很長一段時間里,你的“朋友圈”是不是被各種“大國重器”刷屏了?在太空探索領域,中國載人航天飛船神舟十一號飛行33天,刷新中國人在太空逗留時間新紀錄。去年11月,“中國大運載”直刺云霄,為探月、探火等深空探測搭建新“天梯”。
除此之外,“中國天眼”落成啟用,“悟空號”暗物質探測衛星在軌運行一年,首顆量子科學實驗衛星“墨子號”、首顆全球二氧化碳監測科學實驗衛星成功發射……中國在航天航空等方面取得一批叫得響、數得著的重大科技創新成果。這是見證傳奇的難忘時光,也是國人自信心不斷被點燃的夢想時刻。
航天規劃:探月又探火
一個是遍地隕坑、已留下人類腳印、可遙望故鄉的月球,一個是黃沙漫天、寂寞空曠、人跡未至的火星。
距離人類首次登月已經過去近50年,下一步人類應重返闊別多年的月球,還是出征更為陌生的火星?
今年6月5日至9日在北京召開的2017全球航天探索大會上,火星與月球成為人們關注的焦點。各國航天機構官員、科學家、工程師圍繞火星探測、月球探測、載人深空探測等話題展開討論。
“載人太空探索中,你最想去的目的地是哪?”這是大會對代表進行的現場調查中的一個問題,結果顯示,火星比月球更受青睞。
中國國家航天局副局長吳艷華說,人類要勇敢探索,挑戰未來。月球見證了上世紀六七十年代人類探索太空的壯舉,人類下一步要征服火星,征服其他星球,這是航天人的使命。盡管還沒有載人探測火星計劃,但中國已啟動了火星無人探測工程,2020年將發射火星探測器,2021年到達火星。
人類登陸火星的夢想還太為遙遠,通往數億公里外的火星之路曲折又漫長,不如先定一個小目標:重返月球,把月球作為去火星的試驗場。
中國國家航天局秘書長田玉龍透露,中國正與歐空局探討合作建設“月球村”的計劃?!霸虑虼濉钡慕ㄔO可通過3D打印的方式完成,即先用貨運飛船將建設工具運送到月球表面,然后利用自帶材料和月面材料在一周內完成一個月球屋的建設。
中國載人航天工程辦公室副主任楊利偉也在會上說,中國正在進行載人登月的預研和前期準備工作,雖然還沒有立項,但時間應該不會太長。而他最近在接受媒體采訪時預計,中國航天員會在2030年前后登月。
穩步邁入空間站時代
隨著天舟一號與天宮二號成功完成首次“太空加油”,中國航天穩步邁入空間站時代。
天舟一號是中國首艘貨運飛船,全長10.6米,上行物資總裝載量不小于6噸。天宮二號全長10.4米,是中國第一個真正意義上的太空實驗室。
從無人飛行到載人飛行,從一人一天到多人多天,從艙內實驗到太空行走,從單船飛行到組合體穩定運行……中國航天用25年時間,跨越了發達國家近半個世紀經歷的路程。
“空間實驗室任務完成后,中國將開始建造空間站?!敝袊d人航天工程總設計師周建平說,目前,中國空間站研制進展順利。根據計劃,中國將在2022年前后建成載人空間站。
同時,中國計劃開展較大規模的空間科學實驗與技術試驗,為加強國際合作,也會向國際開放空間科學載荷實驗資源。
中國航天科技集團公司五院系統工程室主任魏傳鋒告訴記者,中國的空間站能提供機械、供電、信息、溫度控制等多種類型的空間科學實驗載荷接口。中國也制定了接口標準規范和國外的實驗載荷進入中國空間站必須滿足的安全性標準,以及適應中國環境實驗條件等要求。
目前,中國已與聯合國簽署了框架協議,其中包括外國航天員可搭乘中國載人飛船登上中國的空間站等內容。
專家介紹,未來,中國空間站將在空間生命科學與生物技術、微重力流體物理和燃燒科學、空間材料科學、微重力基礎物理、空間天文和天體物理學、空間環境和空間物理、空間地球科學和應用、空間應用新技術試驗等8個研究方向、30多個研究主題上開展大規模的空間科學研究和應用,力爭取得一批具有國際影響的科學成果,使中國空間科學取得跨越發展。
“宇宙星探”誕生 探尋星空奧秘
6月16日,全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”首次實現千公里級別的“量子糾纏”,這一成果回答了愛因斯坦關于量子力學的“百年之問”。在同一個星期,中國首顆大型X射線天文衛星“慧眼”成功發射。
“慧眼”全稱硬X射線調制望遠鏡(簡稱HXMT)衛星,將對黑洞、中子星等天體展開觀測,它的發射運行將使中國在空間X射線觀測領域占有一席之地?!拔覀冊谶@個方向上已經有了一定基礎,有儀器,有人才,如果再發展出更好的觀測手段,就有可能跟歐洲并駕齊驅,甚至和美國一較高下?!敝袊茖W院粒子天體物理重點實驗室主任張雙南說。
這位天體物理學家指出,中國在基礎科學的研究方面至少比歐美落后了數十年,差距還是非常大的?!凹热粺o法全面競爭,那么就在做得比較好的領域重點突破。全面開花,開的都是些不起眼的小花,還不如開出幾朵非常漂亮的玫瑰花?!?/p>
本著“有所為有所不為”和“加強優勢領域實現重點突破”的原則,張雙南和他的團隊于2007年提出了X射線時變與偏振探測衛星(簡稱XTP)的設想。作為HXMT衛星的后續項目,它將實現從具有特色的小型空間天文臺到國際領先的大型空間天文臺的戰略突破。
“在下一顆X射線天文衛星上,我們不僅要使用聚焦技術,而且要把聚焦的面積做大,這將是一個巨大的跨越?!睆堧p南說。
目前,聚焦型X射線望遠鏡的主要問題是面積比較小,如果口徑太大,焦平面探測器可能來不及分辨到來的每一個X射線光子,這也導致其無法觀測亮源。在張雙南的構想中,XTP衛星上將安裝十幾個小一點的望遠鏡,單個望遠鏡看亮源光子之間也不混淆,十幾個望遠鏡加在一起又能大幅提升靈敏度。
“此外,eXTP(偏振天文臺)在觀測研究各類高能天體、探測伽馬射線暴和引力波暴電磁波對應體等多個天文學前沿方向都具有明顯優勢,將推動我國空間X射線天文學進入國際領先行列?!睆堧p南說。
不過,要澆灌出一棵“參天大樹”,當然不能止步于eXTP?!癏XMT主要研究銀河系內的天體;eXTP會對河內的部分天體進行精細研究,同時也會對鄰近宇宙展開觀測;再下一步,我們就想把研究范圍擴展到整個宇宙?!睆堧p南說。
宇宙中的很多問題,都有待更先進的X射線望遠鏡來解決。張雙南解釋說,一方面,宇宙中大結構之間的碰撞、黑洞的成長演化都會產生X射線,需要X射線望遠鏡去觀測;另一方面,宇宙中絕大部分的物質是以高溫等離子體的形式存在的,它們產生的也是X射線,所以只有在X射線波段才能把這些物質觀測清楚。
太空探索永無止境,航天強國夢想起航。研制更大推力的運載火箭、論證載人登月計劃、準備發射火星探測器……起步晚于美俄的中國在加快推進航天強國建設的道路上,把目光瞄向更為遙遠的深空。隨著中國建設世界科技強國的不斷深入,這個古老民族將在人類探索星空的道路上作出更多貢獻。
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