石豪：2018中國航天年終盤點
【文/ 觀察者網專欄作者 石豪】
12月29日，隨着雲海二號6星與鴻雁驗證星的入軌，2018年中國航天發射任務圓滿完成。
2018年，被航天人稱為“超級2018”——中國航天科技集團全年37次發射全勝，使我國首次力壓美俄兩個航天超級大國，成為全球年度航天發射次數最多的國家。
圖片來源 @中國航天科技集團
37次發射並不止是一個數字、一個記錄——這37次發射託舉的，是中國航天2018年的輝煌。那麼就請各位讀者隨筆者一道，共同回顧這熠熠生輝的一年。
北斗組網，星耀全球
在這37次發射中，涉及北斗三期導航衞星的發射佔了9次，貫穿全年。長征三號甲系列運載火箭通過9次發射，將16顆中軌道衞星與一顆靜止軌道衞星送入預定軌道，成功率百分之百。尤其是今年10月15日與11月1日的兩次發射，間隔僅17天，書寫了中國航天的新歷史。
中國對衞星導航系統的追求，則可以追溯到中國航天誕生之初。
上個世紀60年代，美國海軍發展了世界上第一種導航衞星子午儀號，我國海軍在1967年提出研製自己的導航衞星系統，隨後被命名691工程，即燈塔一號。燈塔一號與子午儀導航衞星類似，採用了重力梯度穩定方式，以太陽電池供電。遺憾的是，隨着國家經濟政策的調整，1980年，燈塔一號項目下馬。
1983年，兩彈一星元勳陳芳允院士提出了利用兩顆地球靜止軌道衞星進行定位導航的設想，這也是北斗一期工程的雛形。在經歷了近20年的演示、擱置、重啓、研發後，2000年10月30日，北斗一號A星發射成功，我國成為了繼美俄後第三個擁有衞星導航系統的國家。
陳芳允院士 | 圖片來源 @《國際太空》
北斗一號的官方名稱是“北斗衞星導航試驗系統”，探索性質濃厚。由於提供定位服務的只有兩顆靜止軌道衞星，導航系統的用户端必須具備信號發射能力，才能解算出平面位置座標，高度信息需要單獨測量。這種有源定位模式，對軍民用户的使用造成了限制。
2007年4月14日，北斗二期工程首星發射成功，北斗導航從有源定位向無源定位發展。北斗二號採用了5顆靜止軌道衞星+5顆傾斜同步軌道衞星+4顆中軌道衞星的組網模式，為中國和亞太地區提供區域導航定位服務。
在北斗二期工程成功的基礎上，我國開始建設惠及全球的北斗三號定位系統。與區域性的北斗二號不同，北斗三號的主力是運行在21500千米高度的24顆導航衞星組成的中軌道星座。
在經歷了全年高強度發射後，2018年12月27日，中國衞星導航系統管理辦公室在國務院新聞發佈會上正式宣佈：北斗三號基本系統完成建設，開始提供全球服務。
北斗三號的“完全體”由分佈在三個軌道面的24顆中軌道衞星、3顆靜止軌道衞星和3顆同步傾斜軌道衞星構成，再加上5顆備份星，一共是35顆星。目前構建完成的基本系統是18顆中軌道衞星，星座構型如下：
北斗三號基本系統星座
每個軌道面內衞星的分佈都是相同的：
北斗三號基本系統軌道面內
軌道面內6星按照完整系統的8星位置分佈，為後續組網預留軌位：
圖中黃圈為後續組網星的預留軌位
從2017年11月5日第一組北斗三期組網星發射，到2018年11月19日北斗三期基本系統發射完成，僅僅用時1年零14天，中國航天人創下世界衞星導航系統建設和我國同一型號航天發射的新紀錄，以新的時速推進着北斗系統的全球化。
我們可以通過兩組圖片直觀地感受一下這一年的變化，首先來看北斗星座的星下點軌跡：
2017年10月20日北斗系統星下點軌跡 | 中國衞星導航系統管理辦公室
2018年12月31日北斗系統星下點軌跡 | 中國衞星導航系統管理辦公室
再來對比一下北斗衞星導航系統在全球任意地點可見的衞星數目，不同顏色表示不同數值（顏色與數值的對應情況參見右側的圖例）：
2017年10月20日北斗系統可見衞星數目 | 中國衞星導航系統管理辦公室
2018年12月31日北斗系統可見衞星數目 | 中國衞星導航系統管理辦公室
到2020年，我國將完全建成北斗全球系統，為全世界提供一流的導航定位服務。今後，無論走到哪裏，北斗將始終伴你左右，無處不在、無時不有。
應用試驗，全面開花
2018年，也是中國衞星全向出擊，遍地開花的一年。
曾幾何時，中國遙感衞星一直是不少航天愛好者口中的“短板”，但這一切已經成為歷史。隨着我國高分辨率對地觀測系統重大專項工程的實施，高分系列衞星捷報頻傳，僅2018年一年，我國就發射了高分一號02、03、04星，高分五號、高分六號和高分十一號等多顆高分衞星。
高分一號業務星
於2018年3月31日發射，10月22日在軌交付的高分一號02、03、04星，實現了高分工程衞星從試驗星向業務星的飛躍。作為高分專項的“大師兄”，高分一號最早實現了成果轉化，業務星三星按星座設計，組網運行，結合衞星平台的大側擺能力，三星在一天之內即可對覆蓋區域實現重訪，大大提高了衞星觀測的時間分辨率。
同時，三星的任務模式可以靈活轉換，星間相位間隔可以根據需求進行及時調整，為用户帶來了長條帶拼接寬幅成像、三星同時立體成像等“新玩法”，極大拓寬了用户的應用方向。
在2018年，中國遙感衞星不僅能夠像高分十一號和高景一號那樣“看得更清楚”，還能像高分五號和高分六號那樣“看得更明白”。作為世界首顆實現對大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衞星，高分五號搭載了一台光譜分辨率5納米的高光譜相機，實現了輻射頻譜的超精細識別。
而高分六號更是了得，不僅在國際上首次實現了大於860千米幅寬的單投影中心8譜段16米分辨率成像，更擁有首屈一指的紅邊探測譜段，能夠極大助力我國農業的發展。
高分六號超寬幅成像 | 圖片來源 @新華網
另一方面，在傳統“通導遙”衞星之外，中國的科學試驗衞星也在蓬勃發展。
2018年2月2日，張衡一號電磁監測試驗衞星成功發射，這是我國第一顆用於地震前兆電磁信息研究的衞星，以張衡命名正是向這位偉大的科學先驅致敬。目前，張衡一號已經成功探測到了數次地震前的地磁要素擾動，證明了衞星的強大探測能力。目前，張衡一號已開始為全球科學家提供可靠數據，在不遠的將來，張衡一號的兄弟星也會出現深邃的太空中。
《中國科學》雜誌的張衡一號衞星專刊
科學的發展離不開合作，2018年發射的衞星中有一顆完美的詮釋了合作共贏的內涵：10月29日，中法海洋衞星由長征二號丙運載火箭成功發射。該星採用了我國小衞星領域王牌單位的主力衞星平台，搭載我國科學家研製的微波散射計和法國科學家研製的海洋波譜儀，能夠實現對海風和海浪的同步觀測，進一步探究海洋動力環境的變化規律，提高海洋預報水平。
中法海洋衞星 | 圖片來源 @CNES
作為發展中國家的中國第一次與發達國家在航天領域進行的對等技術合作，中法海洋衞星項目得到了兩國領導人的大力支持。2018年1月12日，法國總統馬克龍訪華期間，專程前往衞星的抓總單位——五院航天東方紅公司參觀訪問。在衞星發射成功後，習近平主席與馬克龍總統更是在第一時間互致賀電。
馬克龍訪問中國空間技術研究院
在這個開放、合作、共贏的時代，一些西方航天超級大國偏偏選擇自閉，還要綁架其他航天國家一起自閉，筆者思來想去，覺得還是冷戰思潮作怪。在2018年7月的世界空間科學大會上，參加張衡一號衞星分會的中國專家團居然被集體拒籤，就是這種奇葩思潮的集中體現。
而中法海洋衞星項目，恰恰是對自閉者的諄諄勸誡——在中國航天的實力飛速進步之際，既不想如何提高自己，又不願攜手並進，反而挖空心思、機關算盡、層層設卡、圍追堵截，企圖以阻礙別人的方式保住自己的領先地位，其失敗是可期的。畢竟，火燒刀砍，擋不住鮮花遍野。
花都開了，碩果還會遠嗎？
嫦娥探月，再續輝煌
最後，橫跨2018和2019的年度大戲——人類首次月球背面軟着陸，即將在2019年1月3日由嫦娥四號探測器執行。
嫦娥四號着陸器與巡視器 | 圖片來源 @中國空間技術研究院
為了嫦娥四號的月背之旅，中國航天在2018年進行了兩次發射，一次是5月21日發射嫦娥四號中繼星“鵲橋”，另一次才是12月8日發射嫦娥四號着巡組合體。
作為中國首枚月球着陸器嫦娥三號的“備胎”，嫦娥四號即將降落在月球“暗面”，卻可以綻放出更璀璨的光芒。
我們要去月球的另一端，不是因為容易，而是因為難。
正因為難，前人沒有去過，正因為難，我們才要去。
這就是中國航天人，這就是中國航天精神。
這種精神，讓中國航天人在導航衞星頻率申請失效的前夜“壓哨絕殺”，從而後發先至，趕超歐洲伽利略，建成中國自己的全球導航系統。
這種精神，讓中國航天人在不到10年的時間裏，從依賴國外高分辨率衞星圖片，到對外提供高分辨率衞星整星出口，遙感衞星步入世界第一梯隊。
這種精神，指引着中國航天永遠向前。
2018，中國航天的故事足夠精彩；2019，踏上鵲橋，回首廣寒，讓我們一起守望。
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