2024年中國航天新亮點！衛(wèi)星互聯網建造拉開大幕→

2024年，中國航天取得了許多科技成果，尤其是又創(chuàng)造了多個航天第一，促進了科學、技術、經濟等許多領域的更快發(fā)展，產生了較大影響力。

長征十二號閃亮登場

2024年11月30日，我國成功發(fā)射了首枚長征十二號火箭，并且首次啟用了海南航天商業(yè)發(fā)射場。長征十二號火箭采用兩級構型，第一級裝了4臺推力125噸液氧/煤油發(fā)動機；第二級裝了2臺推力18噸液氧/煤油發(fā)動機。

長征十二號火箭的近地軌道運載能力不小于12噸，700千米太陽同步軌道運載能力不小于6噸，是我國目前運載能力最大的單芯級運載火箭，可有效提高我國太陽同步軌道入軌能力和低軌星座組網能力，助力我國航天運輸體系高質量發(fā)展。

該火箭箭體直徑為3.8米，是我國首型4米級運載火箭。與傳統3.35米直徑的運載火箭相比，推進劑裝填量提升30%，火箭模塊的推力性能提升108%，可實現箭體直徑與發(fā)動機數量的最佳適配，進一步提高了運載火箭的運載系數。

長征十二號火箭

它采用了新研制的牽制釋放系統，即火箭在點火起飛前，牽制釋放系統先將其系留在發(fā)射臺上，待火箭診斷點火工作正常后，牽制釋放系統才可靠釋放，火箭完成順利起飛。

其二級貯箱采用了世界先進的第三代鋁鋰合金材料，這樣不僅重量輕，比第二代鋁合金材料重量減輕了10%～15%，還特別強韌。

長征十二號還在國內首度運用與液氧相容的冷氦直接增壓技術，利用低溫下氦氣密度大的特點，大幅減少了增壓氣瓶數量，提高了增壓氣瓶的儲氣效率，進一步減輕了增壓輸送系統質量，優(yōu)化了火箭總裝布局，縮短了運載火箭總裝周期。

首次使用的海南商業(yè)航天發(fā)射場是中國首個商業(yè)航天發(fā)射場，可滿足商業(yè)發(fā)射服務、發(fā)射技術研究和科技旅游業(yè)務的需求。

其1號工位取消了導流槽，首次采用地面導流錐排導、擠壓式噴水降溫降噪等多項先進技術，縮短了建設周期；2號工位是中國首個液體通用型發(fā)射工位，可滿足10余個型號火箭發(fā)射需求，采用水平組裝、水平測試、水平轉運的 “三平模式”，從轉運到發(fā)射最短 3天就能完成，顯著提升發(fā)射效率，大幅縮短發(fā)射準備時間。

“天關”空間望遠鏡技驚四座

目前，我國有900多顆各類人造地球衛(wèi)星在軌工作，造福人類。2024年，我國又發(fā)射了多顆技術更先進的新型人造地球衛(wèi)星。

在科學衛(wèi)星方面，2024年1月9日，我國發(fā)射了“愛因斯坦探針”天文衛(wèi)星，同年10月31日在軌交付，并正式命名為 “天關”，開啟了X射線時域天文學探測。

它有三大科學目標：發(fā)現宇宙中X射線暫現和爆發(fā)天體，監(jiān)測已知天體的活動特性，研究相關行為的性質及物理機制；發(fā)現和探索宇宙中沉寂黑洞的耀發(fā)，繪制黑洞的分布，進一步對其起源、演化及吸積過程進行研究和解釋；探尋來自引力波源的X射線信號。

“天關”衛(wèi)星

“天關”衛(wèi)星裝有一臺全天監(jiān)視器型寬視場X射線望遠鏡和一臺后隨觀測的窄視場X射線望遠鏡。前者看得廣，后者看得細。在衛(wèi)星上的寬視場X射線望遠鏡發(fā)現“可疑目標”后，窄視場X射線望遠鏡能馬上進行鎖定、放大。

寬視場望遠鏡在國際上首次大規(guī)模采用了“龍蝦眼”微孔陣列聚焦成像技術，其探測能力國際領先，可對軟X射線波段進行大視場、高靈敏度、高空間分辨率、快速時域巡天監(jiān)測，實現了靈敏度和空間分辨率1至2個數量級的提升。

這有助于發(fā)現更多的暫現源和爆發(fā)源，系統性地發(fā)現宇宙高能暫現和劇變天體，監(jiān)測已知天體的活動性，探究其本質和物理過程，“看到”更寬、更暗、更遠的宇宙。

它已發(fā)現新暫現天體：2024年4月8日，發(fā)現一例暫現天體EP240408A，并記錄了其X射線的一次劇烈爆發(fā)，此次爆發(fā)亮度增強300倍，持續(xù)僅12秒，其光譜和光變性質與已知天體均不完全相符；獲取了大量觀測數據：成功獲取了首張全天X射線天圖，探測到60例確定的暫現天體，上千例暫現天體候選體，以及480例恒星耀發(fā)，探測到上百例已知天體的爆發(fā)，向國際天文界發(fā)送100多條天文警報；拓展了觀測距離：探測到最遠的天體是來自256億光年之外的γ射線暴EP240315A，展示出強大的深空探測能力 。

“中法天文衛(wèi)星”冉冉升起

2024年6月22日，中國和法國合作研制的“中法天文衛(wèi)星”升空。它運行在635千米高近地軌道，設計壽命3年。其科學目標為發(fā)現和快速定位各種γ暴，全面測量和研究γ射線暴的電磁輻射性質，利用γ射線暴研究宇宙的演化和暗能量，快速后隨觀測引力波等天文暫現源。這些目標的實現，將為人類理解宇宙的起源、演化和結構提供重要的線索和證據。

該衛(wèi)星載有4臺科學載荷，其中中方負責提供γ射線監(jiān)視器、光學望遠鏡兩個科學載荷，法方提供硬X射線相機與軟X射線望遠鏡兩個科學載荷。

這4臺科學載荷可以進行信息交互和傳遞，構成一個完整的γ射線暴探測儀器，具有多波段觀測、快速機動、靈活操作及地面后隨觀測等功能，是迄今為止全球對γ射線暴開展多波段綜合觀測能力最強的衛(wèi)星，能對γ射線暴研究等空間天文領域科學發(fā)現發(fā)揮重要作用。發(fā)射升空不久后，其搭載的γ射線監(jiān)測器已成功探測到3個γ射線暴，充分驗證了該衛(wèi)星對γ射線暴的高精度觸發(fā)探測能力。

“中法天文衛(wèi)星”

它配置了大視場探測儀器，如γ射線監(jiān)視器和硬X射線相機能觀測視野范圍角度面積在1萬平方度左右，相當于覆蓋全天的四分之一，可以捕捉天空中無法預測的γ射線暴，并快速定位。

衛(wèi)星觀測波段覆蓋了從高能到近紅外波段，能夠對γ射線暴的電磁輻射性質進行全面測量和研究。通過對γ射線暴的觀測和研究，能探索宇宙在早期階段的物理條件和演化過程，以及暗能量在宇宙演化中的作用，提供關于宇宙膨脹、星系形成和演化等方面的重要信息，有助于揭示宇宙的奧秘和結構形成的機制。

衛(wèi)星互聯網建造拉開大幕

2024年8月6日，“千帆”極軌01組18顆衛(wèi)星升空；10月15日，“千帆”極軌02組18顆衛(wèi)星升空。12月5日，“千帆”極軌03組18顆衛(wèi)星升空?！扒Х钡蛙墝拵l(wèi)星互聯網星座由上海垣信衛(wèi)星科技有限公司主導規(guī)劃、建設、運營，具有離地較近、成本低、功耗低、覆蓋廣、時延低等優(yōu)勢，能夠提供大帶寬、低時延、高質量、高安全性、全球覆蓋的衛(wèi)星互聯網服務。

此外，它采用多層多軌道，分階段實施的星座設計，一期部署648顆衛(wèi)星提供區(qū)域網絡覆蓋，二期部署1296顆衛(wèi)星實現全球網絡覆蓋，三期規(guī)劃由超過1.5萬顆衛(wèi)星提供多元業(yè)務融合服務。

“千帆”低軌互聯網衛(wèi)星星座

我國還將發(fā)射由中國衛(wèi)星網絡集團有限公司統籌規(guī)劃建設的低軌互聯網星座衛(wèi)星。星網星座將由1.3萬顆左右的低軌通信衛(wèi)星組成。星座中的衛(wèi)星分布在多種不同高度和傾角的軌道上，其中包括500千米以下的極低軌道和1100千米左右的近地軌道，軌道傾角分布在30°～85°之間。

建成后的星網星座能充分利用低軌衛(wèi)星的優(yōu)勢，構建起覆蓋全球的衛(wèi)星通信網絡，提升通信的時效性和可靠性，降低通信延遲，為用戶提供高質量的通信體驗。

其大規(guī)模的衛(wèi)星組網和先進的通信技術，有望實現全球范圍內的無縫通信覆蓋，打破地域限制，促進信息的快速流通和共享，可為全球用戶提供寬帶通信服務等，推動通信網絡的全球覆蓋和融合發(fā)展，滿足不同行業(yè)和用戶對高速、穩(wěn)定通信的需求，對物聯網、智能交通、航空航天等眾多領域有著重要意義。

發(fā)射首顆“海洋鹽度探測衛(wèi)星”

2024年11月14日，我國發(fā)射了“海洋鹽度探測衛(wèi)星”。該衛(wèi)星是《國家民用空間基礎設施建設中長期發(fā)展規(guī)劃》的“十三五”科研星，屬于“海洋動力衛(wèi)星”系列，用于獲取全球海洋鹽度信息。

它填補了我國海洋動力衛(wèi)星系列在海洋鹽度探測能力上的空白，并能兼顧土壤濕度探測，滿足海洋、減災、農業(yè)、氣象等多個行業(yè)和業(yè)務部門的迫切需求，是我國實施海洋資源開發(fā)、災害防治和環(huán)境監(jiān)測的重要技術支撐。

“海洋鹽度探測衛(wèi)星”采用多種遙感器聯合探測：配置了綜合孔徑微波輻射計、主被動探測儀和頻譜監(jiān)測儀三類遙感載荷，能夠同步測量海洋鹽度的各種影響要素，像老中醫(yī)“望聞問切”一樣全面獲取海洋鹽度探測所需數據。

由于攻克了冷空外定標關鍵技術，所以該衛(wèi)星能定期對鹽度探測精度進行校正，確保衛(wèi)星長期在軌高精度的觀測能力。它還可以全天時、全天候獲取高精度全球海洋鹽度信息，衛(wèi)星每天可獲取全球70%以上的海洋鹽度數據，每3天可覆蓋全球。

“海洋鹽度探測衛(wèi)星”

該衛(wèi)星完善了中國海洋動力環(huán)境要素數據獲取能力，標志著中國在海洋動力環(huán)境觀測領域邁出重要一步，可在海洋環(huán)境預報、海洋生態(tài)預報、極地海冰監(jiān)測、海面風場和臺風監(jiān)測、全球氣候變化研究等方面發(fā)揮重要作用，為海洋預報產品精度及質量的提升提供了重要支持，也為中國實施海洋資源開發(fā)、災害防治和環(huán)境監(jiān)測等提供重要數據支撐。

嫦娥六號完成世界首次月背采樣返回

2024年，我國圓滿完成了嫦娥六號任務，對預選著陸區(qū)月球背面進行了形貌探測和地質背景勘察等工作，并采集了不同地域、不同年齡的月球樣品，實現了人類首次從月球背面采樣并返回地球；突破了一系列關鍵技術，為后續(xù)月球探測及深空探測任務積累了技術經驗；與4個國家開展了聯合探測與研究，促進了國際航天領域的合作與交流。

鵲橋二號月球中繼星

為了完成嫦娥六號任務，我國于2024年3月20日首先發(fā)射了鵲橋二號月球中繼星，以替代“超期服役”的“鵲橋”月球中繼星。鵲橋二號是世界第二顆在地球軌道以外的專用中繼星，架設了地月新“鵲橋”。

它有四大優(yōu)勢：一是天線更多，可保證每時每刻都能指向地面數據接收站；平臺更強，具有壽命長、功率大和碼速率高的特點，不僅服務于嫦娥四號、六號任務，也將為于2026年和2028年發(fā)射的嫦娥七號、八號提供地月間的優(yōu)質中繼通信；載荷更多，進一步提升了科研價值；軌道新穎，能同時保證數據中繼和月球探測，并減少推進劑的消耗。

2024年5月3日，我國發(fā)射嫦娥六號。2024年6月25日，其返回器攜帶1935.3克月背樣品著陸，在世界上首次實現月球背面自動采樣返回的壯舉。嫦娥六號實現了三大技術突破：一是突破月球逆行軌道設計與控制技術；二是月背智能快速采樣技術；三是月背起飛上升技術。

嫦娥六號采集的樣品年代更為久遠，通過對這些樣品的研究，有助于科學家更好地了解月球的形成和演化歷史，填補人類對月球背面地質認知的空白；其著陸區(qū)鐵、鈦等元素豐度較高，其他礦石也比周圍更豐富，因此可為未來月球資源的開發(fā)和利用提供重要參考依據；嫦娥六號帶回的月球背面樣品，可能蘊藏著太陽系早期歷史的重要線索，對于深入探索太陽系的起源和演化具有重要意義。

嫦娥六號返回器返回地球

目前，科學家正進行月球背面樣品的分析與研究，并已發(fā)布首批研究成果，包括揭示了月背火山活動歷史。

上述是2024年中國航天的一些亮點。未來的中國航天將更精彩。例如，我國將研制、發(fā)射長征十號新一代載人運載火箭、長征九號重型運載火箭、中國與歐洲合作的“微笑”天文衛(wèi)星、全球首顆靜止軌道微波氣象衛(wèi)星、技術更先進的北斗四號衛(wèi)星導航系統、“輕舟”貨運飛船、“昊龍”貨運航天飛機、“巡天”空間望遠鏡、“夢舟”新一代載人飛船、“攬月”月面著陸器、載人月球車、載人探測月球任務、嫦娥七號月球探測器、嫦娥八號月球探測器、國際月球科研站、天問二號小行星探測器、天問三號火星采樣返回探測器、天問四號木星系探測器等，在2035年左右，將把我國由航天大國變成航天強國。

作者：龐之浩

全國空間探測技術首席科學傳播專家