未來月球科研站沙盤。本報記者 劉蘇雅攝
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今天是第八個中國航天日，中國航天日主場活動暨2023中國航天大會在安徽合肥舉辦。在本次航天大會上，“走向世界的中國航天”主題展覽串起了中國航天的過去、現在和將來。商業航天也成為了大會上的“熱詞”。記者探展獲悉，今年，我國商業航天領域仍將持續突破，迎來多個“首次”。
月球發射航天器優勢明顯
在主題展覽中，最具“科幻”色彩的展品，莫過于未來月球科研站的設計。在大大小小的月球環形山中間，科研工作站、能源中心、宇航員訓練中心、太空發射場等建筑排布其間，可謂“五臟俱全”。
能源中心是核心部分，主要進行能源轉化、新能源研究等工作。月球蘊含著多種清潔能源，首當其沖的是豐富的太陽能。月球表面沒有大氣，太陽輻射可以“長驅直入”，每年到達月球范圍內的太陽光輻射能量，大約相當于地球一年消耗各種能源所產生總能量的2.5萬倍。豐富而穩定的太陽能，將成為月球科研站運轉的重要支撐。此外，科研人員對氦-3等新型清潔能源的儲存、利用研究，也為進一步開展深空探測打下了基礎。
到月球去開展科研工作，是月球探測的核心目標之一。科研人才將圍繞月球地表探測、資源利用、基礎建設、其他星球探測等領域不斷發力。隨著月球科研站的不斷拓展，月地往返、信息傳輸的需求量勢必增大，月地指揮所將成為航天器往返和通信傳輸的保障。量子通信有望成為地月之間的重要通信方式，真空環境能讓光量子的傳輸損耗大為降低。
月球上的生活，與地球有哪些不同？月球引力僅為地球的六分之一，長期生活在月表，人體的肌肉功能、心肺功能會產生一定的退行性改變，需要通過鍛煉來保持身體狀態。下體負壓筒、太空跑步機、骨丟失對抗儀等適用于低重力環境的專項訓練儀器，將在月表的宇航員訓練中心進行配備。
月球上的“一天”很漫長，一個月晝就大約相當于地球上的14天。因此，月球科研站還貼心地規劃了太空休閑中心，內部將布設多種太空娛樂設施，為月球工作人員提供娛樂生活，也為未來的太空旅游業打下基礎。
要實現在地月之間往返，或未來到其他星球中轉，月面上的太空發射場必不可少。月表沒有大氣，這有利于航天器發射，加上月球自身較小的引力、發射升空可以借助地球引力等優勢條件，航天器只需達到每秒1.8千米的速度，即可脫離月球引力，航天器發射所需的能源和自身重量都能減輕。
“天問四號”將抵達天王星
今年，中國航天發射任務仍將高密度常態化舉行，中國空間站轉入應用與發展階段，北斗三號全球衛星導航系統還將完成3顆備份衛星的發射，進一步增強系統可靠性。
目前，我國探月四期工程正在穩步推進。在“嫦娥六號”實現月球背面采樣返回、“嫦娥七號”實現月球南極原位科學與資源探測后，“嫦娥八號”任務將初步構建起月球科研站的基本型，并與相關國家、國際組織和國際合作伙伴共同開展國際月球科研站建設。
我國對宇宙發出的“天問”也將繼續。“天問二號”的目標是一顆近地小行星2016HO3，將實現該星的取樣返回，并完成對小行星帶中的主帶彗星311P環繞探測。再赴火星的任務則將由“天問三號”承擔，并將帶回火星的“土特產”——實現火星取樣返回。“天問四號”將在發射后從金星和地球“借力”，實現木星系探測以及行星際穿越探測，最終抵達天王星。
此外，太陽系邊際探測、國際月球科研站建設、近地小行星防御演示驗證等深空探測任務均在規劃中，保障深空探測任務通信的“鵲橋”也將開展試驗。
京產“平板”衛星今年首發
在本次主題展覽中，不乏商業航天企業參展，北京多家商業航天企業的身影也在其中。位于中關村“星谷”的銀河航天公司就帶來了最新研發成果——能一箭多星堆疊發射的平板衛星。這款衛星的首發星預計于今年第三季度發射。
記者注意到，該衛星外形和常見的立方體衛星、球形衛星差別很大，看起來就像是一片金屬板。“把衛星設計成這種形態，是為了方便后續的多星發射和加速衛星互聯網建設。”銀河航天技術專家金歷群介紹，多顆“平板”衛星可以在火箭整流罩內一層層整齊堆疊起來，使用四套壓緊桿將衛星組合體壓緊在火箭適配器上，從而大幅節約整流罩內部空間。星箭分離時，火箭先旋轉起來，然后四套壓緊桿同時解除約束，各衛星就會在慣性力作用下相互分離。
“這款衛星的單次發射數量可以大幅提升，這主要取決于運載工具的空間、重量等約束。”金歷群自豪地說，隨著越來越多的衛星入軌，衛星互聯網將發揮出它最大的價值，發揮其全覆蓋、高帶寬、低時延、低成本等優勢，成為解決全球網絡覆蓋的新方案。
這款衛星還擁有一片獨特的“翅膀”。它所使用的太陽翼是該公司自主研發的我國商業航天首款柔性太陽翼。柔性太陽電池板厚度僅為1毫米左右，輕薄的材料使其折疊后緊密貼合，折起來的主體厚度還不到5厘米。更大的收納比、能量比，在讓衛星更加輕巧的同時，還能保證大功率輸出。
全球最大固體運載火箭紀錄也有望在今年被刷新。東方空間公司在論壇上透露，該公司研發的“引力-1”號火箭今年將在山東海陽東方航天港首飛。同期發布的《2022中國商業航天產業投資報告》顯示，截至2022年底，國內已注冊的商業航天企業數量達433家，民營企業的火箭產品豐富，處于高速發展期，民營企業火箭型號將是未來發射市場的主要力量。
利用太陽能構建“空間電網”
在2023中國航天大會商業航天產業國際論壇上，全球首個商業化空間太陽能電站產業項目發布，未來“太空電網”將為空間、地面甚至其他天體提供充足的清潔能源。
“地球從太陽獲得的能量，僅是太陽所發出能量的十六億分之一，太多能源沒有被我們利用。空間太陽能電站不會受黑夜、陰影等限制，并且在各軌道上都能發展，它帶來的效益將十分可觀。”中國工程院院士段寶巖說。
作為這一設想的提出者，北京無限光輝公司執行總裁李濤表示，項目需要突破空間超大功率高效無線能量傳輸技術、空間超大功率高效發電與電力管理技術、空間超大型系統在軌組裝與維護技術等一系列技術制約。該項目預計在2024年進行雙星驗證；2025年至2027年將組建“空間電網”，預計通過1個分布式電站，就能同時為附近的10顆衛星進行足額供電；2028年至2030年，地面能量傳輸將有望實現。
“空間太陽能電站是空間能源體系的核心要素，它能讓衛星不再為能源和動力系統所制約。”李濤計劃通過空間能源體系的搭建，為商業空間站、空間數據中心、空間算力中心以及全天候通信提供持續的能源保障。
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