开拓深空探测新领域

叶培建彭兢

2020-06-23 07:36:30　来源：人民日报

　　1957年10月4日，第一颗人造地球卫星成功发射，人类进入太空时代，此后空间探测活动不断拓展。1958年8月17日，人类第一次尝试发射月球探测器先驱者0号，迈出人类深空探测第一步。通过深空探测，人类极大提升航天技术水平，取得大量科学探测成果，加深对地球、太阳系和宇宙的认识，促进对生命起源的探索。

　　多国推进深空探测

　　深刻影响社会发展

　　据不完全统计，截至2020年6月，人类已执行深空探测任务约260次；探测目标包括月球、太阳、大行星及其卫星、矮行星、小天体（小行星和彗星），乃至太阳系以外的天体。其中，飞行距离最远的旅行者1号探测器，距离地球已超过200亿公里。

　　一般而言，人类深空探测活动可分为三个阶段。第一阶段从1958年到70年代末，以美苏太空竞赛为主导，20多年间发射次数高达174次；以1969年阿波罗11号实现载人登月和1977年旅行者1号、2号发射为代表，载人深空探测和无人深空探测取得重大进展。第二阶段是上世纪80年代，随着载人登月竞赛结束，深空探测相对沉寂；10年内仅发射13次，主要以金星、火星和哈雷彗星探测为主，月球探测完全停滞。第三阶段从上世纪90年代至今，新一轮以科学发现为主要目标的深空探测活动逐渐复苏，执行发射任务73次；欧洲、日本、中国、印度和以色列等国家和地区纷纷加入深空探测队伍，一些商业机构也开始涉足深空探测。与一般航天任务相比，深空探测具有高风险性，需要在科学探索和技术验证间综合权衡，时间跨度大，公众和社会关注度高。此外，商业航天的介入带来全新机遇和挑战。

　　面向未来，各主要航天国家和地区纷纷提出深空探测长远规划或任务计划。从探测对象来看，一般由近及远，月球是起点和前哨站，火星是月球之后主要探测热点；小天体探测日益受到重视；对太阳的探测活动一直未曾间断；火星和金星之外的大行星及其卫星探测活动任重道远；一次发射针对多个目标、实现多种任务、采取多种形式探测，成为深空探测的重要途径。从探测方式来看，一般包括飞越、硬着陆（撞击）、环绕、软着陆、巡视、无人采样返回、空中驻留和载人探测等形式；对月球、火星等热点目标，采取多次不同形式的探测任务交替进行，或在一次任务中采用多种探测手段组合的方式成为主流；科学探索和技术验证相辅相成；载人深空探测是未来制高点和必然方向。深空探测主要关键技术包括行星际飞行技术、深空自主导航与控制技术、深空测控通信技术、智能控制技术、长寿命高可靠性技术、先进能源与热控技术、复杂空间环境防护技术，等等。

　　总结起来深空探测有三大特点。第一，探索太阳系和宇宙的起源、发展和演化是深空探测的科学总目标。具体包括太阳系内各天体的起源、发展和演化，地外生命和水的存在，探索空间资源为后续开发利用做准备。第二，深空探测活动与科技进步良性互动，显著推动新一代科技工作者快速成长，大大提高人类科技发展水平，对整个人类社会影响深远。第三，深空探测对激发探索精神、凝聚国家和民族意志、增强民族自豪感具有重大意义。

　我国探月工程稳步推进

　　共同实现探索宇宙梦想

　　经过几代人辛勤耕耘与开拓，我国航天事业取得一系列重大成就：建立起完整配套的航天工程体系，积累了丰富的实践经验，在空间科学、空间技术和空间应用三大领域培养造就了一支高素质的科技人才队伍，为开展深空探测奠定坚实的技术和物质基础。事实证明，我们有能力走出地球、迈向深空！

　　上世纪80年代，我国科学家开始研究月球探测的可行性。上世纪90年代，成立“863月球探测课题组”对此进行研究论证。2003年，提出探月工程“绕、落、回”三步走战略规划。2004年，嫦娥一号工程立项实施，拉开中国深空探测的序幕。迄今为止，我国已执行5次月球探测任务，进行了6次发射。

　　嫦娥一号月球探测卫星于2007年10月24日成功发射，这是我国首次进行深空探测，是继人造卫星、载人航天之后，中国航天第三个里程碑，也是我国航天器研制自主创新的典范；实现多项突破，掌握了一大批具有自主知识产权的核心技术，培养了我国深空探测的基本骨干队伍。嫦娥二号于2010年10月1日发射，其主要目标是：获取高精度月球表面三维影像，为嫦娥三号选择落月点打好基础；开展深空探测系列共性关键技术在轨飞行验证。在完成日地L2点和小行星飞越等拓展任务后，嫦娥二号成为我国首颗飞入行星际并环绕太阳飞行的探测器。

　　嫦娥三号于2013年12月2日发射，12月14日安全着陆于月球正面预选着陆区，成为新世纪人类首个在月球表面软着陆的探测器。嫦娥三号任务实现我国首次地外天体软着陆和巡视勘察，进一步完善探月工程体系，获取大量科学数据，并取得变推力发动机推进、高精度自主导航等多项技术突破。

　　嫦娥五号飞行试验器于2014年10月24日发射，11月1日其返回器精准安全着陆，服务舱重返地月L2点探测和环月轨道，完成月球引力借力变轨等多项拓展试验。这次任务的圆满完成，证明我国掌握了第二宇宙速度半弹道跳跃式再入返回技术，有能力开展月地往返多目标探测，开拓深空探测新领域。

　　嫦娥四号中继星于2018年5月21日发射，2018年6月14日成功实施轨道捕获控制，进入使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点的Halo轨道的卫星，并为其后嫦娥四号着陆器和巡视器实现月球背面探测提供通信中继服务。嫦娥四号于2018年12月8日发射，2019年1月3日成功实现人类历史上首次月球背面软着陆，不但巩固了我国已经掌握的月球软着陆技术，还实现了在通信中继支持下地外天体着陆和巡视探测的技术突破，获得更多月球地质、资源等方面信息，取得一系列前所未有的科学认识和技术进步。

　　从嫦娥一号到嫦娥四号，我国已经取得连续执行5次探月任务、6次发射成功的佳绩，不仅次数最多，而且成功率100%。这不但在人类探月历史上绝无仅有，而且确立本世纪前20年我国在无人月球探测领域的领先地位。通过探月一期工程和二期工程，我国已掌握奔月和近月制动、对月球进行环绕、正面和背面软着陆、巡视和月地返回探测等关键技术，同时形成较完整的探月工程体系、配套设施和人才队伍。正在进行的三期工程将为我国实施后续的月球无人科研站和载人登月等任务，奠定更加坚实的技术基础。

　　在稳步实施探月工程过程中，中国航天展示出的实力引起国际广泛关注，增强了我国在深空探测领域的发言权。与此同时，我们在深空探测中的态度是开放的：嫦娥四号任务实现了广泛的国际合作，收到良好效果，推动实现全人类探索宇宙的共同梦想。

　　努力实现航天梦强国梦

　　推动人类和平利用太空

　　2020年注定是我国深空探测不平凡的一年。按预定计划，我国第一个火星探测器天问一号将于2020年7月发射。经7个月左右的飞行，天问一号将于2021年实现火星绕、落、巡。首次任务即实现三项目标，国际上还没有成功先例。嫦娥五号探测器也将于2020年下半年发射，实现月球无人采样返回，完成我国探月工程“绕、落、回”三步走的最后一步。

　　本世纪初，我国明确提出深空探测三步走战略规划。近20年来，我们按照预定规划，一步一个脚印、扎实推进，才有了现在五战五捷的巨大成果。根据目前最新论证，后续有望进一步开展以下工作：月球仍是最主要的目标，通过探月四期工程和载人登月工程，推动建立无人和有人相辅相成的月球基地，探索、开发和利用月球的宝贵资源；小行星和彗星探测，小行星采样返回；火星采样返回；木星和其卫星探测及行星际穿越。此外，小天体监视与防御、太阳系边际探测和地外生命探测等一系列任务也在深化论证，国际合作的大科学工程——月球科考站也在努力培育之中。

　　随着我国综合国力、科技水平不断提升，深空探测深度和广度将不断拓展，必将持续带动我国航天技术进步，促进科学认知重大创新。我们将牢记习近平总书记的嘱托：“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦”，继续努力拼搏，为实现航天梦和强国梦，为人类和平利用太空、推动构建人类命运共同体贡献更多中国智慧和中国力量。

　　（作者叶培建为航天科技集团五院研究员、中国科学院院士、“人民科学家”国家荣誉称号获得者；彭兢为中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器副总设计师）

编辑：迟语洋

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