出品：科普中國
製作：太空精釀
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
這是一篇近6000字、18圖的長文，寫在2019年中國航天日收官之後，值得關注中國航天的你讀下去。
1970年4月24日，東方紅一號衛星成功進入太空，中國人千百年來的航天夢終於從“嫦娥奔月”和“萬戶飛天”的傳說成為現實，這一天也因此載入史冊。自2016年起，4月24日正式被確認為“中國航天日”。
2019年4月24日，東方紅一號依然在宇宙中運行（圖片來源：stuffin.space）
由於軌道設計特點，直到49年後的今天，東方紅一號衛星依然在遙遠的太空運行，而且將長期運行下去。不過依靠電池充能的它早已失去了能量，目前只是一座紀念並見證中國航天輝煌的豐碑。
2019年中國航天日海報一經問世便驚豔眾人，完美融合了中國千百年的神話和近些年的航天成果（圖片來源：國家航天局）
今年的中國航天日主場活動在長沙開幕，活動期間以及此前官方的一系列動作，為我們慢慢揭開了未來十年中國航天的重大規劃，一個波瀾壯闊的中國航天時代也要揭開大幕了。
看點一：天宮空間站建成
載人航天工程是目前中國最重要的航天任務，從1992年9月21日開始起一直在按照“三步走”的計劃進行：
1.實現載人天地往返；
2.建立短期駐留空間實驗室；
3.建立長期駐留空間站。
1999年11月20日，神舟一號無人飛船成功發射，大幕開啟。
2003年10月15日，楊利偉乘坐神舟五號進入太空。完成第一步，實現載人天地往返。
對接天宮一號空間實驗室（圖片來源：國家航天局）
2012年6月18日，天宮一號目標飛行器與載人飛船神舟九號成功對接，中國首次載人航天器交會對接。完成第二步，建立短期駐留空間實驗室。
2020年起，中國將開始建設天宮空間站，實現載人航天工程的最後一步，預計在2022年前後落成。
中國載入航天工程平均每十年邁過一個大步，克服了重重難關。
每次載人航天任務，至少涉及到航天員、載人飛船、運載火箭、飛船應用、測控通信、發射場和著陸場七大系統，其中任何一個都是極複雜的存在。以大眾最不了解的測控通信系統為例，它已經包括了路基的數個地面測控站、海基的先後7艘萬噸級遠望號測量船、天基的先後兩代天鏈中繼衛星通信系統。單一項全球覆蓋的中繼衛星通信系統，就只有中國和美國能做到。
王亞平的天地直播互動“太空教室”背後是強大的天地海基通信測控系統（圖片來源：）
27年來，航天人篳路藍縷、以啟山林，以11艘神舟飛船、2艘天宮實驗室、1艘天舟貨運飛船的成果取得了上述進展，中國也成為僅次於蘇聯/俄羅斯和美國的第三個能進行獨立自主載人航天的國家。
未來幾年，載人航天將有如下大突破：
a.新一批大規模航天員選拔。我國此前已經宣布開啟第三批航天員選拔，且將首次面對社會招募載荷專家等，他們將成為載人航天新階段的中堅力量。
b.神舟載人飛船和天舟貨運飛船等將進入定型量產階段，同時新一代載人飛船在研。
c.長征五號B（2020上半年首飛，重載）、長征七號（貨運）、長征2F火箭（載人）等相關火箭將進入量產階段，同時新一代載人飛船運載火箭在研。
d.天宮空間站將實現長期連續多人駐留，成為我國太空技術研究的重要實驗基地。
看點二：嫦娥探月工程開始大豐收
嫦娥探月工程是中國的一個重大航天工程，主要包括三步：“繞”、“落”、“回”。
2007年10月24日，嫦娥一號升空前往月球，繪製了中國人的第一張月球全地圖，實現“繞”。
2010年10月1日，嫦娥二號以全新的軌道設計抵達月球。驗證一系列新技術後，離開月球飛向距離地球150萬千米的日地拉格朗日二點，人類歷史上首次從月球前往此點，一年後又離開前往探測圖塔蒂斯小行星，接連刷新中國深空探測最遠距離。
2013年12月2日，嫦娥三號成功發射，在當月14日成功著陸月球並釋放玉兔號月球巡視器，中國首次實現“落”。
2018年5月21日，鵲橋號中繼衛星成功發射，這是人類首顆月球背面信號通信中繼衛星。
嫦娥四號任務（圖片來源：中國國家航天局）
2018年12月8日，嫦娥四號成功發射，在2019年1月3日成功著陸月球背面並釋放玉兔二號月球巡視器，人類歷史上首次突破月球潮汐鎖定影響著陸在月球背面。
航天大會前後，我國又公布了一系列嫦娥探月及後續重大任務：
a.2019年底，嫦娥五號將進行登月采樣返回，中國將要實現探月工程最後一步，“回”。如果成功將是人類時隔43年後再次獲取月球樣本。
b.在近期的“嫦娥四號國際載荷科學數據交接暨月球與深空探測合作機會公告發布儀式”中，我國宣布嫦娥六號將開放20千克質量搭載載荷給國內外科研工作者。20千克有效載荷對於“寸土寸金”的登月返回任務而言，是個不折不扣的硬實力證明。
c.嫦娥七號和八號正在研發。
d.國家航天局局長張克儉在航天日期間表示，中國未來計劃在月球建立研究站，努力在10年左右實現載人登月！這意味著在2030年前各項核心技術，例如重載火箭、探月載人飛船、登月模塊等必須成熟，頗有當年美蘇爭霸時肯尼迪總統的著名演講內容“在1970年前，我們要把宇航員送上月球，再安全送回來！”的豪情壯志！
看點三：長征火箭大擴容
長征系列運載火箭是我國自行研製的主力航天運載工具，它的名字來自毛澤東著名的《七律·長征》一詩，寫於1935年10月，描述了紅軍不畏艱難、勇往直前的精神，“紅軍不怕遠征難，萬水千山只等閑”。 我國的運載火箭以“長征”命名，寓意火箭事業一定會像紅軍長征一樣，克服任何艱難險阻，到達勝利彼岸。
現役主力火箭（圖片來源：運載火箭技術研究院）
1970年4月24日長征一號首飛、成功將“東方紅一號”衛星送入太空後，長征大家族已經包括了以下主要系列：長征一號（中國第一枚火箭）、長征二號系列（第一代主力，2F是載人航天項目的主要運載工具）、長征三號系列（高軌和探月任務的運載工具）、長征四號系列（極軌和太陽同步軌道衛星的運載工具）、長征五號系列（中國現役最強火箭，大國重器）、長征六號系列（小型液體燃料火箭）、長征七號系列（新一代主力運載火箭）和長征十一號系列（小型固體燃料火箭，快速反應能力）等。
但隨著我國航天任務的需求越發多樣，長征家族也在規劃迅速擴容：
a.載人登月和探測火星，必然意味著需要近地軌道運力150噸級的重載火箭，這就是規劃中的長征九號，它的運力是目前中國最強火箭長征五號的6倍左右，目標劍指霸佔世界第一火箭位置長達50年的阿波羅登月土星五號。目前核心的500噸級液氧煤油發動機、9.5米級直徑殼體結構等都取得重大突破。
2018年珠海航展中展覽的新一代火箭家族（圖片來源：航天科技集團）
b. 多個新型火箭在研。
捷龍一號是小型固體燃料商業航天運載火箭，長征八號是我國使用無毒無汙染推進劑的新型中型運載火箭，長征六號A將對長征六號進行大刀闊斧改革，長征七號A也將大大提高長征七號能力，長征五號B將成為重載工具服務於空間站建設。
此外，新一代起飛重量約2000噸（長征2F火箭約464噸）的新型載人火箭也在研發中，這將大大提高我國深空載人航天探測能力。
c.火箭發射環境改變。
一方面，文昌衛星發射基地在迅速成長，未來將成為多種新型火箭的主力基地；另一方面，我國也在積極拓展新技術，2019年中將試驗從海上平台發射長征十一號。這兩個新環境都幾乎不存在火箭殘骸濺落問題，最大限度利用本地低緯度帶來的發射優勢。
d.發動機技術突破。
火箭的心髒是發動機，新型火箭的背後意味著多個新型發動機的成功。此外，為應對更複雜應用環境，例如一箭多星、深空探測任務，新型火箭上面級遠征系列也在不斷升級。
在可以預見的10年內，中國長征火箭家族將向世界航天運載能力的頭部玩家位置發起衝擊。
看點四：深空探測不鳴則已、一鳴驚人
深空探測領域一直是我國航天任務的短板，但在未來十年內這一切將會發生重大改變，目前至少兩個任務已經立項並在進行，多個任務正在規劃。
中國火星探測任務組合體（圖片來源：國防科工局）
a.首個獨立火星探測任務。
火星探測窗口每26個月一次，我國將在2020年窗口期發射火星探測任務，在火星實現軌道器“繞”、著陸器“落”和火星車“巡”的複雜功能，在世界各國早期火星探測任務中是絕無僅有的難度。
b.2019年4月18日，我國宣布小行星探測任務將征集總重66.3千克的8種科學載荷，包括中視場彩色相機、熱異塵餘生光譜儀、可見紅外成像光譜儀、多光譜相機、探測雷達、磁強計、帶電粒子與中性粒子分析儀、塵埃分析儀等，也逐漸揭開了這個神秘任務的面紗：
它將首先探測一顆被地球捕獲的10米級微小“準衛星”，實現一次“繞”“落”“回”將樣本送回地球；隨後主體航天器利用地球和火星引力助推，探測一顆主帶彗星。
這些均為人類首次，這個任務的複雜性、難度和創新性都將是人類深空探測領域的新突破。
c.更遠的深空任務。
我國宣布上述任務的同時，也提到了木星/系探測、太陽系邊際探測和行星際探測等一系列後續項目的規劃，這也將是中國在深空探測領域的大進展。
d.深空探測任務的進展也意味著一系列支撐技術的成熟，例如地球到火星的距離是到月球的100倍以上，且眾多任務要求能實現全球無縫信息接收，這需要建立一個大型的全球性深空探測通信網絡。
看點五：北斗系統投入全球運營
GPS系統如何顛覆了戰爭形態和民用生活，相信很多人已經深有體會。一方面，它創造了例如 “外科手術式打擊”的軍事名詞；另一方面，普通人沒有了手機中的GPS定位模塊的確“寸步難行”。
因此，擁有獨立自主的全球衛星導航系統，是一個大國最為迫切的戰略需求。
北斗衛星導航系統各任務時間表（圖片來源：北斗辦）
中國北斗系統從一無所有發展到一個獨立自主的全球性系統，花費了20多年時間，期間先後研製了三代衛星，從實驗到全球組網建立了三代系統，積累了大量寶貴經驗。例如創新使用了三種軌道結合的大型星座、短報文功能、三頻信號等，頗有後發優勢。
2019年4月24日，北斗衛星的全球可視數量分布圖，大於4即可提供定位授時服務，北斗已經基本“點亮“全球（圖片來源：北斗辦）
進入2018年，北斗實現了1年10箭18星的建設大潮，基本實現亞太地區高質量服務。2019年也規劃發射7箭10星，進入最後組網階段，預計將在2020年實現全球高質量服務，這將是我國航天的一個重大突破。
“天上的星星參北斗”，這句歌詞未來不僅再指宇宙中的北斗星座，對於普通人而言更需要的是中國的“人造北斗”。
看點六：航天輔助科學研究的大潮來臨
長期以來，我國航天都帶有明確的工程導向，解決一個又一個實際需求問題，實現從0到1的突破。隨著國力增強，對科學技術的研發需求與日俱增，眾多航天任務也會愈發帶有科研屬性。
a.中科院空間科學先導專項衛星系列。
過去幾年，空間科學先導專項首批衛星頻頻刷屏：暗物質粒子探測衛星“悟空”、實踐十號返回式科學實驗衛星、量子科學實驗衛星“墨子”、硬X射線調製望遠鏡衛星“慧眼”不斷給世界帶來大新聞。
中科院空間科學先導專項第二批的主要衛星（圖片來源：空間科學中心）
在新一批的中科院空間科學先導專項中，我國又將發射愛因斯坦探針（EP）、先進天基太陽天文台（ASO-S）、太陽風-磁層相互作用全景成像衛星（SMILE）、引力波暴高能電磁對應體全天監測器（GECAM）、增強型X射線時變與偏振空間天文台（eXTP）等一系列衛星，這些都將是有許多國際合作的世界級科研衛星。
b.中國“天眼”&光學太空望遠鏡。
近些年世界最大的射電望遠鏡FAST在中國落成，它成為中國“天眼”，但它的觀測頻率與人類肉眼能接受的可見光範圍相去甚遠。
隨著中國空間站開建，一個新的光學太空望遠鏡將會與之共軌飛行，簡而言之，中國太空“天眼”或中國版哈勃望遠鏡。這種軌道安排的好處在於可以通過太空任務方便維修管理，同時不與空間站連接以減少額外的干擾，這也是世界航天史上的創新之舉。
c.天宮空間站本身也是個大型的科研基地，對於人體醫學、空間生物/材料工程、遙感遙測等技術而言提供了完美的微重力環境，也將成為重要科研產出基地。目前，我國已經開始了面向社會和科研院所征集相關科研/教學項目。
d.科研衛星全面開花。
地球重力場探測、空間引力波探測、系外行星搜尋，全國各個科研院所的航天項目申請的消息屢見報導，眾多項目已經進入研製和發射實驗衛星階段。可以想像未來10年內，各種航天帶來的“大新聞”將會層出不窮。
看點七：高通量通信時代到來
在地面通信技術努力跨越到5G的階段，天基通信系統也在實現不斷突破。一方面，高軌的地球靜止軌道通信衛星在走向高通量化；另一方面，大型低軌通信衛星星座也在建設中，它們將成為高低搭配的組合，滿足“全天時、全天候、高通量”的通信需求，尤其是為海洋、極地、山區、沙漠等無法大規模建立基地台的區域提供高質量服務，也能為飛機、高鐵等特殊應用環境保駕護航。
實踐十三高通量通信衛星（圖片來源：航天科技集團）
a.高軌領域。以我國在2017年4月12日發射的首顆高通量通信衛星實踐十三號衛星為例，它使用了Ka波段多波束寬頻通信系統，也搭載了先進的雷射通信系統。通信總容量達到20 Gbit/s，超過了中國以往所有通信衛星容量總和。它使用離子電推進技術長期維持軌道，大大延長衛星壽命，使得通信部門成本大大降低。我國即將發射的實踐二十號衛星，又將大大提高中國衛星通信總容量記錄。
b.低軌領域。不僅SpaceX和OneWeb在布局全球低軌通信衛星網絡，中國也在積極參與競爭。航天科技集團的“鴻雁”星座、航天科工集團的“虹雲”星座、眾多商業航天規劃的星座，都將建立數百顆衛星組成的大型網絡，衝擊“超級Wi-Fi”這一紅海市場。
高低搭配的天基通信技術，恐怕將在潛移默化中改變我們每個人的生活。10年前，普通用戶還在為節省寶貴的流量總結技巧；10年後會發生什麽，現在的你可以預測麽？
看點八：商業航天正當時
這些年以美國SpaceX、藍色起源、維珍銀河、OneWeb為代表的商業航天公司不斷“刷屏”，衝擊人們對商業航天的認知。事實上，他們也在快速推動人類航天技術的發展，成為一股無法忽視的力量。
我國商業航天起步晚，這是不爭的事實，但這並不意味著進步慢。
我國商業航天公司長光衛星拍下的3.6億像素的杜拜照片一角（圖片來源：長光衛星）
過去兩年來，我國各類商業航天公司如雨後春筍般湧現，它們幾乎覆蓋了航天相關的各個方面。火箭發動機、運載火箭總體、火箭回收復用、衛星遙感、測控網絡、微小衛星製造與應用、低軌衛星通信網絡、衛星數據服務等領域都出現了可圈可點的公司。
雖然目前尚未出現有重大突破的新聞，但針對這些嶄新的公司我們不必苛求太多，尤其是片面追求“中國版”SpaceX這種類似說法。目前一切都是起點，隨著中國航天的快速進步和人才儲備的增長，它們之中一定會湧現出獨具特色的“獨角獸”，只是一切仍需時間。
49年了，東方紅一號衛星仍然在太空中見證著中國一批批衛星和航天器的發射，它成為中國航天事業的最有力的見證者。中國航天日，既是紀念它的發射，也是奏響中國邁入“航天時代”的華麗篇章！
香港九龍灣馬來街興發大廈15樓D室