2017 年我國在航天事業取得了哪些新成績?

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作者:太空精釀 @太空精釀

2017年1月5日,中國的長征三號乙火箭攜帶中國的通信試驗衛星2號在西昌衛星發射中心順利升空,也宣布拉開了整個人類航天在2017年的大幕。2017年即將過去,天舟升空、長五折戟,既有成功的欣喜,也有失敗的苦楚,下面將會為大家總結中國航天在過去一年中發生的十大事件。

10. 吉林一號: 「實時」直播,再次震驚世人

吉林一號是一套龐大的商業遙感和實時成像的衛星系統,由長光衛星公司研製。依託於中科院長春光學精密機械與物理研究所的多年積累,吉林一號在2015年首組4顆衛星上天后,便已在500千米高空拍出解析度高達1.12米的視頻影像和解析度高達0.72米的照片,吸引了大眾的眼球。

而在2017年,吉林一號又經歷了兩組發射:先在1月份補充發射了一顆視頻衛星,又在11月21日通過長征六號火箭實現一箭三星。

2016年4月16日,吉林一號拍攝到的美國費城海軍造船廠清晰航母和其他軍艦照片,商業衛星成像能力達到如此高水平讓人頗為吃驚 ?長光衛星

吉林一號實時監控到的地面交通情況,事實上吉林一號甚至公布出了可以定向跟蹤客機飛行軌跡的視頻 ?長光衛星

而公布出來的最新結果更是讓人震驚!它們可以在僅15分鐘延時的情況下實時傳輸拍攝到的地面情況。從2018年起,吉林一號將進入大規模組網階段,這一版商業「天眼」對於中國的意義可想而知。

預計吉林一號衛星總數將會達到138顆,最終實現全天時、全天候、全譜段數據獲取和全球任意點10分鐘以內重訪能力。

而與此同時,中國有越來越多的商業公司開始涉足航天領域,他們開始嶄露頭角,努力滲透進火箭發射、整星建造、在軌服務、數據分析等諸多領域。

以吉林一號為代表的中國商業航天,必將崛起為未來新的一極。

9. 實踐十三號:天上也能上網衝浪,中國通信衛星進入高通量時代

在飛機上關閉手機大家都習以為常,但即便能夠開機又如何?在地面上,手機用戶可以通過「人人喊打」的信號基站通話、發簡訊、上網,但到了天上可就大不相同:那裡沒有基站,建立專門服務于飛機的地面基站(北美有過)效率也太低,實在是無奈之舉。

實踐十三/中星十六的酷炫身姿 ?中國航天科技集團

但航天專家們自然要努力把基站搬到天上去,甚至搬到了距離地面35786千米、與地球同步轉動的赤道上空。為了讓這個衛星「基站」變得更加強大,他們還必須擴大信號容量。傳統的通信衛星只能實現1-2 Gbit/s通量,而我國在2017年4月12日發射的實踐十三號則直接提高到了20 Gbit/s。隨後的實踐十八號如果沒有發射失利,將能把這個數據提高到70 Gbit/s,達到世界第一流水平。

從信號容量上來說,這一顆衛星的通信能力超過了以往中國所有通信衛星容量的總和!這使得它能夠服務於遠洋船舶、高鐵、飛機等無法有效利用地面基站的通信單元,手機空中上網因此成為可能。

此外,它將測試我國自主研發的電推進系統,這種電推進系統通過將惰性氣體氙電離後高速離開發動機的方式維持軌道,可以大大降低燃料消耗並大大增加衛星壽命,是世界範圍內的衛星推進「黑科技」。

這就好比是讓你從在土路上開桑塔納變成在雙向八車道高速公路上開大奔,你開不開心,驚不驚喜呢?

8. 「一條龍」商業通訊衛星服務:整星出口,中國發力國際商業衛星市場

通訊衛星的整星設計與製造是國際上技術壁壘最高的行業之一,長期被歐美國家牢牢把持,因此也是最為暴利的行業之一。而由於美國沃爾夫法案等對其他國家的技術限制,使得進入這個行業變得何其艱難。

與委內瑞拉遙感衛星2號非常相似的1號,都是由中國設計製造和發射 ?中國航天科技集團

而在2017年,中國製造在這個領域開始大展拳腳,先後為委內瑞拉和阿爾及利亞提供了兩顆通訊衛星的全套服務。針對國外設置的壁壘,中國摸索出了一套自主設計、製造、發射、保養、在軌服務、數據處理等一條龍的商業通訊衛星服務,這也是中國擁有一整套完善航天產業的最好標誌。

嗯,昔日你對我愛答不理,未來讓你XXXX。

7.2017年啟動第三批航天員選拔:未來你也能當航天員

「火箭水平抵達國際一流(2020)、實現部分重複使用(2025)、可媲美登月火箭的超重型火箭首飛(2030)、所有火箭能全部復用(2035)、行星際範圍內星際往返/登月登火星(2040)、建立國際領先的航天強國(2045)」,這就是中國航天到2045年的規劃,也是一條從世界第二梯隊到第一梯隊的逆襲之路。而根據龍樂豪、姜傑等航天巨擘們的採訪中透露出的技術進展,這一切並不只是紙面上的口號。

中國在研的長征九號火箭(最右)已經在國外媒體中被放置到唯一與美國未來新一代登月/火星火箭太空發射系統(左)相競爭的位置,這也是未來20年世界航天的基本格局 ?Spacenews

在2017年全球航天探索大會上,航天英雄、中國載人航天工程辦公室副主任楊利偉少將宣布了我國將啟動第三批航天員選拔。我國的航天員選拔過程曾經基本按照美國早期思路進行:都是軍人且年齡偏大。楊利偉是38歲進入太空,首批8位航天員執行首次飛行任務時的年紀為42歲。到了第二批,平均年齡將為35歲。

而第三批的選拔要求中,無論是從身份要求還是身體要求,都比前兩批要低得多,楊利偉說,國家將開始從工程師和科學家中選拔航天員。而到未來第四批、第五批時,還會進一步放開身份要求,在相關領域有所貢獻的你我,都有資格申請。

做未來的中國航天員,你做好準備了么?

6. 中星9A:絕地求生,上演「星堅強」

人類歷史上所有火箭的發射成功率是92%,幾乎沒有人能拍板100%。但碰到失敗怎麼辦?

2017年6月19日,我國在西昌衛星發射中心執行的長三乙發射中星9A衛星時火箭入軌異常,導致衛星僅僅進入了200*16360千米的橢圓軌道中。這距離遠地點要求36000的同步轉移軌道而言相差近20000千米遠,幾乎相當於繞地球赤道半圈的距離。

此刻,中星9A正安穩停在中國南部的赤道上空,高度為35785千米,軌道周期與地球自轉同步,相對地球靜止 ?stuffin.space

而在隨後幾天時間內,在地面軌道測控人員的指揮下,這顆本來因為入軌錯誤可以報廢掉的衛星開始了它的「飛升」之旅。通過提前消耗星上燃料,它在茫茫太空中爬升了20000千米抵達目標軌道。雖然它的代價是衛星使用壽命減少了三分之一左右,但這已經是不幸中的萬幸。

「星堅強」寫了一篇最好的雞湯:只要還有一絲可能,就不應放棄努力!

5. 「悟空」火眼金睛探尋宇宙奧秘

這幾年,中國的航天愛好者一定被各種「悟空」、「墨子」、「慧眼」等衛星的發射刷過屏,但很多人卻對它們的作用並不清楚。而在11月底,「悟空」暗物質探測天文望遠鏡的成果卻告訴了大家這一系列中國科學衛星不可思議的科研結果。

從宇宙理論模型上講,人類可見的物質僅占宇宙的4.9%,餘下的都是暗物質和暗能量。但單單這4.9%就告訴我們,宇宙中大概有1000億乃至數萬億個銀河系,一個銀河系中有大概1000億-4000億個太陽系,太陽系中0.0003%的質量形成了地球,孕育了我們75億人類和數不盡的其他生物。

暗物質和暗能量因此被科學家們稱為「籠罩在21世紀物理學上的兩朵烏雲」。

悟空的發現與阿爾法磁譜儀、費米衛星等科研成果的對比 ?科學大院

對於高能譜的宇宙粒子,「悟空」不僅擁有遠超其他衛星和望遠鏡的超廣觀測能譜,更重要的是在圖中的2點,也就是1.4 TeV處的結構則是所有人都沒有預期到的新現象。這裡目前有可能的解釋便是暗物質的存在。

值得一提的是,目前的人類天文學、物理學等基礎學科已經越發依賴於航天器和衛星平台,世界上著名的哈勃望遠鏡、開普勒望遠鏡、阿爾法茲譜儀都是如此。中國也必將在科學領域出現越來越多航天器的身影,火箭將航天器送入太空,它們方才實現「站得高看得遠」,在更少干擾更加純凈的太空環境中獲得更多科研成果。

航天助力悟空「火眼金睛」,透過烏雲,發現宇宙奧秘。

4. 風雲四號:微信變臉,風雲全程助陣

微信擁有9億多用戶,號稱國民第一APP並不為過,它開機畫面中的地球背景是1972年阿波羅17號在登月過程中拍攝到的一張絕美的地球照片,這也因此成為有史以來被最廣為傳播的照片之一。

但是在9月25-28日,大家卻發現它神奇地變成「中國製造」了。

微信開機圖像更換前後對比圖 ?新華網

這個變臉就來自於我國4顆風雲一號、8顆風雲二號、3顆風雲三號後的最新一代風雲四號衛星首顆星,它停留在中國南部的赤道上空地球靜止軌道,可以一天24小時觀測我國周邊任何一丁點的氣象變化。

風雲四號拍攝的24小時的地球照片@風雲衛星家族

它擁有眾多世界領先的絕活:14波段超廣觀測組合、每秒高達500次的超快拍照頻率、高達1500分層的大氣垂直分析,都足以讓它驚嘆世人。

微信換臉,是中國航天有史以來最好的廣告,沒有之一!

3. 超級快遞:天舟一號貨運飛船

如果每日客運量30萬人的京滬高鐵停運一天會如何?答案是:飛機票不再打折,汽車人滿為患。

而如果每日運煤120萬噸的大秦鐵路停運一天會如何?答案是:中國煤價和物價直接上天。

這就是貨運在某種程度上比客運還要重要的原因。相信大家已經熟悉了客運的神舟飛船,它每次都會給航天員攜帶一些隨身行李,可是你拼盡全力又能帶上多少呢?

而天舟一號就是給航天員準備的專業搬家公司,它厲害到什麼程度呢?

2017年4月20日,中國第一艘天舟一號貨運飛船升空,它的重量是12.91噸,是中國目前最大的一個航天器,甚至遠遠超過了天宮二號空間實驗室(8.6噸),這也是目前世界上現役的最大最強的貨運飛船。

天宮二號(左)和天舟一號(右)對接圖 ?中國航天科技集團

此次任務,天舟一號與天宮二號實現了兩次對接,都是在距離地面400千米的軌道自動完成。運行期間,它全面測試了系統的快速對接技術和在軌燃料補充技術,並進行了大量科學實驗,這些都是國際上關於貨運飛船設計的難點。尤其是在軌燃料補充,可以理解為「太空加油」!

隨著2020年中國首個天宮空間站落成,那時每年你都會看到比神舟更繁忙的身影,那是天舟!

2. 北斗三代建設全面開始

駐南聯盟大使館被GPS精確制導的炸彈以外科手術般精準地「誤炸」之後,我國就堅定了發展獨立自主衛星導航系統的決心。從2000年底北斗一代試驗衛星升空至今,我國已經完成了兩代系統,目前可以實現亞太地區的區域服務,但這距離它最終實現全球24小時高精度導航目標還有最後一步。

這最後的一步,就將由北斗三代完成!

北斗由中軌、靜止同步軌道、傾斜同步軌道組成的特殊星座系統,獨一無二 @beidou.gov.cn

2017年11月5日,西昌衛星發射中心,長三乙攜帶著兩顆北斗三代地球同步軌道衛星順利升空,這標誌著我國正式開始北斗三代的全面建設,北斗星座的前後總星數達到了25顆。而從此刻起,中國預計在兩年內將這個數目提升到35顆。

屆時,北斗將成為能和GPS直接競爭的全球導航系統,在亞太地區的定位精度優於GPS,這對於我國軍事國防、國民經濟、商業民用等意義巨大!

卧薪嘗膽,二十載北斗終顯神威!

1. 胖五不哭,我們等你王者歸來!

從來沒有一個蓋世英雄一出生便身披金甲聖衣,哪怕剛開始他認為自己能夠披堅執銳略西極。

2016年11月3日,在萬眾矚目中,中國有史以來最強大、在世界上可以直接和現役世界第一的德爾塔4重型相媲美的火箭,長征五號,從海南文昌火箭發射中心勝利升空,那一刻,它收穫了無數榮光。

長五首射成功 ?人民日報

然而,在2017年7月2日的第二次發射中,長征五號火箭卻在第二級火箭工作期間發生異常,導致折戟半途。與它共同墜毀在太平洋的,還有通信容量高達70 Gbit/s的實踐十八號衛星。可謂是功虧一簣,好不痛惜。

這次事件之後,中國航天開始了全面的質量管理檢驗和「歸零」複查,進入了短暫的低潮期。但隨著兩個月後長二丙火箭成功發射我國遙感-30系列衛星,中國航天再次進入正常軌道。

嫦娥登月、天宮升空、火星探測,都在待你王者歸來。

2017年中國航天,悲喜交加,既有切膚之痛,又有戰功赫赫。

2018已在路上,路雖遠,行則至。

待你功成之時,我等自然瘋狂打call!

出品:科普中國

監製:中國科學院計算機網路信息中心


從天宮二號、神舟一號飛船這樣的大型航天器,到吉林一號04、05、06星等小火箭,再到硬X射線調製望遠鏡、風雲四號等,我們總結了2017年中國航天的一些「大國重器」,為你帶來深度的解讀。

天宮二號

詳細解讀看這裡:厲害了word天宮二號:空間實驗室

4月20日19點41分,天舟一號貨運飛船搭載著長征七號遙二火箭,在海南文昌航天發射場成功發射升空。中國第一艘貨運飛船的成功上天,意味著中國空間實驗室飛行任務的「收官之戰」打響。

天宮二號原是天宮一號目標飛行器的備份,但由於天宮一號表現很好,目前仍在超期服役,所以對天宮二號進行了適應性改裝,讓它執行空間實驗室任務,所以稱天宮二號為空間實驗室。

與天宮一號相比,天宮二號在外形、結構、尺寸和質量上基本沒有變化,全長10.4米,最大直徑3.35米,太陽電池翼展寬約18.4米,重8.6噸,仍採用實驗艙和資源艙兩艙式構型,設計在軌壽命不小於2年。但是由於天宮二號執行的航天任務比天宮一號有很大的變化,所以其內核有明顯的不同。

天宮2號在軌飛行示意圖

天舟一號

詳細解讀看這裡:「天舟一號」肚量大 運載能力躋身世界前列

「天舟一號」是中國自主研製的首艘貨運飛船,為即將開始建設的載人空間站補貨送燃料。如果說中國未來空間站是一座地外「旅館」,那麼神舟飛船就是運送房客的「計程車」,而天舟飛船就是運送旅館日常用品的「小貨車」,二者缺一不可。

雖然關注度不如載人飛船,但貨運飛船其實這才是空間站能夠不間斷運行的支柱所在——空間站可不是發射上天就完事,要維持在軌運轉,就必須要為空間站定期補加推進劑。這事只能是貨運飛船干。

「天舟一號」結構

小火箭

詳細解讀看這裡:中國航天到底有多厲害?馬路邊都可能發射火箭

像天宮二號、神舟系列飛船這樣的大型航天器,動不動就有8、9噸重,中國第一艘貨運飛船天舟一號更是接近13噸,要把這些龐然大物發射升空,自然要用大火箭。但是,航天器中還有一個數量更為龐大的群體,它們的重量最小的只有10公斤左右,最大的也不超過1噸,送這些「小個頭」上天,如果同樣使用大火箭的話,未免大材小用。

怎麼辦呢?在中國,我們有性能強悍的小火箭,例如吉林一號04、05、06星就是用運力不足一噸的小火箭發射升空的。

(在發射車上進行轉運的長征六號)

「慧眼」硬X射線調製望遠鏡

詳細解讀看這裡:「慧眼」硬X射線調製望遠鏡到底能做什麼?

「慧眼」全稱硬X射線調製望遠鏡衛星(HXMT),是中國首顆X射線空間天文衛星。中國X射線空間望遠鏡起步晚,但起點高。「慧眼」的設計壽命是4年,質量2496千克,運行在高550千米、傾角43°的圓軌道。

  衛星本體呈立方體構型,裝載高能、中能、低能3個X射線望遠鏡和空間環境監測器共4個探測有效載荷。其中高能X射線望遠鏡是世界上在20~250千電子伏特能區探測器面積最大,可同時用於對特定X射線源進行高精度定點觀測,又可以進行掃描成像觀測的望遠鏡。

 它們都是準直型望遠鏡,即只有位於準直器視場內的天體發出的X射線才能入射到探測器上,而且與視線方向的夾角越大,有效探測面積越小。

風雲四號A星

詳細解讀看這裡:如何才能拍出微信「變臉」圖片中這麼超高清又色彩分明的地球照片?

從9月25日17時到28日17時,當你登錄微信時,畫面會由美國阿波羅17號飛船拍攝的人類文明起源地非洲大陸逐漸變化為國產攝影師——風雲四號拍攝的華夏文明起源地中國。這次「變臉」雖然只持續了三天時間,但在社會上卻產生了巨大影響,為風雲四號A星正式投入使用增添了許多光彩。

風雲四號A衛星是2016年12月11日升空的,定點於東經105°地球靜止軌道,設計壽命7年,發射質量5.4噸,是風雲家族裡十足十的胖子。它具備高時間解析度、高空間解析度、高定位精度、高輻射精度、高光譜精度,可實時補償姿態、軌道、熱變形誤差,實時對星上數據進行處理。

  要做到上述這「五高」可不容易,既要有個「好身體」—— SAST5000平台,還要本領強——搭載多種高大上裝備。

(微信啟動頁原圖與風雲四號拍攝圖)

中國製造,從未停止追趕!


長5遙2失利帶來的經驗和教訓


某種程度上,長五失利對中國航天是最大的利好。時至今日,航天領域的成就,與民族自豪感之間的聯繫已沒有過去那麼強。在喧囂的時代,航天人更需清醒、客觀、實事求是、苦練內功,在健康的環境下沿著正確的道路科學發展。長五失利,航天人多了一次難得的反思機會,國人面對航天,多了理解和科學精神,有利後續發展。


發現暗物質


胖五不哭,我們等你王者歸來!

一下就淚目了!


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