近年来中国航天科技的重大成就
近几年来，中国航天事业突飞猛进，在北斗导航、载人航天、深空探测、运载系统等诸多工程领域异军突起，取得了一系列重大科技成果。这些成就的取得，既反映出中国航天的实力，也标志着中国从世界航天大国迈向航天强国的行列。
卫星导航系统方面，2020年6月，北斗卫星导航系统最后一颗卫星成功升空。北斗系统，历时26年研发，经历了北斗一号、二号、三号三代系统，共计发射了59颗卫星，最终完成全部组网星座发射任务，正式建成。2020年7月，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。目前全球范围内已经有137个国家与北斗卫星导航系统签下了合作协议。北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统事关国家安全、经济建设和科学研究等诸多重要领域，代表了我国的核心竞争力。
探月工程方面，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，不仅次数多，而且成功率100%。2020年11月，探月工程嫦娥五号探测器发射成功，开启中国首次地外天体采样返回之旅，顺利完成我国探月工程“绕、落、回”三步走的最后一步。这些成就奠定了本世纪前20年我国在无人月球探测领域的领先地位。
载人航天与空间站方面，中国天宫号空间站建设进入关键阶段。2011年至2016年间，中国通过天宫一号、天宫二号验证了空间站的一系列关键技术。从2020年始，中国相继成功发射了天宫空间站天和核心舱、天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船，完成了飞船与核心舱的对接和在轨测试，中国航天员首次进入中国人自己的空间站。天舟货运飞船、天和核心舱、神舟十二号飞船任务相继成功，意味着中国空间站时代即将来临。
火星与深空探测方面，2020年7月，长征五号遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器点火升空；2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器“祝融号”成功着陆火星。天问一号火星探测任务的最大挑战在于火星“绕”（环绕）、“着”（降落软着陆）、“巡”（移动巡视）三大工程目标同时实施，以及对火星进行全方位研究，堪称近几十年来人类火星探测技术复杂度之最。我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功，创造了人类探测火星的新纪录。
运载系统方面，2020年，中国航天全年共执行了39次发射任务，发射载荷质量103.06吨，发射次数和发射载荷质量均位居世界第二。其中，长征系列运载火箭完成了34次发射。2015年9月，长征系列火箭中首枚小型固体运载火箭长征十一号首飞成功；2019年6月，长征十一号海射型运载火箭成功完成中国运载火箭首次海上发射。2020年5月，长征五号B运载火箭首飞成功，拉开了中国载人航天工程空间站阶段任务的序幕。此后，长征五号运载火箭全面投入应用，成功发射了火星探测器和嫦娥五号探测器，实现了我国地球同步转移轨道运载能力由5.5吨级到14吨级的跨越。2020年12月，长征八号运载火箭首飞成功，增强了我国高密度发射任务的执行能力，实现了发动机推力调节技术的首次工程应用，为可重复使用打下坚实基础。此外，我国新一代载人飞船试验船成功返回，为中国载人登月飞船“启航”奠定了坚实基础。
高性能卫星方面，2013年4月，中国首颗高分辨率卫星“高分一号”成功发射。此后，又成功发射高分二号至高分十四号、资源三号卫星等，构成了中国自主高分辨率对地观测系统并形成体系能力。2015年12月，我国成功将暗物质粒子探测卫星悟空号发射升空。该卫星具有能量分辨率高、测量能量范围大和本底抑制能力强等优势，将中国的暗物质探测提升至新的水平。2016年8月，中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星墨子号。2017年6月、8月，墨子号卫星先后在国际上首次成功实现千公里级卫星和地面之间的量子纠缠分发、量子密钥分发和量子隐形传态。2018年2月，中国成功将电磁监测试验卫星张衡一号发射升空，进入预定轨道，标志中国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。2019年12月，中国将实践二十号卫星送入预定轨道，旨在在轨验证通信、导航、遥感等多领域16项关键技术。2020年7月，亚太6D通信卫星成功发射，成为中国目前通信容量最大、波束最多、输出功率最大、设计程度最复杂的民商用通信卫星。2021年5月，中国成功将海洋二号D卫星送入预定轨道，该卫星和此前发射的海洋二号B、C星组网，标志着中国海洋动力环境卫星迎来三星组网的时代。
中国航天科技的成功经验
自?1956?年开始，经过长期不懈努力，中国航天技术得到了长足发展，特别是2016年以来，高密度航天发射成为中国航天的一大特征，无论是国家重大工程，还是商业航天项目，都迎来了一轮发展高潮。中国航天事业发展过程中积累了许多宝贵的成功经验，这将成为未来中国航天持续发展的“助推器”。
一是自力更生、自主创新。航天活动属于高科技、创新性实践。正是长期坚持自力更生、自主创新，中国航天人才突破了一个又一个技术难关，取得一系列重大成功，在世界航天科技领域中占有一席之地。
中国航天自立自强，与国外势力的技术封锁不无关系。1956年，中国航天事业刚刚起步，国家一穷二白，技术薄弱，然而苏联撤走在华专家，导弹研制等工作顿时陷入停滞。在最艰难的时刻，老一代航天人自力更生，不畏艰难，创造了“两弹一星”的奇迹。2002年，欧洲决定自研伽利略卫星定位系统，当时中国导航领域一片空白，也共同参与研发。然而几年后，在中国已投入20亿经费的情况下，却被从伽利略项目中踢出，欧洲国家并不希望中国接触导航领域核心技术。2011年，美国国会通过了沃尔夫条款，限制美中在航天领域的合作。面临技术封锁，中国人深切地感受到，航天领域的尖端技术是不可能从国外直接获得的，只有自主掌握核心技术，才能真正将祖国发展与安全的命运牢牢掌握在中国人手中。中国航天人发愤图强，刻苦攻关，逐渐构筑起了专业齐全、功能配套、设施完备的航天科技工业体系，掌握了一大批具有自主知识产权的核心技术，积累了独具特色的航天工程管理经验和方法，造就了一支技术精湛、作风优良的航天人才队伍，取得了一系列令世人瞩目的成果。
二是航天精神铸就伟大成就。航天精神是中国几代航天人投身航天事业的实践中创造的，以航天传统精神、“两弹一星”精神、载人航天精神等为代表，已成为中国社会主义精神文明的重要组成部分。正是在航天精神的感召下，一代代航天人视祖国的航天事业为生命，淡薄名利，无私奉献，积极投身于伟大的航天事业中，不畏失败、勇于探索，使中国人探索太空的脚步迈得坚实而又稳健。
航天精神是中国航天事业的文化标志和软实力，是中国航天取得成功的法宝之一。2020年4月，习近平总书记在给参与“东方红一号”任务的老科学家回信中谈到，“不管条件如何变化，自力更生、艰苦奋斗的志气不能丢。新时代的航天工作者要以老一代航天人为榜样，大力弘扬‘两弹一星’精神，敢于战胜一切艰难险阻，勇于攀登航天科技高峰，让中国人探索太空的脚步迈得更稳更远，早日实现建设航天强国的伟大梦想”。面对不断变化的新形势和新挑战，只有与时俱进，不断赋予航天精神新的时代内涵，才能为建设航天强国、实现航天梦提供无限精神动力支撑。
三是举国体制，突出战略需求。航天活动需要巨大的经济支撑，一个项目动辄需要几亿、几十亿甚至百亿的资金投入，因此需要国家主导，需要强大的举国体制保障发展。中国航天事业在党和政府的关怀下发展壮大，所取得的辉煌成就与强大的领导体制密切相关。上世纪后半叶，随着国防科技的纵深发展，中国航天形成了“从中央专门委员会到国防科工委、航天工业部、型号研究院”这种自上而下的决策、管理和研制体制。该体制上通下达，管理严密，领导有力，成为中国航天事业取得一系列重大突破的组织保障。如今，经过国防科技工业体制改革，形成了“从工信部到中国航天科技集团、中国航天科工集团、型号研究院、中科院部分研究所”的新体制，使航天科技的发展增添了更多活力。事实上，对于每个重大航天工程，除了上述“体制内”的人参与外，我国都会动用全国资源，开展大协作，在航天事业发展的各个时期，要求相关部门和地方政府给予支持和协助。
航天活动与国家重大战略需要密不可分。中国航天事业起步时的“两弹一星”主要目标是服务国防建设。如今，我国北斗导航系统、运载火箭、高性能卫星、嫦娥登月、火星探测等不断取得重大进展，这些成果源于国防建设、国计民生，乃至人类未来生存空间的发展等战略需要，同时又发展了科技，带动了经济，改善了民生，为国防现代化建设作出了巨大贡献。
四是稳扎稳打，科学有序。中国航天坚持稳扎稳打、重点突破，探索出了“探索―代、预研―代、研制一代、生产一代”的研制路线和创新途径。探索一代着眼于长远发展和新概念研究，预研一代注重解决阻碍航天发展的技术瓶颈和新技术研究，研制一代是指研发新产品，生产一代指形成产品并装备/交付用户。“四个一代”的路线和途径科学有序推进，不但储备了技术，也成功地实现了成果到产品转换的跨越。
中国航天重大工程实施时，一般会分步实施。这一策略既由现有技术储备和技术水平决定，也充分考虑了经济承受能力。譬如，中国探月工程的实施分为“绕”“落”“回”三个阶段，中国载人航天工程确定了“三步走”的战略等。通过这种渐进式的策略，实践、认识、再实践、再认识，中国航天人更好地处理创新与研制风险控制的关系，进而掌握了航天技术内在的发展规律。
在长期的航天工程实践中，中国航天人创造性地运用系统工程学，形成了“一个总体部、两条指挥线”的组织体系。该体系以总体设计部为龙头，负责抓总；两条指挥线即总设计师和总指挥，分担技术和指挥。“一部两线”系统在航天工程项目中实现了航天技术与组织管理的一体化创新，有效配置了资源，提高了效率，对航天工程项目的顺利实施提供了组织保障。
中国航天的愿景与展望
第一，既定工程，持续推进。北斗导航系统方面，把当前在轨卫星管理好，对现有系统进行完善和优化，深化北斗系统的全天空域综合能力，进而发展天地一体化的时空基准网和导航信息服务网；载人航天方面，在未来一年半时间内，执行好计划中的实验舱段和飞船发射任务；在2022年建成中国空间站，实现中国载人航天工程“三步走”战略中的最后一步；空间探测方面，按计划依次实施嫦娥六号月球背面的南极采样返回、嫦娥七号月球南极综合探测，以及嫦娥八号关键技术月面实验等任务，为我国未来“载人登月”和“建立月球基地”做前期铺垫。做好“天问一号”环绕器在轨火星全球普查，以及“祝融号”巡视探测火星表面环境、地质、水资源等，以获得火星探测的第一手数据；同时为下次火星探测器发射做前期筹备。
运载系统方面，加快我国新一代固液结合中型运载火箭长征六号甲、小型固体运载火箭长征十一号甲的研制工作，以及长征九号“大火箭”的前期论证；在可重复使用热防护技术、航天器结构寿命跟踪系统方面实现突破，推出可重复使用的实用型运载航天器。卫星互联网建设方面，尽快部署，积极推进，吸纳民营资本，发挥航天的商业价值，通过发射一定数量的卫星形成规模组网，辐射全球，抢占空间资源，最终形成广覆盖、低延时、宽带化、低成本，可向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。
第二，认清差距，重点突破。我国在卫星导航系统、载人航天与空间站、月球与火星登月等重大工程方面稳步推进，重点突破，已取得了重大成就。同时我们也要清醒地认识到，在航天领域与美国仍然存在明显差距。以运载火箭为例，上世纪冷战期间，美国阿波罗登月计划使用的土星五号重型运输火箭，其运载力达百吨以上。2018年，美国推出的重型猎鹰号火箭的地球低轨运载力达到了63.8吨。2020年我国长征五号B火箭成功首飞，成为目前我国近地轨道运载能力最大的火箭，运载能力大于22吨。值得注意的是，美国重型猎鹰火箭已实现了一级段可回收再利用，航天火箭发射成本锐减，这也是我们需要加强的地方。只有客观地认识到差距，才能找到短板，进而确定发展方向和策略。美国在航天领域的成功经验值得借鉴，但中国国情有异，既不能完全照搬美国模式，也不搞军备竞赛，盲目跟随。只有发挥自身优势，有所为有所不为，重点突破，稳步推进，才能在新形势下走出独具特色的航天发展新路。事实上，我国确定的重大航天工程也都是基于自身国力，量力而行，并紧密结合国防、民生和社会经济发展需求制定的。
第三，仰望星空，再展宏图。早在2017年全国航空科学技术大会上，中国探月工程总设计师吴伟仁院士做了题为《中国航天发展与展望》的报告，陈述了中国航天强国建设的“三步走”路线图：第一步，2020年左右，在空间站、月球与火星探测、北斗系统等方面重点突破，进入航天强国行列。第二步，2030年左右，实现百吨级重型运载火箭首飞、火星和近地小行星取样返回，建成空间飞行器在轨服务与维护系统、天地一体化信息网络，以及月球无人科研站的基本型，跻身世界航天强国前列。第三步，2050年，成功载人登陆火星并返回，建立月球科研开发基地，研制出可重复使用的天地往返运输系统，航天器飞抵100亿公里以外的外太空，成为世界航天发展的领跑者之一。该“三步走”路线图已在业内形成共识，勾勒了中国航天发展的愿景，在此路线图指引下，中国航天重大工程和计划开始酝酿、规划和部署。
第四，新的挑战，新的机遇。近年来，由美国挑起的贸易战和科技战，以及新冠肺炎疫情持续蔓延，给复杂的国内外形势增加了诸多不确定性，也给我国航天技术的发展带来新的挑战和机遇。一方面，国际空间资源争夺变得白热化。未来十年全球卫星发射数量预计将超过两千颗。而仅美国的私企SpaceX公司就提出了多达上千颗卫星的组网计划，空间轨道、位置、无线电频段等已成为紧缺性战略资源。2015年，美国通过了《外空资源探索与利用法》，鼓励私企或个人对月球、小行星等进行商业开发，空间资源争夺呈现出向月球、火星，乃至更远的深空延伸的趋势。2014年国务院印发《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》中提到“鼓励民间资本投资宽带接入网络建设，参与民用空间基础设施建设。”中国商业航天迅速成为一种发展潮流。另一方面，空间安全形势日趋严峻。美国X-37B空天飞机可以在一小时之内到达全球任意地点，对包括空间航天器在内的目标实施打击。同时，航天器空间残片不断增加，对在轨航天器运行构成了严重威胁，空间站每年为了躲避空间碎片撞击，必须多次变轨。为此，中国航天科技集团积极开展空天飞机研究，以提高我国太空对抗的能力。此外，中国遨龙一号于2016年6月成功发射，该空间飞行器可巡航太空，防止失效的卫星或卫星碎片撞击地表大都市，战时也可作为太空威慑武器，直击敌方的在轨航天器。
（作者为同济大学航空航天与力学学院教授、博导，中科院卫星型号总师蒋国伟研究员对此文亦有贡献）
