中国深空探测的现实与未来

中国深空探测的现实与未来班级：01011301 学号：1120130020 姓名：董伟现实很“骨感”曾经一次次地感叹于哈勃望远镜那双洞穿时间的“眼睛”，一次次地惊奇于火星探测器的长途跋涉，一次次为我国载人航天工程取得的成就而自豪却也为中国刚刚起步的深空探测一次次痛心，中国人不是缺乏智慧，而是缺乏长远的深空探测计划。

中国一直将有限的资金用在载人航天、月球探测及其他民用航天项目上，当然还有地面更重要的各种民生工程，一直未能腾出空来好好琢磨更深更远宇宙探索。

然而，未来航天趋势是什么，究竟什么样的航天活动才能获得真正的关注与支持，获得真正的魅力，获得经济动力，值得中国思考，这也是我这篇文章想要阐述的问题之一。

进入21世纪以来，人类对于深空探测的热情持续高涨，世界各航天大国家纷纷推出新的深空探测发展战略，抢占太空先机的枪声已然打响。

然而2007年，当中国第一颗探月卫星——“嫦娥1号”迈出深空探测第一步，抵达38万公里外的月球时，美国的“旅行者”1号已经飞出了4万个地月距离，已经到达太阳系的边缘。

而在另一边，日本的“隼鸟”号探测器失而复得，在小行星上成功采样并返回地球，完成了美国也未做到过的壮举。

在比月球更遥远的深空探测领域，当时的中国还是一片空白，而那时美国深空探测器的最远飞行距离则大约已经是中国的4万倍。

2013年7月14日1时许，已成为中国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星，与地球间距离突破5000万公里，卫星状态良好，正继续向更远的深空飞行。

自2012年12月13日飞越探测图塔蒂斯小行星、成功实施再拓展试验以来，嫦娥二号卫星进行着中国航天器飞行距离最远的一次“太空长征”，不断刷新“中国高度”：星地距离于2013年1月5日突破1000万公里，2月28日突破2000万公里，4月11日突破3000万公里，5月24日突破4000万公里……然而，我们无法就此满足，中国的深空探测仅是初现端倪，即便到2014年7月嫦娥二号星地距离达到1亿公里时，美国深空探测器的最远飞行距离依旧是中国的近200倍！尽管探月一期工程给中国的深空探测带来了起点，但是我们应当清醒地认识到中国在深空探测方面的先天不足，从纵向分析来看，中国的探月工程比前苏联和美国晚了近50年;而从横向分析来看，光在火箭技术方面，中美之间的差距大概有10～20年，卫星探测手段也比较落后。

显然，中国已经深刻认识到深空探测的重要性和发展深空探测的紧迫性。

2011年岁末，国务院发布继2000年和2006年的第三版《中国的航天》白皮书，明确了未来五年的主要任务。

关于深空探测，我们看到“选择有限目标，分步开展深空探测活动；按照“绕、落、回”三步走的发展思路，继续推进月球探测工程建设，发射月球软着陆和月面巡视勘测器，实现在月球的软着陆和巡视探测，完成月球探测第二步任务，启动实施以月面采样返回为目标的月球探测第三步任务；开展深空探测专项论证，推进开展对太阳系行星、小行星和太阳的探测活动”。

这表明，2016年前，我们重点进行探月工程第一、二阶段，在计划三期工程，同时在不同层面上研究深空探测问题。

可以“望其项背”的未来发展深空探测是一项艰巨的挑战，中国在这场高精尖的科技碰撞中必须胜出。

然而，如何稳步推进中国深空探测技术的发展，取得航天新领域的胜利呢？这是一个需要时间与实践检验的问题，作为一个大一本科生，我自然也不敢妄下定论。

好在世界深空探测的历史已逾60年，其他航天大国在深空探测领域的失败与成功多少在战略与技术层面给了中国很多启示，下面，我想通过自己对深空探测研究的历史的理解与感悟对中国未来深空探测领域的发展提出自己的一些建议与想法：（一）国外深空探测战略及关于中国战略制定的建议1.美国深空探测发展战略简述a.20世纪中期，美国为达到太空竞赛的政治需要以阿波罗登月计划为主线争夺世界霸主地位，推动本国技术与产业发展，凝聚美国国民的民族精神。

b.20世纪后期，在美苏航天竞赛转向地球轨道的背景下，美国调整了深空探测战略，停止载人探测，转而注重小天体探测。

c.21世纪初，在一超多强和新一轮太空竞赛的背景下，以重返月球和载人登陆火星为主线，全面探索深空奥秘和开发利用空间资源，以维持世界霸主的地位，并倡导开展国际合作。

2.欧盟深空探测发展战略简述21世纪欧洲的深空探测战略主要是对太阳系和适宜移居的星球进行探测，共分三步走：第一步是于2010年前向火星发射无人自动探测器；第二步是在2020-2025年向月球发射载人飞船；第三步是在2025-2035年向火星发射载人飞船。

3.日本深空探测发展战略简述21世纪初，日本深空探测战略主要是月球探测与利用和太阳系探测。

其中，月球探测与利用包括进行月球探测与建立月球基地，计划在2015年前实现机器人探月，2025年前研制重复使用载人航天器，实现载人登月和建立月球太阳能研究基地；太阳系探测包括行星金星轨道器、第二个隼鸟(Hayabusa)小行星探测器和贝皮·柯兰布(Bep-iColombo)水星轨道器。

4.俄罗斯深空探测发展战略简述俄罗斯在新世纪也在酝酿深空探测的新蓝图和新路线,但是迄今为止尚不十分明朗。

俄罗斯计划2025年实现载人登月，2028-2032年间建立一座有人居住的月球基地；2035年后开展载人登陆火星任务。

5.对于中国深空探测战略制定的建议尽管中国在载人航天及探月工程上都有比较清晰明朗的战略计划，但是在深空探测领域，中国一直缺少长远的深空探测计划，截至现在，中国深空探测的国家计划也仅仅是2011年国务院发布的第三版《中国的航天》白皮书。

我们都知道，载人航天工程有三步走战略，探月工程有一二三期工程，而以上两个战略无一不向后规划预测达15年以上，而远比以上两个工程难度系数更大的深空探测工程又怎能仅仅停留在航天白皮书的五年任务上。

因此，尽早制定长远的符合国情的深空探测计划是发展我国深空探测技术的基础和关键。

基于我国国情与对载人航天工程和探月工程的考虑，我建议我国的深空探测战略应与探月工程相适应并承接探月工程（抽调部分探月工程人员参与深空探测工程）。

众所周知，探月工程乃是我国深空探测的起始点，在探月工程的实践与检验中培养了很多承担未来中国深空探测任务的人才，如何在探月工程与深空探测工程中寻找平衡点，以深空探测工程来承接探月工程无疑是最好的选择，一方面保证了探月工程的圆满完成，另一方面也为中国深空探测人才的培养缩小了时间和成本。

我的建议如下：a.2020年前主要进行深空探测的理论研究与论证工作b.2020-2034年实行火星探测三步走战略，具体为：第一步是2020-2024年实施火星环绕遥感探测，全球性、整体性探测火星并开展软着陆技术验证；第二步是2024-2030年实施火星软着陆，开展火星就位探测与巡视探测；第三步是2030-2034年实施火星无人采样返回。

c.2034年后开展载人登陆火星及建立火星基地计划。

（二）深空探测关键技术的论证与运用1.采用适应于飞行环境的轨道设计方案良好的轨道设计方案不仅可以降低航天器飞行成本，也能降低航天器飞行时的控制难度。

如美国于2004年发射的信使号水星探测器在返回地球时借助地球引力加速，飞越金星时借助金星引力调整飞行轨道向水星靠近；美国火星探测器在调整进入近圆工作轨道时，先通过主推动系统制动实现火星捕获，进入环绕火星的大椭圆轨道，再通过火星大气减速降低轨道高度，最终进入近圆轨道；美国火星探测器在接近火星时使用的小推力过渡轨道技术……2.自主导航与控制技术由于深空探测的目标天体距地遥远，导致信息传递出现时滞，因此对航天器的实时测控非常困难。

就火星而言，其距地0.55亿-4亿公里，信息从火星传回地球需要的时间为3-22min，假如我们在火星着陆器着陆的过程中采取实时测控，那么，从着陆器发出数据到着陆器接收到指令所用的时间就是6-44min，这对着陆器的着陆来说根本不切实际。

因此，自主导航制导与控制是必然的趋势。

然而，由于行星表面地形很复杂，导航信息获取困难和动力学环境不确定等因素，自主导航与控制有一定的难度，这需要中国相关人才的努力。

3.太阳帆推进技术太阳帆是通过太阳光子实现推进的大型轻质结构，是NASA投资的重点。

优点在于不需要携带足够的燃料，可以大大减轻航天器的质量从而增加载重量。

与传统的利用风力进行航行的帆船相比，太阳帆是从太阳光线中吸取能量。

目前，太阳帆推进技术已在地球的真空室内取得试验成功。

然而，在太空轨道上实施相关试验则以不幸而告终。

比如，2005年，世界上最大的业余太空科学组织美国行星协会研制了一艘名为“宇宙1号”的太空飞船，它的太阳帆运载火箭因故障而坠毁。

尽管在技术的萌芽阶段出现许多问题，但是太阳帆仍然是一个非常有希望的未来太空技术。

至少它可以保证在太阳系内飞行，太阳的光线可以为它提供最强大的推进力。

将来，人类将可能会主要利用太阳能实现星际间旅行。

中国需要大力研究太阳帆推进技术，赢得航天科技制高点。

4.光通信技术与中继通信技术光学通信可以将深空探测数据的传输速率提高几个数量级，在光学通信中，信息通过激光和望远镜传输，性能更高，而且航天器上的通信设备更轻巧。

相对于传统的直接与地球通信而言，通过在轨运行的航天器的中继通信解决通信难题具有重要意义。

NASA的火星环球勘测者(MGS)和火星奥德赛(ODY)轨道器以及ESA的火星快车(ME)轨道器构成初步的中继通信系统，这一体系已经成功地支持了勇气号和机遇号火星表面巡视探测器。

中国需要在深空探测领域发展自己的通信技术，而光通信技术与中继通信技术无疑是中国要面对的较好的选择。

总之，中国的深空探测技术尚处于初期研究论证阶段，不能操之过急。

2011年中国首颗火星探测器“萤火虫一号”的发射失败告诉我们技术是买不来的，只有自力更生，艰苦奋斗，踏踏实实，拥有长远的规划和领先的技术才能将中国的航天器送向深空。

即将成为航天人的我们必将为之奋斗终生！。