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20世纪空间技术的发展,为人类开辟了一个崭新的活动疆域,人类正在利用空间技术不断地探索新知,扩展视野,实现一个又一个美好的追求与梦想。与此同时,空间技术的发展,正在关注并将加速解决人类在生存与发展中所面临的严峻挑战。基于这样一种认识,按照这样一种需求,面向21世纪的世界空间技术正面临着一次大发展的良好时机。可以说,未来空间活动和空间技术将更加面向应用,项目更重实效,范围更为广泛,冷战后各国空间技术发展战略的调整无一例外地反映了这一特点。例如,许多国家在空间科学和地球科学研究中,特别强调用更孝更省的航天器来完成科学研究任务,同时降低未来空间活动的成本;在对地观测方面,注重更全面地了解全球环境变化,把目光更多地放在了如何着手解决人类自身面临的问题上;对于载人航天飞行,重点进行科学、商业和探测性的活动;对于空间技术和应用领域,许多国家已明确指出,要着重开发新技术以支持本国的需要和经济竞争。这些空间技术发展战略的制订和调整,均以符合各国国情和满足发展需求为前提,因而项目更重实效,范围也更为广泛。中国作为发展中国家,也将努力通过发展空间技术和开展空间技术的应用,继续和加速解决占世界五分之一人口的粮食问题、资源的有效和合理利用问题、减灾和环保问题、缓解沉重的通信与交通运输问题、扩大受教育面的问题,以及摆脱贫穷与落后等问题。这些问题的解决,不仅是对本国稳定和发展的巨大贡献,也是对全世界稳定和发展的巨大贡献。因此,在中国,空间技术的开发与应用具有极其重要的意义。我国已经开展了如通过空间育种促进农业经济增长等的一系列“效益工程”,空间技术部门已参与国民经济建设的“金税工程”,长征系列运载火箭参与了国际商业发射,成为国际商业发射市场的有益补充……。在即将来临的21世纪,我国空间技术将继续发挥应有的作用。纵观国内外空间活动的全貌,未来卫星、运载器和载人航天等技术的发展动向与趋势可以归纳如下:
一、卫星的发展动向与趋势一、卫星的发展动向与趋势本世纪末至下世纪初,将大力开展卫星应用,着手解决资源、环保、通信、交通、教育、国防等面临的诸多问题。其中商业通信卫星成为卫星市场的主体;在移动通信、对地观测、科学研究等领域小卫星应用颇具优势。正是因为广泛的社会需求,带来了巨大的应用卫星市场,并且促进了卫星技术的迅速发展。1.未来通信卫星的发展趋势据预测,本世纪末至下世纪初,卫星通信将有两次大的发展。第一次是1997～1999年,推动这一发展的主要原因是,一些国家和地区面向家庭的新型国家广播电视卫星获得了巨大发展,此间约有110～120颗大型同步轨道卫星发射升空;第二次大发展可能始于2004年前后1998年第5期发射350～400颗近地、中地和同步轨道宽带卫星。在可预见的将来要制造和发射的卫星中,商业通信卫星至少将占卫星市场的70%。目前,在幅员辽阔的中国,电视和广播的人口覆盖率分别为84.6%和78.9%,直拨电话密度仅为每百人2部,因而,中国卫星通信业务的潜力巨大。中国已自行研制开发和应用东方红三号通信卫,还将以自行研制、国际合作等多种方式开发新一代大容量通信卫星,用400～800万话路和较低的通话费,彻底解决农村和边远地区打电话和看电视难的问题,同时开拓和引进卫星通信产业,尤其是卫星电视直播、卫星电脑直联和KA频段宽带多媒体通信业务,以满足中国国内迅速发展的卫星通信业务的需求。
未来通信卫星技术发展的主要趋势是:·高、中轨道通信卫星朝大容量、长寿命和多频段方向发展,卫星总质量将增加;·低轨道卫星向轻型化和小型化方向发展;·更多地采用星上处理、星间链路连接、高频段、宽带传转、大天线和多点波束技术;·(直播卫星)数字图像压缩技术将广泛应用。2.未来对地观测卫星的发展趋势据分析,全球对地观测卫星将占整个卫星市场约5%,在气象观测和灾害监视等方面,以全球观测系统为代表的国际性合作已经开始。我国已成功地发射了极轨气象卫星和地球同步轨道气象卫星,积累了经验。我国正积极开展国际合作,例如,我国即将发射中巴合作的地球资源卫星和后续星,而且小卫星计划也在论证之中;又如,中国与加拿大合作,建成了中科院遥感卫星地面站,可以全天候、全天时、多种分辨率、近实时地为农业、土地、林业、测绘、资源的合理利用与开发、灾害的监视与防治等提供新的技术手段。我们相信,这些合作将在解决全球或区域环境污染与灾害监视、资源合理利用与开发等方面发挥重要的作用。纵观全球对地观测卫星的发展可以看出:·未来对地观测卫星发展的总趋势是:将陆地、海洋、大气层作为一个整体,采用可见光、近红外、中红外、热红外直到微波的多种遥感手段,以互相补充和验证方式对地球进行多学科观测。实现观测的途径有两种:一种是发展综合型对地观测卫星,以大功率、高稳定性工作平台为基础,重量将增加,达到3～5吨,甚至达到8吨;另一种是利用多个中小型卫星平台分别装设不同的遥感仪器实施单一目标任务;·以合成孔径雷达和高分辨率光学遥感器为主要遥感器;·对地观测有效载荷趋于小型化、微型化;·商用遥感卫星分辨率有望于近期内达到1～3米,并开拓新的应用领域。3.未来技术试验卫星的发展趋势未来技术试验卫星将试验多种新技术,如极高频转发器;砷化镓太阳电池阵(效率为20%);锂-碳电池;用GPS机的自主导航系统;智能化星上网控技术;用地面激光或微波功率支持的人造低轨道地球同步卫星等。4.应用卫星设计趋于模块化、集成化、系列化随着卫星应用领域和范围的扩大,尤其是中、低轨卫星星座系统的发展,一般要求卫星重量轻、数量多。卫星发展只有走模块化、集成化、系列化的道路,才能降低成本,缩短周期,提高性能,实现规模生产,满足需求。一些国家的商用卫星公司正积极推进这一进程。目前,对于同一大类卫星来说,平台的功能大同小异,并已基本实现了“三化”,对于小卫星而言,一开始就以“三化”为基础,发展迅速。
二、运载器的发展动向与趋势1.积极推进大型化、高可靠性、高经济性运载火箭的商业化进程;继续发展与各种用途配套的运载能力;运载器的发展是与有效载荷的应用和发展密切相关的。据有关机构预测和分析:·到2006年,全球约有1138颗卫星需要发射,其中地球同步轨道卫星约占63%,中、低轨道卫星约占37%,可供小型运载器竞争发射业务的卫星比例约占12%;·到2010年,全球共将研制和发射中型和大型地球同步轨道通信卫星约460颗。从现在起投入研制的国际通信卫星数量和尺寸已明显增加,预计,到2006年新卫星将有50%超过4.1吨。另据分析,随着卫星质量的增加,运载每公斤有效载荷的发射费用将下降,因此,为大运载器生存和发展创造了良机;·国际小卫星星座发展迅速,市场看好;·运载火箭的按需发射能力受到重视。综上所述,今后卫星发射的数量将会增加,大质量卫星比例呈上升之势,小卫星市场前景看好,因此,决定了未来大型化运载火箭和其它配套运载能力的发展方向:高可靠、低发射成本、使用无毒推进剂、近地轨道运载能力20吨级的运载火箭已成为当前和下个世纪初世界运载火箭技术发展的主流;随着小型卫星技术的发展和运载火箭的按需发射能力受到重视,小型运载器市场将出现逐步增长的趋势。
我国的长征系列运载火箭在不断提高发射可靠性的同时,逐步完善和实现模块化、通用化,形成能满足不同发射需求的运载火箭系列,已成为世界商业航天发射市场的有益补充。2.一次性使用运载器仍是近期内的主要运载工具下个世纪初,仍以一次性使用运载器作为主要运载工具,并在相当长的一段时间内仍将是一次性使用运载器与重复使用运载器并存,其中可重复使用运载器,尤其是以火箭发动机为动力的单级入轨运载器是降低运输费用、提高操作效率的一种有效途径,是本世纪末、下世纪初的研制重点。3.运载火箭技术的主要发展趋势·总体结构力求简化,减少火箭级数和使用的发动机数量,结构设计趋于通用化、模块化、系列化;·芯级采用大推力氢氧火箭发动机;·新型运载火箭趋于采用激光陀螺的制导系统和基于总线技术的数字式电子系统;·采用先进的铝锂合金和复合材料,并将在可重复使用运载器中广泛应用。三、载人航天和空间站发展的趋势21世纪初,引人注目的国际空间站可望建成,这不仅是一次规模最大的航天国际合作,也将为人类综合利用和开发空间创造必要条件。我国作为世界航天大国之一,有必要进行载人航天的研究、探索与实践。也有能力成为世界载人航天活动的一个重要组成部分,共同为人类的发展做出应有的贡献。未来载人航天仍有许许多多新问题需要进一步研究和解决,其中一些问题将成为21世纪载人航天活动的主要内容。例如:·载人航天的主要目的;·开发空间能源;·开发地外核动力材料;·进行月球、火星探索准备等。四、空间探测的发展趋势未来空间探测活动将以更孝更快、更好、更省的方式进行,月球探测将成为21世纪空间活动的热点;火星探测也在加紧准备和进行之中。五、结束语总之,21世纪空间技术的发展重点在于空间技术的应用,尤其是应用于解决人类自身面临的全球性问题,因此,空间技术的开发与应用是一项造福全人类的崇高事业,需要世界各国广泛合作,坚持和平利用的宗旨,共担人类发展的使命,共享空间技术的成果。我认为,这就是21世纪空间技术和空间活动发展的必由之路。
