载人航天、嫦娥工程及其他空间重大工程将产生重大突破

整理撰稿人：中科院国家科学图书馆总馆空间科技团队

王海名（E-mail:wanghaiming@mail.las.ac.cn）、王海霞、杨帆

审稿专家：中科院空间中心吴季研究员

最近20年，我国相继实施了若干项空间重大工程并取得了丰硕成果，引起了国际空间界的高度关注。2007—2012年，我国载人航天工程航天员出舱活动和交会对接任务获得圆满成功，“嫦娥一号”、“嫦娥二号”卫星成功发射，以“北斗”导航系统和高分辨率对地观测系统为代表的各类应用卫星成功在轨实施。我国正稳健地从空间大国向空间强国迈进。

1 载人航天工程

国际空间站（ISS）在2011年主体建造完成后进入了全面应用阶段。截至2013年9月，ISS各主要参与国和国际组织已经利用ISS开展了生物学与生物技术、地球和空间观测、人的研究、物理学、技术试验和教育等6大领域、近1800项研究项目。作为迄今为止世界上功能最为完善的空间科学研究与实验平台，ISS将继续支持大规模、多学科的研究和探索活动，成为科学研究和探索的前沿阵地。

中国载人航天工程于1992年由中国政府批准实施，是我国航天史上规模最大、系统最复杂、技术难度和安全可靠性要求最高的跨世纪大型系统工程[1]。

中国载人航天实行“三步走”的发展战略。工程第一步是发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验。第二步是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。“神舟十号”任务完成后，工程第二步第一阶段目标圆满完成，转入以发射空间实验室为主要内容的第二步第二阶段。第三步是建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题[2]。

中国空间站将在2020年前后建成，预计在轨运营持续10年。未来，中国空间站的应用有效载荷将由数量众多的空间科学实验平台、数项具有国际竞争力的重大研究设施以及用于特定空间科学研究领域的独立载荷组成。空间站的应用方向则囊括了航天医学、空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文与天体物理学、空间环境与空间物理、地球系统科学、空间应用新技术、航天器技术等领域。中国自主建设的这一规模较大、长期有人参与的国家级空间实验室，将成为继国际空间站之后世界载人航天空间科学研究与应用的又一重要平台。

借助于中国空间站，未来我国在空间科学前沿探索的重点领域有望获得若干具有国际影响的重大发现，进入世界先进行列，提升我国空间科学整体水平。随着中国空间站工程的不断实施，越来越多的国家和组织已经表达了参与合作的意向，中国空间站有望成为空间探索活动国际合作的下一个成功典范[3]。

2 嫦娥工程

人类要迈向更遥远的深空探索整个宇宙，探索月球是必需经历的过程。我国首个月球探测计划“嫦娥工程”于2003年启动，按照“绕、落、回”三步走的方案实施。首先发射环绕月球的卫星，深入了解月球；接着发射月球探测器，在月球表面进行实地探测；最后送机器人上月球，建立观测站，实地实验采样并返回地球，为载人登月及月球基地选址做准备。整个计划需要20年的时间[4,5]。

“嫦娥一号”和“嫦娥二号”任务的圆满完成标志着“嫦娥工程”第一阶段的战略目标已经实现。“嫦娥三号”探测器将于2013年底发射，实施“嫦娥工程”第二期。届时，探测器将携带月球软着陆器，在月球上实现软着陆并进行首次自动巡视勘测。“嫦娥工程”二期的总体科学目标包括：月球形貌与地质构造调查，月表物质成分和可利用资源调查，月球内部的结构研究和日-地-月空间环境探测与月基天文观测。二期工程将产生大量的技术创新成果，不仅可以应用于其他航天工程，还可以应用在天文观测、人工智能、微电子等民用领域，为建设创新型国家提供技术支持。

后续“嫦娥工程”三期主要科学目标包括对着陆区的现场调查和分析及月球样品返回地球以后的分析与研究，研究月球和地月系统的起源和演化，深化对地月系统起源与演化的认识。完成嫦娥工程三步走规划，中国将成为世界上第三个，继美国和前苏联之后，将月球土壤样品带回地球的国家。

3 北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统。我国按照“三步走”的发展规划部署“北斗”卫星导航系统。第一步，在1994年启动北斗卫星导航试验系统（第一代系统），2000年形成区域有源服务能力。第二步，在2004年启动北斗卫星导航系统（第二代系统）建设，2012年形成区域无源服务能力。第三步，在2020年北斗卫星导航系统实现全球无源服务能力。

未来10年，北斗卫星导航系统将全面建成，导航定位和授时服务实现自主的全球覆盖能力，建成维护中国主权利益与安全的自主卫星定位系统，成为与美国全球定位系统（GPS）、欧洲伽利略系统、俄罗斯格罗纳斯（GLONASS）系统并立的4大全球导航定位系统之一。目前北斗二代的芯片已经相继推出，已经向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务，其巨大的商业价值正逐步显现。随着2020年北斗卫星导航系统的建成，该系统在我国测绘、交通、应急救援和国家安全等诸多领域将逐步发挥重要作用[6,7]。

4 高分辨率对地观测系统

对地观测系统即从空间对地球进行观测的系统，是20世纪地球科学进步的一个突出标志。目前世界各国都在努力发展本国的空间对地观测技术，其中以美国、法国、德国、俄罗斯等国家的技术最为先进，日本、印度、欧空局等国家和地区也发射了对地观测卫星[8]。

中国高分辨率对地观测系统重大专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》部署的16个重大科技专项之一。该专项工程由天基观测系统、临近空间观测系统、航空观测系统、地面系统、应用系统等组成，目标是到2020年建成基于卫星、平流层飞艇和飞机的高分辨率先进观测系统。高分辨率对地观测系统于2010年5月正式获准实施，2012年进入全面建设阶段，计划在“十二五”期间发射5—6颗观测卫星。高分专项的第一颗卫星“高分一号”已于2013年4月26日成功发射[9]。

未来中国将建成高分辨率对地观测系统，形成新的高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的自主对地观测能力，为中国现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重要领域提供信息服务和决策支持，满足国家经济建设和社会发展需求，并促进我国空间基础设施建设，培育卫星应用企业集群和产业链，推动卫星应用和战略性新兴产业发展，以满足国家安全需要[10]。

1 戚发轫.中国载人航天发展回顾及未来设想——2010年空间环境与材料科学论坛大会讲话.航天器环境工程,2011,01:1-4.

2 张柏楠,戚发轫.中国载人航天技术的历史性跨越.航天器工程,2008,05:1-6.

3 张庆伟.中国载人航天工程成就述评及未来展望.中国航天,2003,11:4-8.

4 欧阳自远.中国嫦娥工程进展(上).图书馆杂志,2008,11:81-88.

5 欧阳自远.中国嫦娥工程进展(下).图书馆杂志,2008,12:81-86.

6 谭述森.北斗卫星导航系统的发展与思考.宇航学报,2008,02:391-396.

7 杨元喜.北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战.测绘学报,2010,01:1-6.

8 王毅.国际新一代对地观测系统的发展.地球科学进展,2005,09:980-989.

9 童庆禧.关于我国空间对地观测系统发展战略的若干思考.中国测绘,2005,04:46-49.

10 李海峰,郭科.对地观测技术的发展历史、现状及应用.测绘科学,2010,06:262-264.