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【国际太空】我国空间科学及民用航天重点发展方向展望

时间:2018年03月27日 信息来源:国际太空 点击: 【字体:

我国空间科学五大重点发展方向展望

面向空间科学的原始创新、基础发展能力的快速提升,未来航天领域的主要任务是:瞄准解决空间科学探测概念与技术发展创新不足、原创探测种类少等短板弱项,以科学问题为导向,以对未知世界的科学探索需求为牵引,围绕宇宙的形成与演化、系外行星和地外生命的探索、太阳活动及其对地球空间环境的影响、超越现有物理理论的新物理规律等热点和基础性科学问题,充分探测宇宙、了解宇宙、认识宇宙,反过来认识地球,认识人类自己,拓展人类的知识。


围绕上述目标,结合科学探测的特点,未来一段时期我国空间科学领域重点发展方向如下:


暗物质与宇宙射线探测。建设能够搭载暗物质与宇宙射线探测的试验系统,寻找和研究暗物质粒子,测量银河系宇宙线的成分和精细能谱,开展天体高能伽玛射线巡天观测。将空间高能量粒子和宇宙线能谱测量推进到TeV能区,以大大超过国际各项计划的能力研究暗物质粒子的存在,有望解决暗物质引力之外的相互作用、宇宙线的起源等重大科学前沿问题。


脉冲星宇宙时空基准。利用脉冲星发射的X射线、γ射线作为天然信标,探测30颗左右的脉冲星信号,建立脉冲星导航数据库,解决深空探索中时间测量的问题,最终构建脉冲星时间、实现宇宙时空基准,引导航天器在宇宙空间长时间自由航行。突破准直型和聚焦型探测器、数据库、时间同步和大尺度导航等关键技术。


可居住类地行星探测。利用亮星巡天空间望远镜(BSST)对邻近类太阳恒星(光谱型为F、G、K)的行星系统进行掩星探测,以期发现位于可居住区内的类地行星(亚地球质量)。BSST通过亮星不间断的长时间巡天,可以获得一大批明亮的脉动变星高精度、高连续性光变曲线,有助于发现一批类地行星。


系外行星大气光谱探测。针对太阳系外行星系统进行的空间高精度光谱探测,采用掩星法对太阳系附近400余颗存在行星掩星现象的恒星进行高精度光谱探测,进而分析其行星系统大气的物理化学成分,观测谱段覆盖近紫外、可见光及近、中红外谱段。同时,从生命搜寻的角度出发,兼顾小天体的研究,为我国系外行星与生命探索奠定技术基础。


日地空间环境立体探测。建设由4颗卫星组成的日地空间环境探测卫星星座,对太阳和日地环境进行立体、多空间尺度的监测。其中2颗卫星分别位于日地L1和L3点,形成对日观测的立体视角,拍摄太阳的三维图像,监测太阳活动及磁场的变化;另外2颗卫星分别位于日地L4和L5点,开展日地环境整体性和综合性的科学探测与研究,大范围实时监测日地空间环境的长期变化,精确计算灾害性空间天气到达地球的时间。




我国民用航天五大重点发展方向展望

民用航天要服务大众与普惠民生,面向经济社会发展重大战略需求,以原始创新为引领,以满足用户需求、提升应用效能和促进航天产业发展为根本目的,公益与商业服务并举,服务国家战略,发展全球尺度地球数据获取及应用能力,支撑海洋强国战略、“一带一路”倡议的实施;惠及大众民生,综合利用多种谱段、高时空分辨率、高灵敏度探测系统以及高速通信网络,满足生态保护、气象预报等重大民生需求,推动文化传播、高品质信息服务等信息消费;深化应用,利用“大智移云物”技术,推动商业化航天服务和多源数据融合共享,支撑重要行业深化应用和大众服务。


全球立体综合大气观测系统。为准确预报全国、省区、重点城市的天气,精细探测全球云、雨、风、温度等大气圈层三维结构,充分发挥高轨系统的高时效特性和低轨系统的高分辨率特性,发展高轨50米级大气成像、低轨激光风场测量、低轨降雨测量雷达等卫星系统,对台风、暴雨、雾霾、沙尘暴等灾害性天气的形成、演变等进行近实时观测和预报,积累全球气候变化观测数据,为我国经济发展提供强大的服务保障,并承担相应的国际责任。


面向地震预报的高精度探测系统。为提升地震综合监测预报能力,综合利用红外、电磁、重力场等探测手段,发展5m分辨率红外成像、1nT精度宽谱磁场探测、1mGal精度重力测量等卫星系统,对地面温度场、空间磁场、高能粒子、地球物理场等变化进行连续、高精度数据探测和相关参数反演,探索这些参数与地球应力积累、爆发、释放之间的规律,捕捉地震活动规律和先兆,探索预测地震的新型方法手段,避免或减少地质灾害对人民生命财产造成损失。


全维多手段生态系统监测系统。围绕人类发展所面临的资源短缺、生态退化、重大自然灾害频发、交通拥堵等问题,利用高分辨率成像、激光雷达、高光谱等新型载荷,发展亚米级成像、大气污染监测、水资源探测、海洋监视等卫星系统,对大气、水、岩和生物等圈层等进行多要素智能化探测,提高生态红线维持、精细农业、污染治理、大数据分析、智慧海洋建设等能力。


全球泛在高速信息网络。针对“宽带中国”和“一带一路”等泛在通信与宽带通信巨大需求,突破太赫兹通信、激光通信和认知无线电技术,发展超大容量通信、高承载通信和可重构通信等卫星系统,支持构建由通信网、互联网、传感器网构成的泛在信息网络,满足区域协调、军民融合、大众消费等多样化需求。


中国特色商业航天服务。迎接“太空经济”时代的到来,利用大数据、智能处理、移动网络、云计算等新兴技术,构建大数据一体化应用体系,推动天地一体、多维信息智能同化与实时融合。突破空间VR、人机沟通、情景构建等前沿技术,发展全息虚拟地球、时空基准转换、个性化定制等系统,满足立体智能交通、无人驾驶、物联网等需求。发展智能在轨服务能力,推动太空旅游观光,探索碎片清除服务、小天体勘察采矿和资源利用新途径,促进太空产业发展。


(全文见《国际太空》201801)

(作者:佚名)
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