作者介紹
吳偉仁
中國工程院院士
中國探月工程總設計師
國防科工局科技委副主任
2017年9月19日，第三屆中國航空科學技術大會在北京國家會議中心舉行，吳偉仁院士作為航天專家、應邀做精彩開場報告，報告題目為《中國航天的發展與展望》。《衛星與網絡》記者記錄并編輯整理該實錄，將吳院士的研究成果分享與各位讀者。
目錄
前言
一、世界航天發展態勢
二、我國航天發展現狀
三、航天強國建設
結束語
前言
航天一般指距離地面100公里以上大氣層外空間活動的總稱，主要包括空間技術、空間科學和空間應用三大領域。航空與航天的區別在于，航空一般是在距離地面20公里以內的稠密大氣層進行的活動。距離地面20-100公里范圍內，稱為臨近空間。
航天的產品包括彈、箭、星、船、器五大類，也就是導彈、火箭、衛星、飛船和探測器。我們一般把探測器定義為，不在地球軌道上繞行、而是飛往其它星球，或是在其它星球著陸的航天器。
航天是全世界最具挑戰性和廣泛帶動性的高新技術領域之一，具有“四高一長”的特點，分別是高技術、高投入、高風險、高效益和長周期。
航天的意義：航天已經成為全面維護國家安全的戰略基石，是推動科學技術進步，服務經濟社會發展的重要力量，也是國家意志和綜合國力的集中體現，是大國博弈的戰略高地。
一
世界航天發展態勢
現在意義上的航天，從上世紀初葉齊奧爾科夫斯基提出了著名的火箭理論開始，經歷了初創于二戰、加速于冷戰、壯大于當代的三個發展階段。二戰時期德國率先研制成功V-2導彈，開創了從理論研究到工程實踐的先河。冷戰時期美蘇爭霸，開展了激烈的太空競賽——1957年10月4日，前蘇聯發射了第一顆人造衛星；1961年4月12日，蘇聯宇航員加加林第一個進入太空，環繞地球飛行一個半小時；1969年7月20日，美國宇航員阿姆斯特朗登陸月球，邁出了人類在地外天體行走的第一步。
近幾十年來，航天技術突飛猛進，深刻地改變了人類的生產生活方式。全球共有12個國家具備航天發射能力，50多個國家擁有自己的衛星，先后有8000多顆衛星被發射成功，目前在軌正常運行的有1400多顆衛星。幾乎所有的國家都在使用空間服務。250多名宇航員曾經在太空生活和工作，21名宇航員獻出了他們寶貴的生命（主要是美國和蘇聯的宇航員）。人類已經把生存和生活的空間，擴展到大氣層以外，探索的觸角已經延伸到太陽系八大行星。
當前，世界航天已經形成了美國、俄羅斯、歐洲為第一梯隊，中國、日本、印度為第二梯隊，其他航天國家為第三梯隊的發展格局。
美國擁有全面領先，保持絕對優勢，而且發展勢頭未減，并用顛覆性技術，推動快速發展的態勢。俄羅斯創造了歐洲世界第一，具有規模龐大的航天工業體系，目前正在重整旗鼓，力圖重返世界領先地位。歐洲以德國、法國為核心，多國聯合、獨立發展，并主要與美國合作，在運載火箭、對地觀測、空間科學等領域具有獨特的優勢。日本主要通過以民掩軍的方式發展軍事航天，衛星應用或深空探索都處于國際先進水平，潛力巨大。印度雄心勃勃，發展迅猛。將我國視為主要的競爭對手，利用寬松有利的國際環境，在對地觀測、深空探索領域都進展順利。印度2014年發射了第一個火星探索器，成為火星探測領域的亞洲第一。
中國堅持自力更生、自主創新的發展道路，形成了完整配套的航天工業體系和種類齊全的產品體系，部分領域已經躋身世界先進行列。從發展水平、發展能力和發展環境三個方面進行綜合比較，中國處于第二梯隊的前列，與歐洲的水平非常接近。
世界航天發展總體來說，呈現以下四個特點：
（一）高度重視航天重大戰略地位。
1、戰略優先。
世界主要國家都高度重視航天發展，美國前總統肯尼迪曾經提出：“誰控制了宇宙，誰就控制了地球。誰控制了空間，誰就控制了戰爭的主動權。”美國歷屆***，都將確保美國在太空領域的領導地位和全球領先優勢作為國家戰略核心之一。
2、統一領導。
建立了總統或者總理的最高決策、統一領導的管理體制。明確劃分各個部門職責和權限。
3、規劃引領。
鑒于航天產品研制周期長，需要超前部署，制定未來二十年乃至三十年的總體規劃，分步實施。避免一事一議。如美國歷屆總統均制定目標長遠的國家航天政策和重大戰略規劃。
4、法制保障。
已經有29個國家頒布了《航天法》，建立了較為完善的法律法規體系，對航天活動規范提供了法制保障。
（二）更加注重核心技術創新和能力水平的快速提升。
創新是航天發展的強大引擎，主要航天國家都采取有效措施，加強核心技術創新，著力提升能力和水平。
1、快速提升進出、利用和控制空間的能力。
運載火箭的能力決定了航天舞臺的大小，所以世界各國都加快推進航天運輸系統向多任務實用性、快速發射、低成本和重復使用方向發展。
美國、俄羅斯都開始研制近地軌道運載能力達到100噸以上的新一代運載火箭。
衛星由傳統的單星向一星多用、多星組網、多網協同的體系化、智能化方向發展。形成了微小型衛星和高性能衛星兩極發展態勢。
2、高度重視前沿及顛覆性創新。
美國在第三次“抵消戰略”指導下，加快推進新概念裝備、人工智能、新型能源和動力等方面顛覆性技術研究，并確保其長期的領先地位。
3、注重強健航天工業基礎。
美國包括航天工業在內的各方工業技術，作為新“三位一體”的戰略議題。90年代，美國推行的老“三位一體”體系主要包括戰略核導彈、戰略轟炸機和戰略核潛艇。從2000年以后，美國提出了新“三位一體”體系，進攻（核與非核打擊能力）、防守（主動關于被動防御）和工業能力（靈活反應的基礎設施）各為一個極，持續加大對研究、生產、實驗、測試等基礎設施的投入。著力構建自主可控、靈活健康、競爭力強的工業基礎。
（三）加快形成國家主導的多元化發展模式
近年來航天大國都在加速推動發展模式轉變，逐步形成國家主導、市場參與、全球配置多樣化的發展格局。
1、***投入穩定增長。始終保持與GDP增長相適應的穩定投資。
近幾年，美國國防部對航天領域的投入每年均超過400億美元。
2、注重軍民融合。
國際上已形成軍用、民用、商業航天協調發展格局。民用衛星或者商業衛星，平時主要為經濟社會發展服務，戰時集中為軍事斗爭需求服務。比如美國在伊拉克戰爭期間，一共調用了160多顆衛星，其中民用衛星和商業衛星占了70%。
3、市場力量積極參與。
配套完善相關政策，培育扶持一批具有強大國際競爭力的商業航天公司，降低成本，提升效益，創新發展模式。如美國SpaceX公司，著力研發低成本、可重復使用運載火箭。2016年實現了火箭第一級分別在陸上和海上回收；2017年，已實現將回收火箭重新投入使用，成為撬動美國廉價航天的杠桿。
4、航天技術溢出轉化效益顯著。
美國航天局有3萬多項技術成果成功轉化，其中60%產生了明顯的經濟效益，15%進入到產業化進程。據統計，美國航天投入產出比高達1：14，核磁共振、彩超、尿不濕都是源于的當年的阿波羅工程。
（四）總體呈現擁擠、競爭、合作的新常態。
1、空間戰略資源競爭激烈。
隨著人類航天活動數量快速攀升，參與主體和國家的日益增多。未來十年全球衛星發射數量預計將超過兩千顆。SpaceX公司、OneWeb公司都提出了多達上千顆衛星的組網計劃。
空間軌道、位置、無線電頻率等已成為戰略性資源，爭奪激烈。在36000公里的地球靜止軌道上，早期是每間隔一度發射一顆衛星，能夠容納360顆衛星；現在，即使采取更先進技術，以每0.1度為間隔布置一顆衛星，也只能容納3600顆。
另外，空間資源爭奪正向月球、小行星、火星，乃至更遠的深空逐步延伸。聯合國外空委條約明確規定，外層空間是人類的共同財富，任何國家不得宣布擁有其***。美國2015年批準了《太空資源探索與利用法》，鼓勵私營企業或個人對月球、小行星等太空資源進行商業開采。目前美國已經批準三家私人公司可以在月球上“跑馬圈地”。
2、空間安全形勢日趨嚴峻。
太空軍事應用已經成為現實，國際化陣營加速。如美國X-37B飛行器，有人把它稱為“空間戰斗機”，它可以在一小時之內到達全球任意地點，對任意目標實施精確打擊，其中包括空間目標。
同時，由于失效的航天器、火箭殘骸等原因產生的空間碎片大幅增加，1厘米以上高速運行的空間碎片有將近100萬塊，10厘米的空間碎片約為12萬塊，對航天器在軌安全運行構成了嚴重威脅。例如2009年2月11日，美國銥星和俄羅斯一顆廢棄衛星在加拿大上空發生碰撞，一次產生了1200多塊碎片；而國際空間站每年為了躲避空間碎片的撞擊，需要變軌10多次。
3、國際規則主導權爭奪不斷加劇。
圍繞航天新秩序的構建，傳統的航天大國與新興國家，激烈爭奪新的國際規則主導權，呈現白熱化的局面。
4、國際合作深入發展，已經成為服務國家政治外交大局重要手段。
當前航天的多邊、雙邊合作日趨活躍，合作的范圍向載人航天、月球探測、空間科學等方面深化拓展，如國際空間站由16個國家參與，它既發揮了多個國家的技術優勢，又實現了成本共擔、風險共攤、成果共享。
二
我國航天發展的現狀
我國航天事業開創于1956年，最先從研究導彈起步，***主席在當時十分艱苦的條件下，高瞻遠矚，歷屆黨和國家領導人都高度重視航天事業的發展。60多年來，在黨中央、國務院、中央軍委的領導下，通過幾代航天人的持續奮斗，創造了兩彈一星、載人航天、月球探測為里程碑的輝煌成就，走出了一條自力更生、自主創新的發展道路，我國已昂首屹立于世界航天發展大國之列。
從總體來看，中國的航天實現了四個轉變：
（一）自主創新能力顯著增強，
部分領域已經實現從“跟跑”到“并跑”轉變。
從1970年4月24號，我國第一顆人造衛星“東方紅一號”發射以來，長征系列運載火箭已經實施了250次發射，成功率達到97%，具備了發射高中低各種軌道和各
種航天器的能力。完成第一個100次發射我們用了37年，而完成第二個100次發射我們僅用了7年。
2016年，長征五號火箭在海南文昌發射場成功首飛，把低軌運載能力由8噸提高到25噸，標志著我國已經跨入無毒、無污染、大火箭時代，進入空間的能力躋身于世界前列。
人造衛星方面，構建了通信、導航、遙感為主體的衛星體系，在軌衛星171顆，排名世界第二。
高軌衛星設計壽命已經從3-5年提高到15年左右，通信衛星技術水平大幅提升。今年4月份發射的實踐十三號衛星，實現單星通信容量20個G以上，超過我國此前所有通信衛星容量的總和，步入高通量時代。目前我國正在研制容量為百G級別的高通量衛星。北斗導航系統在軌運行18顆衛星，向亞太及周邊地區提供連續、高精度導航與授時服務，實時定位精度已達到米級，成為與美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略比肩的全球四大衛星導航系統之一。當前我國正在加快全球衛星導航系統建設，2018年將實現全面覆蓋“一帶一路”70多個國家；2020年將完成35顆衛星組網，向全球提供服務。
遙感衛星進一步完善，已形成氣象、海洋、資源、測繪、減災等衛星型譜。光學成像分辨率目前已優于0.5米，目標達到0.3米。遙感衛星水平整體進入亞米級時代，與國外先進同類衛星大體相當。
載人航天工程提出了載人飛船、空間實驗室、空間站“三步走”戰略。已經成功發射12艘飛船；先后將共11名航天員、共14人次送入太空；掌握了天地往返、空間交會對接、航天員出艙與中期駐留的關鍵技術，已經完成工程第二步發展目標，目前進入第三步空間站建設階段。
月球探測工程分為繞、落、回三步，已成功發射4個月球探測器，在國際上首次獲得7米分辨率的全月圖，以及首幅330米深的月球地質剖面圖。創造了第一次月球軟著陸即成功的先例（蘇聯月球探測器連續16次著陸失敗，第17次才成功）。一些中國元素被歷史性永遠鐫刻在月球上，嫦娥三號落月點被國際上命名為“廣寒宮”。
當前進入第三步“采樣返回”階段，計劃發射“嫦娥五號”，從月球表面采樣2公斤月壤返回地球。
空間科學方面，利用空間科學衛星、月球探測器和空間實驗室等平臺開展了一系列空間科學實驗。近年來成功發射了暗物質衛星衛星，硬X射線調制望遠鏡、量子通信等科學衛星，獲取了寶貴的原始數據。
（二）工業體系完整配套，
實現了從無到有，從小到大轉變。
1、研制生產體系完整配套。
科學生產實驗體系不斷完善，建成了一批研發平臺、生產基地和重大基礎措施。具備自主研發數十種戰略和戰術導彈，以及火箭、衛星、飛船、探測器等各類航天產品的研制生產能力，是繼美國、俄羅斯之后，第三個擁有完整產品序列的國家，
近三年，我國發射航天器的次數，持續保持在每年20次左右，2016年達到了22次，與美國并列世界第一。
2、發射測控整體布局不斷優化。
在酒泉、太原、西昌三個原有發射場的基礎上，2016年海南文昌發射場正式投入使用，形成了沿海內陸相結合，高低緯度相結合，各種射向相結合的航天發射場布局，能夠滿足各類航天器的發射任務。測控布局形成了海陸天基一體、規模適度的航天測控網，由探月工程帶動研制建設了最大口徑為66米的深空測控網，深空測控站分布在喀什、佳木斯、阿根廷，測控能力由過去的4萬公里近地空間，向數10億公里星際空間的重大跨越，成為世界三大深空測控網之一。
3、管理體系科學規范。
航天工程技術密集、系統復雜、參與單位和人員眾多，為確保工程的成功實施，中國航天始終堅持質量第一方針，創新形成一整套行之有效的系統工程管理體系，以及“嚴慎細實”的工作作風。特別是創新性提出了技術歸零和管理歸零的“雙五條”標準，保障了近二十年來中國航天的高可靠發射和運行，也被其他行業廣泛采用，并成為國際標準，為世界航天發展貢獻了中國智慧。
（三）服務支撐能力大幅提升，
實現從技術驗證向應用服務轉變。
1、支撐國家安全。
天地信息與航天防務有效綜合，具備了復雜戰場環境下對地、對海、對空、對天多目標精確打擊能力。射程覆蓋近程、中程、***，戰略威懾力量有效促進，為我國確立大國地位奠定了戰略基石。
2、服務社會經濟發展。
當前航天深入到經濟社會各個領域，在資源開發、環境保護、防災減災、反恐應急、交通物流等領域發揮不可替代的作用。例如通信衛星，覆蓋了邊遠山區的電視和廣播，村村通工程實現了全國覆蓋；遙感衛星數據支持率，從10年前的30%提高了現在的80%以上。在北斗導航方面，終端持有率超過了3000萬臺，顯著提升了大眾生活品質。
3、航天技術溢出效益顯著。
已經有2000多項航天技術成果轉移到國民經濟各個領域；近年來開發應用的1100種新材料中，80%是在航天技術轉移下完成的；航天成果培育了新能源、煤化工等新興產業，也孕育了智慧城市、太空育種、太空制藥等新業態。
（四）***合作深化拓展，
實現從相對封閉到協同共享轉變。
1、六大力量全力協同。
包括以航天科技集團、航天科工集團為主的軍工集團，軍隊科研院所，中科院等國家科研機構，含港澳臺在內的高等院校，國有民口企業，及民營企業在內的六大力量全力協同，有利地保證航天持續快速發展。
2、國際交流與合作成效顯著。
中國國家航天局已與37個國家和4個國際組織簽署117項合作協定，深度參與聯合國外空委等16個國際組織的活動，啟動了“一帶一路”信息走廊、亞太空間合作組織、多任務小衛星、金磚國家遙感衛星星座等多邊和雙邊合作項目。
3、宇航產品出口不斷擴大。
中國航天堅持“走出去”戰略，拓展形成了商業發射、搭載服務、整星出口等多種國際商業服務模式。為21個國家和國際組織實施了49次商業發射服務，已出口整星14顆。各類宇航產品出口到各大洲，成為我國高端裝備“走出去”的新名片。
4、60年來中國航天工業創造了航天傳統精神、兩彈一星精神、載人航天的精神，成為中華民族奮勇前進的磅礴力量。
以錢學森為代表老一輩的杰出科學家在極端艱苦的條件下，開創了祖國的航天事業，一代又一代的青年知識分子再創輝煌，他們以青春熱血和智慧鋪就了祖國太空之路，這也是支撐中國航天60年來快速發展的力量源泉。
（五）存在的差距和面臨的挑戰
盡管我國航天取得了輝煌成就，但是距離航天強國，仍有較大差距，主要體現在四個方面：
1、軍民融合程度不深
軍民衛星資源共享壁壘；軍民衛星軌位頻率資源難以統籌；航天基礎設施***共享不夠；“***民”“民參軍”潛力遠未釋放。
2、原始創新能力較弱
航天基礎理論、顛覆性技術和前沿研究基礎、核心技術儲備不足；原始創新成果和新概念裝備少；“五大瓶頸”尚未根本解決，分別是：新材料、技術軟件、新動力、高端器件、特種供應。
3、管理機制體制不暢
我國航天發展缺乏頂層統籌協調，軍民需求對接機制不健全；航天的管理分設在多個部門，形成“九龍治天”的局面；國際合作“多頭對外”，出現一個國際會議上，多方代表都是中國人，在會議上發表不同的言論，達不成統一共識的局面。
4、政策法規體系缺失
我國是世界航天大國中唯一沒有航天法的國家；配套法律法規體系不健全。
三
航天強國建設
2016年，經黨中央批準，將每年的4月24日設為中國航天日，這是祖國的航天事業發展的歷史性的表彰。在首個航天日到來之際，習總書記發出“探索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢。”的偉大號召，為我國航天發展指明了方向，吹響了建設航天強國的號角。
經過研究論證，航天強國建設路線分“三步走”：
第一步，2020年左右，
重點突破，進入航天強國行列。
標志性成果是：
1、建成長期有人照料的載人空間站，將于2020年完成。
2、實現月球采樣返回，和世界首次月球背面著陸探測。
3、完成北斗導航衛星全球系統建設。
4、完成高分辨對地觀測系統建設，最高分辨率由現在的0.5米提高到0.1米，與美國目前的水平相當。
5、實現我國首次火星著陸探測，預計將在2020年完成。
第二步，2030年左右，整體躍升，
躋身世界航天強國的前列。
標志性成果是：
1、完成百噸級、十米直徑重型運載火箭首飛，預計在2028年。
2、建成空間飛行器在軌服務與維護系統，實現“三自主”服務：燃料在軌自主加注，航天器在軌自主維護，空間碎片在軌自助清除。這將大幅度提高我國航天器的壽命和安全。
3、建成天地一體化信息網絡，實現信息實時獲取，安全可控、按需服務。
4、爭取2030年實現載人登陸月球，還要建成月球無人科研站的基本型。
5、實現火星和近地小行星取樣返回，預計將在2028年。
第三步，2050年，超越引領，全面建成航天強國。
成為世界航天發展的領跑者之一，
具有強大的國際領導力。
標志性成果是：
1、成功載人登陸火星并返回。
2、建立功能完備、長期運行的月球科研開發基地，既可以對月球進行深度開發，又可以在月球上對地球進行大尺度、長時間的觀測，還可以作為去往其他星球的中轉站。
3、深空探索，航天器飛抵100億公里以外的外太空，到達太陽系邊緣。
4、研制完全可重復使用的天地往返運輸系統，實現水平起飛、水平著陸，能夠快速、低成本地進入空間。
結束語
航天是支撐中華民族偉大復興的最前沿領域之一，在很大程度上體現了我國現代化水平的高度和廣度，建設航天強國的宏偉藍圖已經繪就。請朋友們一如既往地關心、支持和參與祖國的航天事業，共筑航天夢，共同助推實現中國夢！…謝謝大家。
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