验证。

在“十一五”期间，我国载人航天的发展目标和主要任务是：突破航天员出舱活动以及空间飞行器交会对接重大技术，开展具有一定应用规模的短期有人照料、长期在轨自主飞行的空间实验室的研制，开展载人航天工程的后续工作。

在“十一五”期间，我国深空探测的发展目标和主要任务是：重点实施月球探测一期工程，实现绕月探测，发射我国首颗月球探测卫星，对月球资源的分布规律和月球表面进行全球性、整体性与综合性探测，并对地月环境进行探测。同时，深入开展二、三期工程论证，并适时启动工程研制工作。^[5]

随着“嫦娥”一号科学任务的完成，我国的探月一期工程完美落幕，中国探月二期工程正在紧张进行。据公布的计划，我国探月工程二期确定将实现软着陆。同时，“嫦娥”二号卫星搭载的CCD相机分辨率由120米提高到10米，深化月球科学探测。“嫦娥”二号卫星将于2011年年底前完成发射。我国将在2020年前，分三步完成对月球的无人探测。第一步是对月球进行环绕遥感探测（“嫦娥”一号已经完成）；第二步是实现软着陆探测器落在月球表面上，并实地考察月球；第三步，探测器不但要降落在月球表面，而且要从月球采集样品送回地球供人们研究。这三个步骤被人们形象地称为“绕”、“落”、“回”三部曲。

图12-9　“嫦娥”二号探月示意图

由于“嫦娥”二号原本作为“嫦娥”一号的备份星，因此，两颗星在外形和重量上并没有太大差别。但“嫦娥”二号作为“嫦娥”三号的先导，在任务上继续延续“嫦娥”一号的任务，同时也有些新的任务，一个重要任务就是要为“嫦娥”三号探路，在完成绕月探测后，它将采取“软着陆”的方式降落月球。

●什么是“软着陆”？这个词听起来很熟悉，我好像听说过什么“经济软着陆”之类，但空间技术中的“软着陆”还要听您详解。

〇所谓“软着陆”，是相对于“硬着陆”而言的。飞船或卫星在降落过程中以每秒数千米的速度下降，但要实现“软着陆”必须将每秒数千米的速度降到每秒

图12-10　我国展示的月球车

钟1米到2米的速度才能保证飞船里航天员的生命安全或卫星的安全。实现软着陆，这里也牵扯到很多技术，都是很复杂的。如我国的“神舟”七号，就是在距地面1米时，4台反推火箭发动机点火，使飞船以1米—2米／秒的速度实现软着陆。“软着陆”通俗地说，就是安全着陆，这对于载人航天和探月都是相当重要的，它是实现返回式飞船或卫星的关键技术。又如，我国要从月球取回月壤，其前提条件就是要使飞船实现软着陆，只有这样，才能使飞船本身和各种科研设备不至受到损伤，才有可能返回地球！

●除了探月计划外，我国好像也正在进行探索火星的计划？

〇是啊！我国正准备向火星发射首个火星探测器“萤火一号”。火星是与地球最为相似，且距离很近的行星。有科学家提出：火星是人类移民太空的未来家园。因此，近几十年来，美国、日本、俄罗斯等国争先恐后地探索火星。2008年美国发射的火星探测器“凤凰”号，首次在火星极区着陆，寻找到一些水和生命存在的证据。2009年10月，我国本计划搭载俄罗斯的运载火箭发射“萤火一号”，来探索这颗神秘的“红色星球”——战神星。“萤火一号”重110公斤，体积不足1立方米，共携带8件仪器，包括两台摄像机，两台磁强计，以及离子探测包、光学成像仪等。正如“萤火一号”副总设计师、上海航天局研究员陈昌亚指出：“除空间环境外，‘萤火一号’还将对火星的地形、地貌和沙尘暴，以及赤道区重力场进行系统探测。”“火星探测是我国继载人飞船、嫦娥探月工程之后又一重大航天科学计划，将带动我国深空探测技术的发展，为今后其他行星的探测打下基础。”

图12-11　“萤火一号”模型

我国的“萤火一号”与俄罗斯“福布斯土壤”卫星，形成对火星空间环境的首次联合探测，具有很好的创新性和重要的科学意义；中俄联合火星探测计划的实施，将实现中国首次行星探测，推动卫星有效载荷研制水平的提升，增强行星探测的能力和影响力。

不幸的是，俄罗斯已决定将“福布斯土壤”火星探测器的发射时间推迟至2011年。这样就影响了我国“萤火一号”的发射时间。我国的“萤火一号”计划与“福布斯土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭从哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场发射升空。此次发射推迟确实让人很惋惜，没办法，我们是借助人家的火箭发射自己的“萤火一号”。

●那为什么非要推迟两年再发射？为什么不能提前一点？

〇发射卫星不能想当然，这就要提到“发射窗口”了。“发射窗口”是指允许发射航天器的时间范围，又称发射时机。运载火箭本身并没有太严格的发射窗口限制，但当运载火箭用来发射航天器时，就不能随时发射。由于每个航天器承担的任务不同，航天器上安装的仪器、设备使用要求不同，均对发射窗口提出了种种要求和限制条件。因此选择什么时间发射必须考虑各方面的要求，经综合平衡后选择一个比较合适的发射窗口。

众所周知，火星与地球每15～17年有一次最接近的机会，每26个月才会位于距地球最近的位置上，因此，“萤火一号”下次发射的日期为2011年。选择此时发射，探测器消耗的燃料相对较少，这就是“萤火一号”的“发射窗口”了。

●既然借用国外的运载火箭有点“受制于人”，那我们为什么不用自己的运载火箭发射“萤火一号”呢？

〇其实，你的问题说到了我国运载火箭的运载能力问题。我国航天运载技术的发展起步于20世纪50年代，先后成功研制了长征一号、长征二号、长征三号、长征四号等15个型号的运载火箭，实现了从常温推进剂到低温推进剂、从串联到捆绑、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船的跨越式发展，组成了相对完备的运载火箭型谱，近地轨道（LEO）运载能力达到8 500千克，太阳同步轨道（SSO）运载能力达到6 100千克，地球同步转移轨道（GTO）运载能力达到5 500千克，基本能够满足不同用户的需求。但对于向火星发射探测器，我国的火箭运载能力还远远达不到要求，因此，我国不得不搭载俄罗斯的运载火箭来发射自己的“萤火一号”。

目前，我国正在研制新一代运载火箭（长征五号）。新一代运载火箭以“无毒、无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好”为目标，以“通用化、组合化、系列化”为设计思想进行研制发展。其近地轨道运载能力将达到25吨，地球同步转移轨道运载能力将达到14吨。^[6]最近从报纸网络方面传来一些可喜的消息，目前自主研制的100吨液氧煤油发动机和50吨氢氧发动机试车顺利，预计在2014年投入使用。同时，重型和巨型运载火箭的研制也均列入到国家的航天发展规划之中。

但我们还是要对比一下西方发达国家的运载火箭的运载能力，美国20世纪60年代研制的“土星五号”运载火箭是美国专为阿波罗登月计划而研制、迄今为止最大的巨型运载火箭。其起飞重量为3 000吨，直径10米，高110米，近地轨道运载能力达139吨，它能把重达50吨的阿波罗飞船送入登月轨道。“土星五号”曾先后将12名宇航员送上月球。虽然，我国在运载火箭方面取得了很大的成就，但我国在重型和巨型运载火箭方面还有很长的一段路要走。正如我国运载火箭系列总设计师龙乐豪指出：“为满足后续载人登月任务的需求，要求运载系统奔月轨道和环月轨道的运载能力分别为50吨和30吨，研制的‘长征五号’运载火箭系列都无法完成载人登月任务。”由此，我国的运载火箭技术需要有更大的发展，才能满足我国空间技术发展的要求。

图12-12　美国“土星五号”运载火箭

●除了“嫦娥计划”、“萤火计划”，我国在空间探索方面还有没有其他的计划？

〇当然有！那就是“夸父计划”！

●什么是“夸父计划”？

〇“夸父计划”是我国的一个太阳监测卫星计划，又称为“空间风暴、极光和空间天气”探测计划。由于2012年将是一个太阳活动高峰年，2012年至2014年太阳活动将会很强烈，因此“夸父计划”三颗卫星建议在这个时间内发射，如果按期实施，该计划将是世界上唯一一个系统的日地空间探测计划。

该计划得名于我国神话中的夸父。夸父是一个善于奔跑的人，据《山海经·海外北经》记载：“夸父与日逐走，入日。渴欲得饮，饮于河、渭。河、渭不足，北饮大泽。未至，道渴而死。弃其杖，化为邓林。”后有成语“夸父追日”。“夸父追日”意味着我国古人追求光明、温暖的梦想，这也是我国将太阳监测卫星计划命名为“夸父计划”的精神所在。

图12-13　夸父计划示意图

根据我国“夸父计划”办公室主任肖佐教授向《科学时报》透露的消息，在我国“嫦娥”一号的基础上，实现“地月”之间的测控技术基础已具备；在我国“嫦娥”二号和深空站建设完成之后（2011年），“夸父计划”所需的基础技术条件将全部具备。“夸父计划”的实施将使我国自主深空探测距离从“嫦娥计划”的38万公里推进到L1点的150万公里，将使我国成为世界上第二个独立完成L1点飞行卫星研制、发射和远距离测控通讯任务的国家；同时，该计划将提升我国航天技术基础能力，培养和造就具备国际水准的科技与工程人才。同时，“夸父计划”已经有德国、法国、比利时、奥地利、加拿大等国10多位著名空间科学家参与，大大加强了国际间的合作。

●您对于我国空间技术的展望，会真的实现吗？

〇当然。其实这些展望都是根据我国这方面专家所提供的信息和国家的相关部门所制定的规划所汇编而成。目前，“十二五”期间，我国空间技术发展目标和主要任务已基本确定。中国空间技术研究院院长杨保华在论坛上做《中国空间技术成就与展望》的主题报告时透露中国空间技术“十二五”发展目标和主要任务还包括：完成中国载人航天二期工程的任务，建成短期有人照料、长期在轨自主飞行的空间实验室，开展载人航天工程后续工作；完成中国月球探测二期工程任务，实现月球软着陆和自动巡视勘察，开展月球探测三期工程的前期研究。

●真希望这些都能很快梦想成真！

【注释】

[1]夏德根：《卫星专利视野下的中国外层空间技术发展研究》，《中国科技论坛》，2009年第8期。

[2]卫国：《中国已培育出11个航天蔬菜新品种》，《农村实用技术》，2008年第6期。

[3]管克江等：《美国宣布空天飞机今日试飞》，《人民日报》，2010年4月22日。

[4]孙宏金：《完美谢幕　嫦娥一号在月球上永生——写在嫦娥一号卫星撞击月球的完美瞬间》，《中国航天报》，2009年3月3日。

[5]杨保华：《中国空间技术成就与展望》，《光明日报》，2008年2月19日。

[6]张巧玲：《中国工程院院士、运载火箭系列总设计师龙乐豪：我国一次性运载火箭孕育新飞跃》，《科学时报》，2009年6月2日。