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中国航天的2020:丰收之年

接下来的 2021 年,中国航天依旧忙碌:天问一号将着陆火星,载人航天工程也将迎来多次任务,包括发射空间站核心舱、天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船。

嫦娥五号成功采样返回,中国探月工程走到“第二步”

2020 年,中国航天最引人注目的成绩,莫过于嫦娥五号任务顺利完成。11 月 24 日 4 时 30 分,长征五号遥五运载火箭成功发射,带着嫦娥五号探测器飞往月球。

12 月 17 日凌晨 2 点左右,嫦娥五号正式结束了太空之旅,带着 1731 克从月球表面采集的土壤样品返回地球。自此,中国成为继美国和前苏联之后,第三个取得月球样本的国家。

嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗着陆场着陆

嫦娥五号探测器由四部分构成,分别是轨道器、返回器、着陆器和上升器。四部分自下而上串联,总质量约 8200 千克,在中国航天器发射史上,是位居前列的 “大块头”。

它创造了五项中国首次:首次实现地外天体的采样与封装;首次地外天体上的点火起飞、精准入轨;首次在月球轨道无人交会对接和样品转移;首次携带月球样品以近第二宇宙速度再入返回;首次建立中国月球样品的存储、分析和研究系统。

除了嫦娥五号探测器本身,承担此次发射任务的长征五号运载火箭,也颇具看点。它是中国目前*、*进、运载力最强的火箭。

长征五号箭体长度近 60 米,起飞重量超过 800 吨。作为对比,长征四号火箭长度为 48 米,起飞重量为 250 吨;长征三号长度为 45 米,起飞重量 204.88 吨。因此,块头更大、力气也更大的长征五号,被称之为 “胖五”,可直接将超过 8 吨的嫦娥五号送入地月转移轨道。

嫦娥五号本次任务,实际上是中国 “嫦娥工程” 的其中一个环节。以嫦娥奔月神话中 “嫦娥” 命名的中国月球探测工程,有 “大三步” 和 “小三步” 之别。“大三步” 是指 “探”、“登” 和 “驻(住)”,分别意味着无人探月、载人登月和长久驻月。其中,无人探月工程,又细分为 “小三步”,分别是 “绕”、“落” 和 “回”。

“绕” 指的是,在距离月球表面两千公里的高度绕月飞行,进行月球全球探测。“落” 是指降落到月球表面,释放月球车,进行着陆区域附近局部详细探测。“回” 则是嫦娥五号正在进行的第三步:到月球表面采样后,带回地球。

对于 “小三步” 来说,本次任务是收官之作。而对于未来的探月工程来说,也是奠基之作。接下来,中国月球探测工程的 “大三步” 将来到第二步,预计在 2030 年代实现中国航天员登月。

北斗全球卫星导航系统建成,从中国走向全球

2020 年 6 月 23 日 9 时 43 分,在长征三号乙运载火箭的帮助下,北斗三号最后一颗组网卫星发射升空。经过 30 分钟的飞行后,卫星进入预定轨道,实现稳定运行,西昌卫星发射中心宣布发射任务成功。自此,中国全面建成了属于自己的全球卫星导航系统。

全球卫星导航系统的重点是 “全球” 二字,此前北斗三号只能为 “一带一路” 沿线国家提供服务。这次最后一颗组网卫星上天后,北斗三号发展成完全体,能覆盖全球所有地区。

中国北斗系统的建成历经 26 年,分为“三步走”:*步是试验系统北斗一号,第二步是覆盖亚太大部分地区的北斗二号,第三步是覆盖全球的北斗三号。

1994 年,北斗卫星导航试验系统(即北斗一号)立项。6 年后,通过发射 2 颗卫星,建成北斗导航试验系统,主要在中国境内提供定位导航服务。中国成为继美、俄之后,世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

2007 年,北斗二号*颗卫星成功发射。5 年底,北斗二号正式建成,面向亚太区域提供服务。

2017 年 11 月,北斗三号发射*批组网卫星。加上最后发射的卫星,北斗三号一共 30 颗卫星,包括 24 颗 MEO (中圆地球轨道)卫星、3 颗 IGSO(倾斜地球同步轨道) 卫星和 3 颗 GEO (地球静止轨道)卫星。

2020 年 7 月 31 日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,其应用场景十分广阔,包括智能手机、地面交通、海洋渔业等领域。2019 年 12 月,导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其表示,现在绝大部分智能手机都用到了北斗。苹果最新的 iPhone 12 系列手机,也明确支持北斗导航定位系统。

天问一号奔往火星,中国航天走向深空

2020 年 7 月 23 日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空,成功将火星探测任务“天问一号”探测器送入地火转移轨道。自此,中国迈出了行星探测的*步,中国航天走向了更远的深空。

早在 2011 年,中国就尝试过探索火星,当时的探测器叫“萤火一号”,搭载于俄罗斯的火箭之上。但由于发射失利,萤火一号最终坠毁于太平洋海域。萤火一号任务失败后,中国对火星的探索不再借助他国的运载器,而是采用自己的长征系列运载火箭系统。

自 7 月 23 日发射以来,天问一号已成功完成地月合照、探测器 “自拍”、三次中途修正、一次深空机动、载荷自检等工作。12 月 14 日,离开地球 144 天的天问一号,飞行了 3.6 亿公里,距离地球超过 1 亿公里,距离火星约 1200 万公里。

按照原定计划,天问一号将于 2021 年 2 月中旬到达火星,开始绕火探测。5 月中旬,着陆火星巡视探测。如果任务成功,中国将成为世界上*个,首次探测就通过一次任务实现火星环绕和着陆巡视探测的国家,也将成为世界上第二个实现火星车安全着陆和巡视探测的国家。

新一代载人飞船试验船升空,中国载人航天开启“第三步”

2020 年 5 月 5 日,长征五号 B 运载火箭在文昌航天发射场点火升空,将新一代载人飞船试验船、柔性充气式货物返回舱试验舱等载荷组合体送入预定轨道。中国载人航天工程空间站阶段任务首战告捷,拉开了中国载人航天工程“第三步”任务的序幕。

1992 年 9 月,中国载人航天工程制定了“三步走”的发展战略。

*步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验。2003 年,神舟五号飞船搭载*位太空人杨利伟飞上太空,让中国成为继苏、美后,第三个将人类送上太空的国家。2005 年 10 月,神舟六号搭载两名航天员,首次成功进行多人多天太空飞行试验,“三步走” 发展战略 “*步” 收官。

第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。2008 年 9 月,神舟七号任务成功,中国掌握了航天员空间出舱活动关键技术,开启了 “三步走” 发展战略 “第二步” 征程。此后,中国先后完成了空间飞行器交会对接、空间实验室升空和推进剂在轨补加技术,“三步走”发展战略“第二步”完成。

“第三步”则是建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题,中国目前已经拉开了这一步的序幕。

在长征五号 B 将新一代载人飞船试验船送入预定轨道后,该试验船的返回舱于 2020 年 5 月 8 日,成功降落在东风着陆场预定区域。新飞船试验船完成了多项空间科学实验和技术试验,验证了高速再入返回防热、控制和群伞回收等关键技术。

除了上述任务,中国航天在 2020 年取得的成绩还包括新一代运载火箭长征八号首飞成功、可重复使用试验航天器成功返回、商业航天获得实际进展等等。

接下来的 2021 年,中国航天依旧忙碌:天问一号将着陆火星,载人航天工程也将迎来多次任务,包括发射空间站核心舱、天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船。

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