​中國航天技術的突破性發展

“天宮一號”空間站概念圖

摘要：文章回顧了中國航天技術20世紀70年代至今的發展概況，包括運載火箭的系列發展、科學衛星的研製與運行、返回式衛星的研製發射、通信衛星系列化發展、氣象衛星系列化發展、遙感與資源衛星的發展、“北斗”衛星導航系統建設進展、“嫦娥工程”進展，以及載人航天工程進展。簡要總結了中國航天技術發展的歷史經驗。

關鍵詞：航天技術，技術發展，經驗，中國

自1956年10月中國組建導彈研究機構——國防部第五研究院（以下簡稱“國防部五院”）起，中國航天事業從無到有，從弱到強，中國逐步躋身世界航天大國行列。中國航天事業發展從導彈開始起步，導彈研究經歷了從近程到中程、從遠程到洲際、從液體到固體、從固體到機動、從陸基到潛射、從第一代到第二代的發展道路，形成了綜合性的戰略核打擊能力[1]。在“兩彈一星”基礎上，中國進一步完善並發展出系列運載火箭，開始了科學衛星、應用衛星的系列化發展，產生了強大的社會和經濟效益[2]。20世紀80年代以後，中國啟動並實施了多項重大航天工程，包括載人航天工程、“北斗”衛星導航系統、“高分專項工程”和“嫦娥工程”，都取得了重大突破。

1、運載火箭的系列發展

自20世紀70年代，中國先後研製成功“長征一號”“長征二號”“長征三號”和“長征四號”系列運載火箭。20世紀80年代後期，在上述型號基礎上又陸續研製了“長征二號E”“長征二號F”“長征三號甲”“長征三號乙”“長征四號甲”和“長征四號乙”等型號的運載火箭，滿足了大容量應用衛星和載人飛船、空間實驗室發射的需要。進入21世紀，新一代“長征”系列火箭研製成功，運載能力大為提高，可滿足發射大型載荷和空間站艙段的需要。

1.1“長征”系列火箭的奠基

“長征一號”運載火箭是在“東風四號”導彈基礎上研製的，運載能力低，只發射過兩顆衛星。1965年8月中央專委第十三次會議批准中國科學院《關於發展我國人造衛星工作規劃方案建議》，確定發展應用衛星為主的方針，其中遙感衛星是重點[3]。1967年9月，第七機械工業部（以下簡稱“七機部”）召開返回式衛星方案論證會，確定運載火箭以“東風五號”洲際導彈為基礎進行改制，用於發射返回式衛星。1970年6月5日，周恩來主持召開中央專委會議，將火箭和返回式衛星列為國家重點建設項目。1973年11月，七機部第一研究院（以下簡稱“七機部一院”）將這種火箭命名為“長征二號”，其近地軌道運載能力1800千克。1974年11月5日和1975年11月26日，“長征二號”先後兩次發射返回式衛星。1980年，確定了“長征二號”改進型“長征二號丙”的技術狀態，運載能力提高到2500千克。

1970年6月，七機部一院和中國空間技術研究院（五院）分別組織隊伍，開展運載火箭和通信衛星新技術的研究。1970年11月9日，國防科委委託七機部召開“東方紅二號”通信衛星方案討論會，研究了衛星的總體方案設想。1974年5月19日，周恩來對通信衛星研製工作做了批示：“先將通信衛星的製造協作和使用方針定下來，然後按計劃分工，做出規劃，督促進行。”[4]經過多年研究和論證，1977年12月形成了發射通信衛星的兩種火箭方案：一種是加裝液氫液氧第三級組成的“長征三號”；另一種是加裝常規第三級組成的“長征四號”。

“長征三號”可將1430千克的衛星送入同步轉移軌道，使用了低溫液氫液氧發動機，突破了氫氧發動機失重條件下二次點火技術。1984年4月8日，“長征三號”火箭將中國首顆試驗通信衛星——“東方紅二號”送入同步轉移軌道。4月16日，衛星定點成功。發射靜止衛星是中國航天事業的一個重要里程碑。“長征四號”由上海航天技術研究院負責，其太陽同步轉移軌道運載能力為1500—2100千克[5]。

1988年9月7日和1990年9月3日，“長征四號甲”火箭發射成功兩顆“風雲一號”衛星。“長征四號乙”太陽同步軌道運載能力達2200千克，可用於發射地球資源衛星，1999年和2000年2次成功發射地球資源衛星[6]。

1.2“長征”系列火箭的成熟

利用“東風五號”導彈為基礎研製的長征火箭還包括“長征二號E”“長征三號甲”系列火箭。研製目的是提高運載能力並打入國際航天發射市場[7]。“長征二號E”火箭以“長征二號丙”為芯級，在一級箭體上並聯4個液體助推火箭，低軌道運載能力由2.5噸提高到9.2噸，配以不同上面級同步轉移軌道運載能力可達3.0—4.8噸[8]。1990年7月16日第一枚“長征二號E”火箭發射成功。截至2002年底，“長征二號E”共計發射了8次。

“長征三號甲”在“長征三號”基礎上，重點對第三級發動機進行改進。1994年2月8日，“長征三號甲”首次飛行試驗獲得成功。1994年11月和1997年5月又成功進行了2次發射。以“長征三號甲”為基礎，分別捆綁4個和2個助推器組成“長征三號乙”和“長征三號丙”火箭，同步轉移軌道運載能力分別為5.0噸和3.7噸[9]。1996年2月15日“長征三號乙”首次發射。“長征三號”甲、乙、丙這3個型號除用於通信衛星發射外，還用於氣象衛星、導航衛星、“嫦娥”系列月球探測器的發射。

1.3新一代“長征”系列火箭

20世紀90年代，隨著“長征三號甲”系列火箭的研製成功以及載人航天計劃的實施，新一代火箭的規劃工作開始。2001年，中國運載火箭技術研究院提出新一代火箭的運載能力、推進劑種類、級數以及設計原則（即高可靠、低成本、低汙染、模塊化、通用化）。2002年，該院確定“一個系列、兩種發動機、三個模塊”的總體發展思路，以及“通用化、系列化、組合化”的設計思想。2005年，“長征五號”（代號：CZ-5）運載火箭正式立項。

“長征五號”火箭設計方案的“三個模塊”是使用液氧/液氫發動機的5米直徑模塊、使用液氧/煤油發動機的3.35米直徑模塊和2.25米直徑模塊；“兩種發動機”是地面推力50噸的YF-77氫氧發動機、地面推力120噸的YF-100液氧/煤油發動機。利用“三個模塊”組合，可形成“長征五號”大型運載火箭、“長征七號”中型火箭和“長征六號”小型火箭，形成近地軌道運載能力1.5—25.0噸，地球同步轉移軌道運載能力1.5—14.0噸的完整火箭系列[10]。2015年9月20日，“長征六號”火箭發射取得成功，創造了我國“一箭20星”發射新紀錄[11]。“長征七號”低軌道運載能力13.5噸，達到國外同類火箭的先進水平[12]。

2016年6月25日和2017年4月20日，“長征七號”兩次發射成功。“長征五號”分別於2016年11月3日和2017年7月2日進行了2次發射。

為適應快速發射小衛星的需要，中國運載火箭技術研究院研製了中國第一枚全固體運載火箭“長征十一號”。該火箭為四級結構，700公里太陽同步軌道運載能力350千克，低地球軌道運載能力700千克。“長征十一號”火箭具有可整體貯存、操作簡單、發射成本低、發射週期短的特性，其最大的優勢是“快速、便捷、靈活”[13]。2015年9月25日，“長征十一號”首次發射，成功將4顆微小衛星送入太空。截至2018年，“長征十一號”共進行了6次成功發射。

“長征五號”“長征六號”“長征七號”和“長征十一號”火箭使中國運載火箭技術得到顯著提升，完善了火箭譜系，大幅提高了運載能力和國際競爭力。

2、科學和應用衛星研製

中國自1970年發射成功第一顆人造衛星後，科學衛星與應用衛星研製隨即開始。此後，中國在遙感衛星、通信衛星、氣象衛星、資源衛星、導航衛星等領域都取得了很大進展，為國民經濟和國防建設作出了重大貢獻。中國還研製了通用衛星平臺並實現整星出口，縮短了研製週期、節約了研製經費，提高並獲得了良好的國際聲譽。

2.1科學探測衛星

2.1.1“實踐”系列衛星

科學探測衛星以“實踐”系列為主。“實踐一號”衛星是專用科學探測衛星。1971年3月3日，“實踐一號”衛星發射成功，衛星設計壽命為1年，實際運行時間長達8年。“實踐二號”衛星是第一顆專門用於空間物理探測的科學衛星。1981年9月20日，“風暴一號”火箭發射成功，並將3顆“實踐二號”衛星發射入軌。“一箭三星”發射成功，使中國成為世界上第四個具備一箭多星發射能力的國家。“實踐四號”衛星是一顆空間環境探測衛星，1994年2月8日發射成功，該衛星是小衛星研製的一次嘗試[14]。“實踐五號”是中國第一顆現代小衛星，1999年5月10日發射成功，完成了多項技術試驗與科學探測任務，衛星技術達到當時的國際先進水平[15]。

2004年9月9日，“實踐六號”A、B兩顆衛星發射入軌，主要用於空間環境探測，空間輻射環境及其效應探測。2006年10月24日和2008年10月25日，“實踐六號”02組、03組衛星發射升空。上海航天技術研究院研製的“實踐七號”衛星於2005年7月6日發射，主要用於空間環境探測。2012年以後，中國還陸續發射了“實踐九號”“實踐十號”“實踐十一號”直到“實踐十八號”衛星，分別應用於科學研究、微重力實驗、衛星平臺開發、新型發動機研製等領域。

2.1.2地球空間雙星探測計劃

21世紀初，中國科學院、中國航天科技集團公司和歐洲空間局聯合實施了“地球空間雙星探測計劃”（以下簡稱“雙星計劃”），探測近地空間地球磁場及其粒子運動變化規律。“雙星計劃”由兩顆衛星組成，分別為“探測一號”和“探測二號”。“探測一號”於2003年12月30日發射，設計壽命18個月。“探測二號”於2004年7月25日發射，設計壽命1年。“探測一號”在軌正常工作45個月，延壽運行27個月。“探測二號”工作時間也遠遠超過設計壽命。“雙星計劃”取得了許多原創性的科學發現，受到國內外科學界的好評[16]。

2.1.3“墨子號”量子科學實驗衛星

在科學實驗衛星領域，由中國科學技術大學潘建偉團隊和中國科學院微小衛星創新研究院聯合研製，於2016年8月16日發射的“墨子號”量子科學實驗衛星相當引人注目。該衛星主要用於開展衛星與地面站建立高精度光鏈路、量子通信實驗。該衛星完成了三大科學任務——量子糾纏分發、星地量子密鑰分發和地星量子隱形傳態，得到國際科學界的高度評價[17,18]。

2.2返回式衛星

返回式衛星是中國應用衛星中最早發展、率先進入實用階段和達到世界先進水平的一類衛星，不但在遙感應用上取得了突出成績，在航天器技術上也獲得了許多成果，為中國的載人航天事業打下了堅實基礎[19]。

1965年中央專委批准《關於發展我國人造衛星工作規劃方案建議》時指出：發展人造衛星以應用衛星為主，應用衛星又以照相衛星為主[20]。1966年5月11—25日，中國科學院提出“以科學實驗衛星作為開始和打基礎，以測地衛星，特別是返回式衛星為重點，全面開展包括通信、氣象、核爆炸、導彈預警、導航等衛星，配成應用衛星的完整體系，進一步在返回式衛星的基礎上發展載人飛船”[21]。1967年3—9月，七機部第八設計院完成返回式衛星方案論證報告。早期返回式衛星重1800千克。1975年11月26日，“長征二號”將返回式衛星送入預定軌道。

返回式衛星分為6種，分別是0型（FSW-0）、1型（FSW-1）、2型（FSW-2）、3型（FSW-3）、4型（FSW-4）和“實踐八號”（SJ-8）。FSW-0屬於第一代照相遙感衛星，FSW-1屬於第一代攝影測繪衛星，FSW-2屬於第二代國土普查衛星，FSW-3是第二代地圖測繪衛星，FSW-4是國土詳查衛星。6種返回式衛星共發射了24顆，取得了明顯的經濟效益和社會效益，攝影定位能力達到當時的世界先進水平[22]。通過FSW-3、FSW-4的研製，返回式衛星平臺和有效載荷不斷成熟[23]。該系列衛星還初步具備了空間平臺的基本特徵。

2.3通信衛星系列

“東方紅一號”衛星發射成功後，有關方面提出研製通信衛星設想[24]。1975年3月，中國衛星通信工程（“331”工程）正式列入國家計劃。1983年1月29日，第一顆“東方紅二號”試驗通信衛星發射。該衛星起飛質量900千克，定點質量420千克，設計壽命3年，裝有2臺C頻段轉發器。1984年4月8日19時20分，第二顆“東方紅二號”發射成功。1986年2月1日，第三顆“東方紅二號”發射成功。“東方紅二號”衛星傳輸質量超過租用的國際通信衛星。在“東方紅二號”基礎上，中國又研製了“東方紅二號甲”第二代實用通信衛星，轉發器數由2個增加到4個。1988—1991年“東方紅二號甲”共計發射了4顆，經濟效益和社會效益顯著[25]。

1986年3月31日，國務院將第三代通信衛星“東方紅三號”列為國家重點任務。該衛星重約2260千克，按公用平臺思想設計，裝有24個C頻段轉發器。該衛星採用多項新技術，達到20世紀80年代國際先進水平[26]。1997年5月12日第二顆“東方紅三號”衛星（“中衛6號”）發射，並於5月20日定點成功。“中衛6號”主要用於電話、數據傳輸、傳真、VSAT網和電視等項業務。利用“東方紅三號”平臺，中國還研製了多顆“中星”系列衛星、4顆“天鏈一號”數據中繼衛星、“嫦娥一號”和“嫦娥二號”月球探測器以及“北斗”導航衛星，總計發射衛星40餘顆。

1998年，中國開始新一代大型衛星公用平臺即“東方紅四號”的論證工作，2001年1月完成了預發展任務。“東方紅四號”平臺最大發射質量5200千克，設計壽命15年。“鑫諾二號”通信衛星首次使用該平臺，裝有22路Ku頻段大功率轉發器，發射重量5100千克，設計壽命15年。整星指標和能力達到國際先進水平。2006年10月29日，“鑫諾二號”衛星發射入軌。利用“東方紅四號”衛星平臺，中國還研製了“中星”系列通信衛星，也為其他國家和地區通過整星出口方式研製了多顆通信衛星，總數達30顆。該平臺許多技術指標大大提高，整體性能達到20世紀末的國際水平[27]。

21世紀初，“東方紅五號”超大型衛星平臺開始研製，其屬於大型桁架式平臺，發射質量10噸，有效載荷2000千克，具有高承載、大功率、長壽命、可擴展等特點。“東方紅五號”可裝備多達100路轉發器，設計指標與美國波音公司BSS702平臺、空客公司SpaceBus4000平臺處於同一水準，該平臺可滿足中國20年內靜止軌道衛星的需求，並且達到了世界先進水平[28]。2017年7月2日，該平臺以“實踐十八號”名義首次發射。

2.4氣象衛星系列

20世紀60年代初，中國已對氣象衛星和大氣遙感問題進行了初步探索。1969年1月，周恩來在接見中央氣象局等單位代表時提出“應該搞我們的氣象衛星”。1969年底，中國氣象部門根據周恩來指示，提出氣象衛星研製的任務。1970年2月，中共中央、國務院和中央軍委下達任務，由上海市組織有關部門開展極軌氣象衛星的研製。1977年11月，國防科委將上海航天技術研究院研發的氣象衛星命名為“風雲一號”。1988年9月7日和1990年9月3日，“風雲一號”A星和B星相繼發射成功，衛星在正常工作期間，許多指標都超過了設計值[29,30]。通過對“風雲一號”衛星進行改進，上海航天技術研究院研製了02批“風雲一號”C、D兩顆衛星，分別於1999年5月10日和2002年5月15日發射成功。20世紀90年代初期，第二代“風雲三號”衛星研製工作開始[31]。2008年5月27日，第一顆“風雲三號”發射升空。截至2017年11月，“風雲三號”共計發射了4顆。

第一代靜止氣象衛星“風雲二號”由上海航天技術研究院設計。1987年5月，“風雲二號”開始方案設計，研製目標是相當於20世紀90年代中期國外同類氣象衛星的技術水平[32]。“風雲二號”發射質量1365千克，定點質量570千克。“風雲二號”A星於1997年6月10日發射成功，12月1日交付使用。截至2018年6月，“風雲二號”共計發射了8顆衛星。“風雲二號”與“風雲三號”協同配合，極大地提高了我國氣象科學研究與氣象預報的能力。“風雲四號”是第二代靜止氣象衛星，充分考慮了海洋和農業、林業、水利，以及環境、空間科學等領域的需求，實現了綜合利用[33,34]。“風雲四號”A星於2016年12月12日發射，並在2017年2月定點投入使用。

2.5資源與遙感衛星

2.5.1“資源”系列衛星

20世紀70年代末期，中國空間技術研究院開始進行資源衛星論證工作。經過多年探索，最後決定採取國際合作方式研製“資源一號”。1985—1987年，中國空間技術研究院與巴西空間研究院經過互訪和磋商，雙方願意共同研製地球資源衛星。1988年7月6日，中巴兩國政府簽署了《關於核准研製地球資源衛星的協議書》。中巴兩國領導人將這次合作譽為“南南高技術領域合作的典範”[35]。1988年8月22日，中巴兩國航天部門在北京簽署協議書，規定雙方聯合研製2顆地球資源衛星。“資源一號”（亦稱中巴地球資源衛星，CBERS）是中國第一代傳輸型對地觀測衛星，充分吸收了國際先進資源衛星的優點，反映了20世紀90年代初遙感衛星的世界先進水平。衛星總質量1450千克，所安裝的CCD相機、紅外多光譜掃描儀和數據傳輸設備均為中國首次研製。1999年10月14日，“資源一號”01星發射成功。該衛星共發射了5顆，在中國和巴西的經濟、科技、文化、教育等領域得到廣泛應用。

在中國和巴西合作研製“資源一號”的同時，中國還自行研製了“資源二號”衛星。2000年9月1日“資源二號”首顆衛星發射，2002年10月27日第二顆衛星發射入軌。“資源二號”衛星主要用於國土資源勘查、環境監測與保護、城市規劃、農作物估產、防災減災和空間科學試驗等領域。到2004年11月，“資源二號”共發射了3顆。“資源三號”衛星01星於2012年1月9日成功發射，是我國第一顆民用高分辨率光學傳輸型測繪衛星。“資源三號”衛星02星於2016年5月30日發射。這兩顆“資源三號”衛星用於國家基礎測繪、地理國情監測等一系列重大測繪工程任務，服務於經濟全球化以及“一帶一路”倡議等[36]。

2.5.2“遙感”系列衛星

上海航天技術研究院和中國空間技術研究院分別研製了“遙感”系列對地觀測衛星。“遙感衛星一號”和“遙感衛星二號”分別於2006年4月27日和2007年11月12日發射升空，進入太陽同步軌道。

截至2019年5月，“遙感”系列衛星共計發射了30餘顆，主要用於國土資源勘查、環境監測、城市規劃、農作物估產、防災減災和空間科學試驗等領域[37]。

2.5.3高分辨率對地觀測系統

2006年，中國將高分辨率對地觀測系統（簡稱“高分系統”）列入《國家中長期科學與技術發展規劃綱要》重大專項之一，即“高分專項工程”。“高分專項工程”是一個非常龐大的遙感技術項目，衛星和其他觀測平臺覆蓋了從全色、多光譜到高光譜，從光學到雷達等多種類型，構成了一個具有高空間分辨率、高時間分辨率和高光譜分辨率能力的對地觀測系統。“高分一號”和“高分二號”分別於2013年4月26日和2014年8月19日發射成功。截至2018年7月31日，“高分”系列衛星已經發射了10顆[38]。2018年3月31日“高分一號”02、03、04星以“一箭三星”方式發射，標誌著我國首個民用高分辨率光學業務星座正式投入使用。“高分系統”預計2020年建成，將為中國現代農業、防災減災、資源環境、公共安全等重大領域提供服務，確保中國掌握信息資源自主權，促進形成空間信息產業鏈[39]。

3、“北斗”導航衛星系統

中國很早就開展了“燈塔一號”導航衛星的探索。20世紀80年代，中國航天界和有關科學家再次提出研製導航衛星的建議，陳芳允和劉志逵[40]提出了雙星導航衛星設想。1986年，解放軍總參謀部測繪導航局批准該項目立項進行預研，這就是“北斗一號”導航衛星。衛星採用“東方紅三號”衛星平臺，搭載導航系統有效載荷。2000年10月31日和12月21日，兩顆“北斗一號”衛星相繼成功發射，2001年底投入使用，但是“北斗一號”仍是試驗性導航系統，難以滿足軍民用需求。

2006年底，我國政府決定建立自主的“北斗”全球衛星導航系統（以下簡稱“‘北斗’系統”）。2007年10月18日，國家航天局發佈的《航天發展“十一五”規劃》對此予以公佈[41]。2009年11月，國務院常務會議通過《中國第二代衛星導航系統重大專項實施方案》，正式批准建設自主性北斗全球衛星導航系統。“北斗”系統建設分“三步走”實施：第一步建設“北斗一號”試驗衛星導航系統；第二步建設“北斗”衛星導航系統，2012年形成區域覆蓋能力；第三步建設“北斗”系統，2020年左右形成全球覆蓋能力，全球系統包括5顆地球靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星[42]。2011年12月29日國務院新聞辦公室發佈的《2011年中國的航天》白皮書，正式確認中國衛星導航系統發展的“三步走”戰略。

2007年4月14日，第一顆“北斗二號”導航衛星發射成功。該衛星採用“東方紅三號”A衛星平臺，質量2740千克，載荷能力360千克。到2012年10月，“北斗”導航衛星共計發射了16顆。2012年12月27日，“北斗”系統正式開始區域導航定位服務，標誌著“三步走”戰略已經實現了第二步目標[43]。到2016年6月12日，第二代“北斗”衛星共計發射了23顆。2017年11月5日，第三代導航衛星——“北斗三號”的首批衛星以“一箭雙星”方式發射，標誌著“北斗”系統第三步建設工作正式開始。“北斗三號”採用“東方紅三號”B衛星平臺，質量4600千克，星載原子鐘、星座自主運行、衛星載荷、星地鏈路、星間鏈路、衛星控制等技術水平大幅提高。新型高精度銣原子鐘和氫原子鐘綜合指標達到國際領先水平[44]。截至2019年5月17日，“北斗三號”衛星共計發射了21顆，使“北斗”系統衛星發射總數達45顆。預計到2020年，“北斗”系統將最終建成。

作為宏大的國家空間信息基礎設施，“北斗”系統將為全球軍民用戶提供陸、海、空導航定位服務，促進衛星定位、導航、授時服務功能的應用。“北斗”系統的普及，將在國民經濟建設中發揮巨大作用，並將帶來數千億元的經濟效益[45]。

4、中國月球探測工程――“嫦娥工程”

20世紀50年代末，蘇聯和美國開始了深空探測計劃，20世紀後期歐洲、日本和印度也都在開展深空探測活動。1994年，中國航天界進行探月活動必要性和可行性的研究，1996年完成了探月衛星的技術方案研究，1998年完成了關鍵技術研究。中國月球探測工程於2004年1月正式立項，被稱作“嫦娥工程”。該工程包括3個階段：繞、落、回[46]。“嫦娥一號”有效載荷研製測試由中國科學院空間科學與應用研究中心負責，探測器本體由中國空間技術研究院研製。“嫦娥一號”質量2350千克，搭載的科學探測儀器和科學實驗設備的有效載荷包括微波探測儀分系統、空間環境探測分系統、有效載荷數據管理分系統[47]。2007年10月24日18時05分，“嫦娥一號”成功發射，11月7日“嫦娥一號”進入環繞工作軌道，11月20日開始傳回探測數據，經過處理製作完成第一幅月面圖像。到2008年11月7日，“嫦娥一號”在月球軌道成功運行一週年，實現了“嫦娥工程”提出的“精確變軌，成功繞月，有效探測，壽命一年”的預定目標。2008年11月12日，根據“嫦娥一號”獲取的數據製作完成的“中國第一幅全月球影像圖”正式亮相[48]。“嫦娥一號”在軌飛行試驗期間，完成了許多重大的科學任務，包括全月面圖拍攝、月球表面元素分佈、月壤厚度測量、氦-3資源量和分佈特徵評估等。2009年3月1日16時，“嫦娥一號”受控準確落於月球豐富海區域。

2010年10月1日19時許，“嫦娥二號”探測器發射。該探測器包括13個分系統，攜帶166千克載荷[49]。10月6—9日，“嫦娥二號”衛星共實施了3次近月制動和1次軌道平面機動，軌道近月高度約100公里。“嫦娥二號”在繞月飛行初期，實施了月球背面降軌控制並獲取虹灣區高分辨率圖像，完成了既定的各項技術試驗驗證任務。2011年6月9日，“嫦娥二號”飛離月球，飛往日-地拉格朗日L2點。2011年8月，“嫦娥二號”成功到達日-地拉格朗日L2點，開始進行科學探測。2012年4月，“嫦娥二號”成功繞飛日-地拉格朗日L2點，開展了10個月的科學探測，填補了中國對地球遠磁尾區域的離子能譜、太陽耀斑爆發和宇宙伽馬爆的科學探測的空白[50]。2011年12月15日，“嫦娥二號”飛抵距地球約700萬公里遠的深空。在後續飛行時，先後創造距離地球2000萬公里、5000萬公里和1億公里的中國探測器新紀錄[51]。

“嫦娥三號”的任務是在月球實現軟著陸，由月球軟著陸探測器和月面巡視探測器（“玉兔號”月球車）組成。2013年12月2日，“嫦娥三號”發射升空，並於14日成功軟著陸於月球雨海西北部，15日完成著陸器與巡視器分離，並陸續開展月球科學探測和其他預定任務。其工程目標除了首次實現月面軟著陸外，還將開展一系列科學探測任務，包括首次運行月球車[52]。12月15日，“嫦娥三號”著陸器與“玉兔號”月球車分離，“玉兔號”順利駛抵月球表面。“玉兔號”圍繞“嫦娥三號”旋轉拍照，並傳回照片。探測器與“玉兔號”在月面多次入眠與喚醒，實現了著陸器月面安全工作一年的預定工程目標[53]。2016年4月，“嫦娥三號”拍攝的月面高分辨率全綵色照片首次公佈，給全世界科學家研究月球提供了第一手資料[54]。

“嫦娥四號”於2018年12月8日發射，並於2019年1月3日成功登陸月球背面，這是世界上第一個在月球背面軟著陸的月球探測器，具有重要意義[55]。2019年1月11日，“嫦娥四號”著陸器與“玉兔二號”月球車正常工作，在“鵲橋號”中繼衛星支持下順利完成互拍，地面接收圖像清晰完好。探測器上搭載的中外科學載荷工作正常，搭載科學實驗項目順利開展，達到工程既定目標。1月15日，“嫦娥四號”完成人類首次月面生物實驗。著陸器和“玉兔二號”月球車經過多次休眠和自主喚醒，開展了大量拍攝、觀察和研究任務[56]。2019年2月15日，中國國家航天局和國際天文學聯合會聯合發佈“嫦娥四號”月球地理實體命名，將“嫦娥四號”著陸點命名為“天河基地”，將著陸點周圍3個小環形山分別命名為“織女”“河鼓”和“天津”，將著陸點所在馮·卡門環形山的中央峰命名為“泰山”。“嫦娥”系列4個探測器獲得的成功，預示著“嫦娥五號”月球採樣探測器的發射已經為期不遠。

5、載人航天工程

載人航天是20世紀60年代人類航天事業發展的重大成就，人類從首次進入太空到實現載人登月只用了8年時間。受當時世界載人航天熱潮的影響，中國很早就開始了載人航天探索，制定“714”載人航天計劃，提出研製“曙光號”載人飛船。計劃執行期間，七機部在飛船設計、結構實驗、宇航員選拔訓練、航天醫學等領域取得了一些成果[57]。1992年，中國載人航天工程正式立項，並於2003年實現了載人航天的目標。中國成為世界上第三個具備獨立載人航天飛行能力的國家。按照載人航天工程“三步走”發展戰略，中國已經完成前兩步任務，即實現宇航員首次太空飛行、運行空間實驗室，第三步空間站建設的序幕也已拉開。

“863”計劃實施後，國防科工委和航天工業部等單位對中國航天技術的長遠發展進行了研究和規劃，其中在載人航天領域對空間站、航天飛機以及載人飛船進行了廣泛研究與論證[58-60]。1992年9月21日，中央政治局擴大會議正式批准中國載人航天工程（“921”工程）立項實施。1994年，載人飛船被命名為“神舟號”。

“神舟號”飛船由戚發軔任總設計師，研製目的是：為突破關鍵技術，掌握載人航天基本技術和航天醫學工程基礎知識進行演示驗證；進行2個航天器交會對接和宇航員出艙活動等試驗；作為空間站的運輸器，為其運送宇航員和物資；停靠在空間站上作為應急救生船；開展空間應用和科學試驗；積累載人飛行經驗等。“神舟號”採用三艙一段（軌道艙、返回艙、推進艙和附加段）構型，設計方案在某些方面優於國外第三代載人飛船[59]。“神舟號”飛船長約9米，質量7.8噸，最大直徑2.9米。為保障宇航員安全，“神舟號”飛船採用逃逸塔救生系統，該系統進行過多次逃逸救生試驗[61]。

1999年11月20日，“神舟一號”進行首次發射試驗，取得了成功。到2002年12月，“神舟二號”“神州三號”和“神州四號”相繼發射試驗成功。4次不載人飛行試驗不僅對飛船系統、運載火箭系統、返回著陸系統、測控系統進行了全面考核，同時還開展了大量空間科學實驗。從系統上講，中國飛船在可靠性方面處於世界領先地位[62]。

“神舟五號”是中國第一艘載人飛船，其主要任務是：①完成首次載人飛行試驗；②為宇航員提供必要的生活與工作條件；③為有效載荷提供相應的試驗條件；④確保宇航員和有效載荷安全返回地面；⑤飛行過程保證宇航員的生命安全；⑥飛船的軌道艙留軌進行空間應用實驗。“神舟五號”進行了39處提高可靠性的改進和20處提高安全性的改進，做了大量試驗，對123種故障模式設計了對策[63]。2003年10月15日9時，“長征二號F”火箭將“神舟五號”飛船發射升空，楊利偉成為中國執行首次載人航天飛行任務的宇航員。在飛行過程中，楊利偉除對飛船進行檢查和操作外，還正常進行了飲食和睡眠並完成了其他各項工作。10月16日6時23分，“神舟五號”飛船返回艙在內蒙古主著陸場成功著陸，“神舟五號”總計飛行時間21小時，繞地球14圈。至此，中國首次載人航天飛行圓滿成功，這是中國航天發展史上一座新的里程碑，中華民族古老的飛天之夢終於得以實現[64]。

2005年10月12日“神舟六號”載人飛船發射升空，執行此次飛行任務的宇航員是費俊龍和聶海勝。飛船新增加了40餘臺設備和6個軟件，做了10餘項技術改進[65]。“神舟六號”飛行過程中，開展了變軌、軌道保持等操作，還進行了大量科學實驗。2008年9月25日“神舟七號”載人飛船發射升空並於9月28日成功返回，共計飛行了2天20小時27分鐘，執行此次飛行任務的宇航員是翟志剛（指令長）、劉伯明和景海鵬。此次飛行過程最重要的任務是實施中國宇航員首次出艙活動，突破和掌握出艙活動相關技術[66]。2008年9月27日16點30分，翟志剛出艙作業，劉伯明在軌道艙內協助，翟志剛艙外活動時間約20分鐘。“神舟七號”實現了中國人第一次太空漫步，具有劃時代的意義，對深化載人航天、完善飛行控制、積累交會對接經驗具有重要意義。

載人航天工程第二階段工作從發射“天宮一號”空間實驗室開始，一方面對實驗室進行考核並開展空間科學實驗室，另一方面完成“神舟號”飛船與其交會對接任務。“天宮一號”是中國第一個空間實驗室，全長10.4米，質量8.5噸，由實驗艙和資源艙構成。2011年9月29日，“天宮一號”發射入軌。2011年11月1日“神舟八號”發射，並與“天宮一號”成功實施兩次自動交會對接。“神舟八號”與“天宮一號”交會對接成功，完成了中國載人航天技術的又一重大突破[67]。

2012年6月16—29日，“神舟九號”飛船完成中國第4次航天飛行，執行飛行任務的宇航員分別是景海鵬（指令長）、劉旺、劉洋，其中劉洋是中國第一位女性宇航員。6月18日14時，“神舟九號”與“天宮一號”完成自動交會對接。對接完成後，宇航員於6月17時22分進入“天宮一號”進行工作。6月24日12時55分，“神舟九號”與“天宮一號”手動交會對接成功。此次飛行，為中國空間站建設突破了一道技術難關[68]。2013年6月11—26日，“神舟十號”飛船完成了中國第5次載人航天飛行，執行此次飛行任務的宇航員是聶海勝（指令長）、張曉光、王亞平。6月13日，飛船與“天宮一號”自動交會對接。完成的主要任務有：為“天宮一號”提供人員和物資往返運輸服務；進一步考核交會對接系統；進一步考核航天器對宇航員生活、工作和健康的保障能力；進行宇航員空間環境適應性和操作工效研究，開展空間科學實驗、航天器維修試驗和空間站關鍵技術驗證；開展面向青少年的太空科學講座科普教育活動等。王亞平在聶海勝和張曉光配合下開展的太空科普教育活動，引起了強烈反響[69]。宇航員返回後，地面人員繼續利用“天宮一號”開展空間科學與技術試驗，為空間站建設運營和載人航天成果的應用推廣積累了經驗。

“天宮二號”除用於進一步驗證交會對接技術外，還將開展一系列空間試驗，包括地球觀測和空間地球系統科學、空間應用新技術、空間技術和航天醫學等領域的應用和試驗[70]。2016年9月15日“天宮二號”發射入軌。10月17日，“神舟十一號”飛船發射，執行此次飛行的宇航員是景海鵬（指令長）和陳冬。飛行的主要任務是：為“天宮二號”運行提供人員和物資往返運輸服務；考核交會對接和飛船返回技術；與“天宮二號”對接形成組合體，進行中期駐留驗證；考核組合體對宇航員生活、工作和健康的保障能力；開展航天醫學、空間科學實驗；在軌維修技術試驗以及科普活動。10月19日，飛船與“天宮二號”對接後，景海鵬、陳冬進入“天宮二號”並開展了大量空間科學實驗和技術試驗、對地觀測工作。11月18日，宇航員乘飛船安全返回地面。此次飛行創造了中國載人航天飛行最長時間紀錄，達33天[71]。

2017年4月20日，第一艘貨運飛船“天舟一號”發射，並於4月22日與“天宮二號”對接成功。“天舟一號”長約10.6米，質量13.5噸，載貨能力6.5噸，開展了新型元器件在軌驗證、空間環境探測、力學環境測量、生命科學研究等方面13項任務。“天舟一號”突破了貨物運輸、推進劑補加、快速對接等關鍵技術，其研製、發射與運行，是我國載人航天工程“三步走”發展戰略第二步目標成功實現的標誌，預示著空間站時代即將開啟[72]。

6、結語：中國航天發展的歷史經驗

自1956年開始，經過63年的不懈努力，中國航天技術得到了長足的發展。“長征”系列火箭已具備各類軌道、各種質量和各類航天器的綜合發射能力，入軌精度達到國際先進水平，近地軌道運載能力達到25噸，地球同步轉移軌道運載能力達到14噸，太陽同步軌道運載能力達到15噸。中國衛星覆蓋了科學、通信、氣象、資源、遙感、導航等主要領域，許多單項技術已達到世界先進水平。中國發射的衛星總數居世界第三位，截至2018年11月30日，在軌工作衛星283顆，僅次於美國（849顆）居世界第二位，比第三位俄羅斯（152顆）多130餘顆。中國不僅獨立開展了月球探測活動，獨立實施了載人航天工程、獨立建設了全球導航衛星系統，還將建設具有長期運行能力的空間站。中國正從航天大國邁向航天強國。

導彈與航天事業的發展始終得到國家的高度重視。在集中統一的體制下，導彈與航天事業在極其困難的情況下起步，逐步從無到有、從弱到強發展起來。中國航天事業發展的主要經驗初步總結如下：①黨和政府高度重視。中國導彈與航天技術發展始終是在黨和政府高度重視下發展壯大的，毛澤東、周恩來等黨和國家領導人一直非常關心導彈與航天發展，即使在困難時期也給予大力支持。②強有力的領導體制。隨著以“兩彈一星”為標誌的中國國防科技的深入發展，中國航天形成了以最高層的中央專門委員會到國防科委（國防科工委）、七機部（航天工業部）、型號研究院這種自上而下的決策、管理和研製體制，上下通暢，管理嚴密，領導有力，這是中國航天事業取得一系列重大突破的組織保障。③始終瞄準國家重大戰略需要。中國航天事業起源於戰略導彈計劃，當時主要目標是發展各類戰略導彈，為國防建設服務。隨著導彈事業取得重大進展，運載火箭、人造衛星計劃應運而生，並且紮實推進，軍民密切結合，為國防建設、國民經濟與社會發展作出了巨大貢獻。④堅持自力更生，獨立研製。 1956年10月國防部五院建立時，就提出了“採取自力更生為主，力爭外援和利用資本主義國家已有的科學成果為輔的方針”。中國航天事業的發展長期貫徹這一方針政策，使中國航天在技術上主要是自主創新，對國外的依賴較少。⑤堅持以型號帶科研的策略。通過發展急需的導彈武器，我國逐步建立起完整的科研、設計、生產與試驗體系，帶動了相關學科的建立和發展。⑥選擇有限目標，突出重點。在發展導彈過程中，各階段研製目標非常明確；在應用衛星方面，根據需求和技術能力，選擇有限目標，突出重點，紮實推進，最終獲得累進式技術突破。⑦以科技規劃指導型號研製。在航天技術發展各個階段，都制定了細緻的發展規劃，明確重點任務，明確總體發展思路，規劃了中長期重點任務，有利於集中力量取得重點突破。⑧動用全國資源，開展大協作。中國導彈與航天事業發展的各個時期，都得到了其他部門和地方政府的支持和協助，“大力協同”是重要發展經驗之一。⑨創造性地運用系統工程管理。在以錢學森為代表的航天專家大力倡導下，中國導彈與航天器研製大力運用系統工程管理理念和技術，創造了以“總體設計部”為核心的系統工程管理模式，對航天大科學工程的順利實施具有重要意義。⑩充分利用後發優勢。蘇聯和美國早期航天發展遠遠領先於我國。中國充分利用後發優勢，廣泛吸收借鑑發達國家的已有成果和經驗，使航天發展在技術上少走了很大彎路。改革開放後，中國積極探索各類各層次國際合作，不僅提高了技術水平和管理經驗，也獲得了良好的國際聲譽。