作者:程群 周文其 周琳 喻菲 全晓书 刘陆 白国龙 左为 李国利 蔡琳琳 李松 屈婷 来源:经济参考报 发布时间:2017/10/21 12:01:32
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太空探索:航天强国梦想起航

 

很长一段时间里,你的“朋友圈”是不是被各种“大国重器”刷屏了?在太空探索领域,中国载人航天飞船神舟十一号飞行33天,刷新中国人在太空逗留时间新纪录。去年11月,“中国大运载”直刺云霄,为探月、探火等深空探测搭建新“天梯”。

除此之外,“中国天眼”落成启用,“悟空号”暗物质探测卫星在轨运行一年,首颗量子科学实验卫星“墨子号”、首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星成功发射……中国在航天航空等方面取得一批叫得响、数得着的重大科技创新成果。这是见证传奇的难忘时光,也是国人自信心不断被点燃的梦想时刻。

航天规划:探月又探火

一个是遍地陨坑、已留下人类脚印、可遥望故乡的月球,一个是黄沙漫天、寂寞空旷、人迹未至的火星。

距离人类首次登月已经过去近50年,下一步人类应重返阔别多年的月球,还是出征更为陌生的火星?

今年6月5日至9日在北京召开的2017全球航天探索大会上,火星与月球成为人们关注的焦点。各国航天机构官员、科学家、工程师围绕火星探测、月球探测、载人深空探测等话题展开讨论。

“载人太空探索中,你最想去的目的地是哪?”这是大会对代表进行的现场调查中的一个问题,结果显示,火星比月球更受青睐。

中国国家航天局副局长吴艳华说,人类要勇敢探索,挑战未来。月球见证了上世纪六七十年代人类探索太空的壮举,人类下一步要征服火星,征服其他星球,这是航天人的使命。尽管还没有载人探测火星计划,但中国已启动了火星无人探测工程,2020年将发射火星探测器,2021年到达火星。

人类登陆火星的梦想还太为遥远,通往数亿公里外的火星之路曲折又漫长,不如先定一个小目标:重返月球,把月球作为去火星的试验场。

中国国家航天局秘书长田玉龙透露,中国正与欧空局探讨合作建设“月球村”的计划。“月球村”的建设可通过3D打印的方式完成,即先用货运飞船将建设工具运送到月球表面,然后利用自带材料和月面材料在一周内完成一个月球屋的建设。

中国载人航天工程办公室副主任杨利伟也在会上说,中国正在进行载人登月的预研和前期准备工作,虽然还没有立项,但时间应该不会太长。而他最近在接受媒体采访时预计,中国航天员会在2030年前后登月。

稳步迈入空间站时代

随着天舟一号与天宫二号成功完成首次“太空加油”,中国航天稳步迈入空间站时代。

天舟一号是中国首艘货运飞船,全长10.6米,上行物资总装载量不小于6吨。天宫二号全长10.4米,是中国第一个真正意义上的太空实验室。

从无人飞行到载人飞行,从一人一天到多人多天,从舱内实验到太空行走,从单船飞行到组合体稳定运行……中国航天用25年时间,跨越了发达国家近半个世纪经历的路程。

“空间实验室任务完成后,中国将开始建造空间站。”中国载人航天工程总设计师周建平说,目前,中国空间站研制进展顺利。根据计划,中国将在2022年前后建成载人空间站。

同时,中国计划开展较大规模的空间科学实验与技术试验,为加强国际合作,也会向国际开放空间科学载荷实验资源。

中国航天科技集团公司五院系统工程室主任魏传锋告诉记者,中国的空间站能提供机械、供电、信息、温度控制等多种类型的空间科学实验载荷接口。中国也制定了接口标准规范和国外的实验载荷进入中国空间站必须满足的安全性标准,以及适应中国环境实验条件等要求。

目前,中国已与联合国签署了框架协议,其中包括外国航天员可搭乘中国载人飞船登上中国的空间站等内容。

专家介绍,未来,中国空间站将在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理和燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文和天体物理学、空间环境和空间物理、空间地球科学和应用、空间应用新技术试验等8个研究方向、30多个研究主题上开展大规模的空间科学研究和应用,力争取得一批具有国际影响的科学成果,使中国空间科学取得跨越发展。

“宇宙星探”诞生 探寻星空奥秘

6月16日,全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”首次实现千公里级别的“量子纠缠”,这一成果回答了爱因斯坦关于量子力学的“百年之问”。在同一个星期,中国首颗大型X射线天文卫星“慧眼”成功发射。

“慧眼”全称硬X射线调制望远镜(简称HXMT)卫星,将对黑洞、中子星等天体展开观测,它的发射运行将使中国在空间X射线观测领域占有一席之地。“我们在这个方向上已经有了一定基础,有仪器,有人才,如果再发展出更好的观测手段,就有可能跟欧洲并驾齐驱,甚至和美国一较高下。”中国科学院粒子天体物理重点实验室主任张双南说。

这位天体物理学家指出,中国在基础科学的研究方面至少比欧美落后了数十年,差距还是非常大的。“既然无法全面竞争,那么就在做得比较好的领域重点突破。全面开花,开的都是些不起眼的小花,还不如开出几朵非常漂亮的玫瑰花。”

本着“有所为有所不为”和“加强优势领域实现重点突破”的原则,张双南和他的团队于2007年提出了X射线时变与偏振探测卫星(简称XTP)的设想。作为HXMT卫星的后续项目,它将实现从具有特色的小型空间天文台到国际领先的大型空间天文台的战略突破。

“在下一颗X射线天文卫星上,我们不仅要使用聚焦技术,而且要把聚焦的面积做大,这将是一个巨大的跨越。”张双南说。

目前,聚焦型X射线望远镜的主要问题是面积比较小,如果口径太大,焦平面探测器可能来不及分辨到来的每一个X射线光子,这也导致其无法观测亮源。在张双南的构想中,XTP卫星上将安装十几个小一点的望远镜,单个望远镜看亮源光子之间也不混淆,十几个望远镜加在一起又能大幅提升灵敏度。

“此外,eXTP(偏振天文台)在观测研究各类高能天体、探测伽马射线暴和引力波暴电磁波对应体等多个天文学前沿方向都具有明显优势,将推动我国空间X射线天文学进入国际领先行列。”张双南说。

不过,要浇灌出一棵“参天大树”,当然不能止步于eXTP。“HXMT主要研究银河系内的天体;eXTP会对河内的部分天体进行精细研究,同时也会对邻近宇宙展开观测;再下一步,我们就想把研究范围扩展到整个宇宙。”张双南说。

宇宙中的很多问题,都有待更先进的X射线望远镜来解决。张双南解释说,一方面,宇宙中大结构之间的碰撞、黑洞的成长演化都会产生X射线,需要X射线望远镜去观测;另一方面,宇宙中绝大部分的物质是以高温等离子体的形式存在的,它们产生的也是X射线,所以只有在X射线波段才能把这些物质观测清楚。

太空探索永无止境,航天强国梦想起航。研制更大推力的运载火箭、论证载人登月计划、准备发射火星探测器……起步晚于美俄的中国在加快推进航天强国建设的道路上,把目光瞄向更为遥远的深空。随着中国建设世界科技强国的不断深入,这个古老民族将在人类探索星空的道路上作出更多贡献。

(记者程群、周文其、周琳、喻菲、全晓书、刘陆、白国龙、左为、李国利、蔡琳琳、李松、屈婷综合报道)

 

 
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