我国未来空间站飞行示意图

我国载人空间站工程的启动实施，将为人类和平利用和开发空间资源担负起更多的责任，做出新的更大贡献。

一、载人航天

2016年4月23日，中国首个航天日前夕，我国载人航天工程副总指挥、军委装备发展部副部长张育林表示：载人探索开发月球，是我国载人航天事业向更高水平发展、符合国情和发展规律的现实选择。我国载人航天在全面迈出第三步之后，要以空间站建设和应用为基础，以载人月球探测为新突破，以支撑国家发展利益向地月空间拓展为目标，研究制订新形势下载人航天发展新战略。

（一）货运飞船

2017年4月，我国将用长征-7火箭，发射我国第一艘货运飞船天舟-1，与天宫-2空间实验室对接。

货运飞船天舟-1，充分借鉴了“天宫”平台及主要技术，融合载人飞船的主动交会对接技术，并针对货运的特色和留轨任务需求而进行设计。它由货物舱和推进舱组成，最大直径约3.35米，发射质量13吨。其上行货物运输能力为6.5吨，下行销毁废弃物能力6吨，货运载荷比为46%，达到了世界先进水平，比欧日货运飞船均高，因而拥有较高的运输效率。

我国研制的货运飞船，一方面是验证货运飞船与天宫-2的交会对接技术和推进剂补加技术；另一方面，作为一个新飞行器，货运飞船本身性能也需验证。货运飞船要求可靠、高效、经济、多功能，这样能大幅度提高货物运力，以满足今后空间站较大的物资需求。

今年6月25日，我国长征-7火箭升空时，携带了未来的多用途飞船缩比返回舱。该返回舱在轨飞行时间约20小时，之后回东风着陆场。它主要用于获取返回舱飞行气动力和气动热数据，验证可拆卸防热结构设计、新型轻量化金属材料制造等关键技术，并开展黑障通信技术试验，为后续新型载人飞船的论证设计和关键技术攻关奠定重要基础。

发射“天舟”的长征-7，是捆绑4个助推器的两级液体火箭。芯一级直径为3.35米，安装了2台推力为120吨液氧/煤油发动机；芯二级直径为3.35米，安装了4台推力为18吨的液氧/煤油发动机；助推器直径为2.25米，安装了1台推力为120吨液氧/煤油发动机。该火箭在我国海南发射场发射，轨道倾角为42°、近地点/远地点高度分别为200千米/400千米轨道，有效载荷最大运载能力为13.5吨。

（二）空间站

2018～2022年间，我国将陆续发射1个核心舱和2个实验舱，每个舱质量都是20吨级，它们在太空对接，呈T字构型空间站组合体。核心舱有5个对接口，可对接1艘货运飞船、2艘载人飞船和2个实验舱，另有一个供航天员出舱活动的出舱口。

核心舱，用于空间站的统一管理和控制，以及航天员生活。其前端对接载人飞船，后端对接货运飞船，气闸舱用于航天员出舱，大小两个机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。

2个实验舱，均具备独立飞行功能，配置1个小型机械臂，在与核心舱对接形成组合体后，可对核心舱平台功能予以备份和增强，主要用于空间科学实验、技术试验，均支持航天员长期在轨驻留。实验舱-1，用于核心舱的备份，兼有组合体控制与应用实验功能，支持开展密封舱内专项实验和部分暴露平台实验；实验舱-2，以应用实验任务为主，支持航天员长期在轨驻留。

空间站的电源系统包含两对柔性太阳电池翼，每个单翼翼展约为30米，功率20千瓦，4个太阳电池翼总功率可达80千瓦。它们是最新研发的太阳能光伏发电系统，转化效率可达30%以上，可为空间站提供可靠、充足的不间断供电。此外，空间站将采用电推进技术作为空间站轨道维持的动力装置，这将显著降低空间站运行期间的推进剂补给需求，大大节省经费。

经过科学慎重遴选，空间站上将搭载安装包括生物学、材料科学、基础物理、微重力、流体、燃烧等10余大类的科学研究实验设施。其中材料科学的实验设施设备，能够利用太空微重力环境制备新材料，研究材料的空间使用性能。未来很多研究将孕育在新材料的研发中，具有广阔工业应用价值。另外，我国还将单独发射一个十几吨的“巡天”光学舱，与空间站保持共轨飞行状态。

空间站的舱段，将用长征-5B大型运载火箭发射。它采用一级半构型，其中芯一级直径5米，装有2台推力各为50吨的氢/氧发动机；它并联了4个助推器，每个直径3.35米，装有2台推力各为120吨的液氧/煤油发动机；整流罩直径5.2米，长18米。该火箭近地轨道运载能力大于22吨。

我国空间站的特点有二：一是起点高，二是效益高，是一个符合中国国情和实际需要的理性选择，属于经济适用型，达到世界第三代空间站水平。2024年之后，我国空间站有可能成为世界上唯一在轨运行的空间站。

中国空间站成熟之后，未来或将向商业开放。

二、运载火箭

开发太空需用航天器，而航天器离开地面，需用运载器克服地球引力。目前，最常用的运载器就是运载火箭，这一“通天塔”的“绝招”，是自带推进剂而不需大气层中的氧气助燃，因而可在太空自由飞翔。航天飞机也可当运载器，然而其费用昂贵、风险大，目前已退役。

（一）长征-9

2016年6月27日，据中国航天科技集团公司透露，我国长征-9重型运载火箭，已完成深化论证。在目前的设计蓝图中，重型运载火箭箭体直径近10米，全箭总长近百米，运载能力是现有火箭运载能力的5倍多，完全可以满足未来载人月球探测、火星取样返回、太阳系行星探测等多种深空探测任务需求，保障中国在未来宇宙探索和更大更远空间的话语权。按计划，我国将用四五年时间，突破一系列关键技术，为重型运载火箭工程研制打下基础。如果相关工作进展顺利，15年内有望实现首飞， 这将大幅度提升中国自主进入空间的能力。

据介绍，重型运载火箭，是指火箭起飞推力在3000吨上下、近地轨道运载能力在100吨左右的火箭，主要用于载人登月任务、载人火星飞船、太空电站等超大型航天器等。

2016年8月1日，由中国航天科技集团六院负责研制的重型运载火箭，用500吨级液氧煤油发动机首次燃气发生器-涡轮泵联动试验取得成功，标志着该型发动机研制工作取得首个里程碑式胜利，为后续圆满完成关键深化阶段研制任务奠定了基础。

2016年8月1～2日，由中国航天科技集团四院自主研制的我国直径最大、装药量最大、推力最大的固体火箭发动机——民用航天3米2分段大型固体火箭助推发动机地面热试车圆满成功。未来，该发动机将应用于重型运载火箭固体助推器中。

（二）其他火箭

2016年4月首个“中国航天日”之际，中国航天科技集团一院发布新闻：我国在研可回收重复利用火箭，有望在“十三五”期间看到成果。

2015年11月下旬，中国运载火箭技术研究院完成了运载火箭子级回收群伞空投试验，这标志着我国运载火箭在部段回收技术上取得了新的进展，离实现可重复使用又近了一步。该院拟采用降落伞垂直下降方案回收火箭。未来，火箭的芯一级还将增加“返航”设计，通过携带供自身返回的燃料，自主飞回预定区域，以备重复利用，从而降低运载火箭发射成本。

2015年，航天五院502所成功地研制出我国首个磁聚焦霍尔电推进系统，较国外同类产品，其在比冲、效率等方面性能指标可提升20%以上，可广泛应用于我国未来全电推进通信卫星平台。同年，航天五院510所研制的首个卫星用200毫米离子电推进系统地面寿命及可靠性试验累计工作时间已超过1.1万小时，已在轨可靠运行15年，现还在试验中。这标志着我国电推进系统达到国际先进水平，将全面迈入工程应用阶段，能够满足我国通信卫星系列平台、高轨遥感平台以及空间探测器发展需求。

此外，我国“组合动力飞行器”项目，已经开始研制。它是一种集成涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机等多种动力的飞行器。根据设计，它在起飞时会使用普通飞机所配备的涡轮发动机，当飞行器达到一定速度后，再使用适应高速飞行的冲压发动机进行冲刺，最后在大气稀薄的地方点燃火箭发动机，实现入轨。通过多种发动机“各司其职”，在距离地面几十千米的大气层以内，“组合动力飞行器”利用氧气就可以完成飞行；进入太空之后，再使用不依赖空气的火箭发动机，这样就大大降低了进入太空的成本，未来它将主要应用于距离地球几十千米到几百千米的太空飞行。预计，我国“组合动力飞行器”将于2030年左右投入使用。

三、人造卫星

（一）科学卫星

我国又新立项5颗新的科学卫星，将在2020年前发射。

这5个项目包括：“太阳风—磁层相互作用全景成像”卫星计划、“磁层—电离层—热层耦合”小卫星星座探测计划、“全球水循环观测”卫星、“爱因斯坦探针计划”和“先进天基太阳天文台”，将在基础科学方面不断产出重大原创性成果。

另外，我国空间科学家已提出了2016～2030年我国空间科学的一些计划和任务建议，它包括“黑洞探针”计划、“天体号脉”计划、“天体肖像”计划、“天体光谱”计划、“系外行星探测”计划、“太阳显微”计划、“太阳全景”计划、“链锁”计划、“微星”计划、“探天”计划、“水循环探测”计划、“能量循环探测”计划、“生物化学循环探测”计划、“轻盈”计划、“轻飏”计划、“空间基础物理”计划、“腾云”计划、“载人航天工程”科学计划等。

（二）高通宽带卫星

按照协议，由亚太卫星控股有限公司发起成立的亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司，计划于2018年底发射首颗高通量宽带通信卫星，2019年开展卫星通信运营服务。“十三五”末期，亚太卫星宽带通信公司还将再发射2颗高通量宽带卫星，服务于美洲地区和欧非地区，组成全天候、安全可靠、自主可控的全球宽带卫星通信系统。该系统总投资近100亿元，建成后将在服务于国家“一带一路”战略和海外发展战略的同时，面向国内外航空机载、海事船载和陆地移动业务客户，提供高通量卫星资源和宽带卫星通信服务。

（三）未来通信卫星

今后，我国还将研制电视直播卫星、宽带多媒体卫星、第2代中继卫星以及东方红-5超大型卫星平台等。其中东方红-5，可适应下一代通信卫星和遥感卫星等需求使用多项新技术，如电推进技术、网络热管和可展开式热辐射器技术、二维二次展开半刚性太阳翼、全管理贮箱、新一代电源控制器技术、综合电子技术等，进入国际先进行列。

（四）气象卫星

到2025年，我国规划了14颗大气观测卫星，包括风云-2卫星1颗，风云-3卫星4颗，风云-4卫星3颗，降水测量雷达卫星2颗，晨昏轨道卫星、静止轨道微波探测卫星、高精度温室气体综合探测卫星、大气环境监测卫星各1颗。

我国还在研制用于预报地震的“电磁监测卫星”。

（五）小型卫星

展望未来，2022年左右，中国航天科技集团将建成一个“16+4+4+X”小型商业遥感卫星星座，即由16颗0.5米分辨率光学卫星、4颗高端光学卫星、4颗微波卫星以及多颗视频高光谱等微小卫星组成的0.5米级高分辨率商业遥感卫星系统，并将于2016年年底前执行首次发射。

此外，河北省将研制16颗河北-1，提供每月覆盖河北全境和京津冀大部分区域2.5米遥感数据，每隔一周就会对河北省的数据进行一次全面更新。吉林省将研制138颗吉林-1，2016年计划发射10颗卫星，完成14颗卫星组网；到2020年，在轨卫星数量达到60颗，2030达到138颗。还有，华讯方舟等单位的Ka波段宽带卫星和108颗视频卫星、7颗卫星嘉定-1（5颗视频卫星、2颗高光谱卫星）、义乌私企的60颗卫星（组成通、导、遥系统）等商业小卫星，将在未来发射。

四、 深空探测

人类探月，分探月、登月和驻月即探、登、驻3大步。目前，美国已走完前两步，未来将迈第三步即建造可长期驻人的月球基地，如科研基地、能源基地等。苏联/俄罗斯走完了第一步，未来将迈第二步，即载人登月。由于经济不景气等原因，自1976年后，苏联/俄罗斯再也未发射过月球探测器。由此，在美俄组成的世界探月第一集团中，美国是“领头羊”。

嫦娥-5

嫦娥-5采样返回器，是我国探月工程三期的主任务，它由上升器、着陆器、轨道器、返回器4个部分组成，将于2017年在海南文昌航天发射中心由长征-5新一代大型运载火箭发射升空，完成探月工程的重大跨越——带回月球样品。

嫦娥-5，不仅要完成落月，还要攻克“采样”“封装”“上升”“对接”“高速返回地球”等技术难题。在任务中，嫦娥-5的4个部分被送到月球轨道后将两两分离，轨道器-返回器组合体留在轨道，着陆器-上升器组合体在月面上降落。

着陆后，着陆器用两个机械手进行月面采样和钻孔取样，并将样品放入上升器携带的容器里进行封装；随后，上升器从月面起飞，与轨道器-返回器组合体交会对接，把样品转移到返回器后分离；接着，轨道器-返回器组合体踏上归途，以接近第二宇宙速度飞到距地球几千千米时分离；最后，返回器在预定着陆点降落。

嫦娥-5着陆器，在月面取样完成后，其封装要求不能有任何污染；上升器在月面上起飞，是我国航天器第一次在地外天体升空；与“神舟”飞船与天宫-1交会对接不同，它在月球轨道与轨道器-返回器组合体的交会对接，其技术难度大、精度高。

嫦娥-6，是嫦娥-5的备份。

如今，欧洲、日本、中国和印度等，正在完成第一大步——探月，并按照绕、落、回3小步分步实施，逐渐积累知识和经验。目前，欧洲、日本、中国和印度都完成了绕月探测，中国还于2013年12月2日率先发射了嫦娥-3落月探测器，并于2014年10月24日发射了嫦娥-5试验器。由此可见，在欧洲、日本、中国和印度组成的世界探月第二集团中，我国现处在领先位置，并将在2017年率先发射月球采样返回器，2018年率先在月球背面着陆。今后，还有望率先在月球两级着陆，载人登陆月球，在月球建立基地。 

作者系中国空间技术研究院研究员、《国际太空》执行主编