中美科技對比(一)航天領域_風聞
我心飞翔666-10-27 19:12
美國是全球第一大經濟體、第一大科技強國。美國產業的全方位優勢及能力十分突出,當今全球任何國家都很難全方位與之相比。沒人否認的是,支撐美元霸權、軍事霸權的是它的科技霸權。
從19世紀末開始,電力的發現和使用,白色家電的普及,汽車的普及,電視、手機、電腦的普及,能源、新材料、空間、生物等新技術,到現在火熱的人工智能技術,無一不是美國主導。
美國共誕生超過 377多名諾貝爾獎獲得者(不包括2023年),位居世界榜首!特別是上世紀 80年代以來,在自然科學領域(物理、化學、生物、醫學),美國大學匯聚了全球70%以上的諾貝爾獎獲得者,得獎人數遠超世界其他國家的總和。世界綜合水平前10的大學,美國佔據7個。世界44%經常被引用的論文出自美國的大學。
大型運載火箭
美國土星五號,近地軌道運載能力119噸,1967年首飛。在全球現役的運載火箭中,美國的獵鷹系列重型運載火箭以高達63.8噸的運載能力位居榜首,德爾塔-4重型運載火箭運載能力為28.79噸,名列第二,我國2016年首飛的“胖五”運載能力25噸,排名全球第三,只相當於土星五號的五分之一。全球第一和第二的重型運載火箭均為美國出品,而且這兩款火箭分別由SpaceX和波音IDS研發製造,這兩家企業均為私營。
載人航天
1961年,美國人首次進入太空,至今有500多人進過太空。中國人2003年首次進入太空,至今有20人進過太空(包括剛進入太空的唐勝傑、江新林)。
美國在1973年到1974年間搭建完成“天空實驗室”。由軌道工作艙、過渡艙、多用途對接艙、太陽望遠鏡和“阿波羅”飛船5部分組成,每次3人輪換駐守,1979年7月結束任務,進入大氣層燒燬。1998-2006年,與俄、歐、日、加、巴共同建造“國際空間站”。該站計劃在2031年結束任務,殘骸將沉入南太平洋的無人區。
2021年4月,中國空間站天和核心艙被送入太空,2022年12月,中國空間站搭建完成。由天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、貨運飛船、載人飛船五個模塊組成,設計壽命為10年,長期駐留3人,最大可擴展為180噸級六艙組合體。
月球探測
1958年起至今,美國發射了約100多個月球探測器。1969年實現人類首次登月,現有12人次登陸月球。1971年7月,宇航員斯科特和歐文進行了航天史上首次有人駕駛的月球車行駛。兩名宇航員駕駛4輪月球車,在崎嶇不平的月球表面行駛了27.9千米,收集了77千克月岩樣品。
2007年起至今,中國發射了5個月球探測器,嫦娥五號採集了1.73千克月壤,計劃在2030年前實現中國人首次登陸月球。
深空探測
美國發射探測器探測了太陽、地球外七大行星及衞星、彗星、小行星、還有3個矮行星。
1971年,美國“水手” 9號進入火星軌道,拍攝了火星表面照片,探測了火星大氣層的壓力、温度和磁場。1976年7月和9月“海盜”1號和“海盜”2號先後於在火星表面軟着陸,對土壤進行了取樣分析。1997年美國發射了探路者號着陸探測器,進行了火星軟着陸並釋放了火星車,隨後又成功進行了火星探測漫遊者號、機遇號和勇氣號火星車的任務。
2021年5月,中國“祝融號”火星車成功着陸火星,2021年10月,中國成功發射首顆太陽探測衞星“羲和號”,2022年10月,先進天基太陽天文台衞星發射成功。
1990年,美國發射哈勃空間望遠鏡;1991年,發射康普頓伽瑪射線太空望遠鏡;1999年,發射錢德拉X射線太空望遠鏡;2003年,發射斯皮策太空紅外望遠鏡;2008年,發射費米伽瑪射線太空望遠鏡;2009年,發射開普勒太空望遠鏡;2012年,發射NuSTAR核光譜望遠鏡陣列;2021年,發射韋伯太空望遠鏡。
中國的巡天空間望遠鏡預計將於2023-2024年發射。
美國宇航局近期四項深空探測任務進度:

噴氣推進實驗室中加緊組裝的歐羅巴快船木衞二探測器

肯尼迪航天中心內靜待裝進獵鷹重型火箭整流罩中的靈神星探測器

在戈達德太空飛行中心裏組裝的羅曼空間望遠鏡

美國東部時間9月24日上午10時53分,飛行7年的冥王號探測器樣本艙裝載着小行星貝努表面樣本,成功降落在猶他州鹽湖城附近的一片沙漠裏。
美國人雷伯在1937年製造成功射電望遠鏡。1974年,美國在海外屬地波多黎各建成阿雷西博單面口徑射電望遠鏡,直徑達305米。1973年-1980年,在新墨西哥州建成甚大天線陣,這是世界最大的射電望遠鏡陣列,由27台25米口徑的天線組成。每個天線重230噸,架設在鐵軌上,可以移動,所有天線呈Y形排列,組合成的最長基線可達36千米。
中國2012年建成天馬射電望遠鏡,65米口徑,全方位可移動,坐落於上海松江佘山。2016年9月,500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”建成。2016年,由中國、澳大利亞、加拿大、英國主導,20多個國家共同參與的“平方千米陣”開始在澳大利亞與南非建設。這個射電天文望遠鏡的超大集羣,所有觀測儀器分佈在半徑約3000公里的地理圈內,相互之間採用極高性能的計算引擎和超寬帶連接,全部反射鏡面對宇宙信號的接收面積總計達1平方公里,擁有史上最高的圖像分辨率,靈敏度高於任何現存射電望遠鏡50倍以上,並能以高出1萬倍的掃描速度完成巡天掃視,發現遙遠無邊的空間盡頭,解答宇宙起源和演化的基本問題。科學家因此認為,人類開始進入了繪製宇宙地圖的新時代。該鏡陣計劃在2030年左右開始完全運行。
導航系統
美國的 GPS是世界上最早、綜合性能最優的導航系統,該系統從20世紀70年代開始研製,於1994年全面建成,總計27(24顆運行、3顆備用)顆衞星,全球覆蓋率高達98%。GPS的應用已經超過500種,預計今後數年市場仍將以超過25%的年平均增長率發展,現正進行現代化改造。將放棄現有的24顆中圓軌道衞星,採用全新的33顆高軌道和中、低軌道衞星結合的星座優化設計方案。新增一個備用主控站、星間鏈路功能、66顆低軌衞星。將定位精度提高3倍,抗干擾能力提高8倍,使用壽命更長。計劃2025建成使用。現今GPS佔有全球80%以上的衞星導航業務。
中國1994年開始建設北斗導航系統,2019年9月,北斗系統正式向全球提供服務,在軌衞星共39顆,2020年6月底北斗三號最後一顆衞星發射成功。2023年5月,成功發射第五十六顆北斗導航增強衞星。2022年7月,華大北斗董事長兼總經理孫中亮(孫家棟之子)表示:“北斗應用芯片與GPS還有不小的差距。還要追趕和完善。”
人造衞星
美國在1958年1月,成功發射第一顆人造衞星"探險者"1號。我國在1970年4月發射第一顆人造地球衞星“東方紅一號”。
2023年1月《中國航天科技活動藍皮書(2022年)》 發佈。截至2022年底,全球在軌衞星數量達到7218個。其中美國4731個,佔全球總數的65.5%;中國704個,佔全球9.7%。穩居世界第二;俄羅斯219個,歐盟1002顆,日本108個,印度76個,其他國家378個。中國工程院院士戚發軔和中國科學院院士姜傑一致表示:“現在中國衞星在軌數量世界第二,但是在衞星應用能力上還遠遠不足”。
2022年全球共實施186次發射任務,發射航天器2505個,刷新歷史紀錄,發射航天器總質量1041.16噸,為本世紀以來最高值。其中,美國實施87次發射,發射總質量734.45噸,超過其他各國質量總和。中國實施64次發射,發射航天器總質量197.21噸,各項數據刷新本國曆史最高紀錄,居世界第二位。其他國家發射活動相對穩定,在中美快速增長的背景下已逐漸落後。
2023年5月,美國Viasat-3 通信衞星發射升空。整星質量約 6 噸,星上安裝了一對巨大的光翼(共 16 塊太陽能板),供電功率高達國際空間站的四分之一,設計壽命達15年。巨型傘狀天線由碳纖維、強化聚合物和石墨製成,使其通信速率高達 100+Mpbs,通信容量更是高達 1Tbps。Viasat-3通信衞星採用了先進的生產工藝和高端技術,實現了動態帶寬分配,總帶寬或容量在其所有波束上共享,三顆覆蓋全球。該星意在為全球提供價格適度的、高速的、高質量的互聯網和視頻流服務,將對陸地、空中和海上通信實現近全球覆蓋。為迄今為止世界最強通信衞星。
我國自主研製的中星-26衞星於2023年2月發射升空,定位於地球同步軌道,其最大通信速度為400M,通信容量僅為100GB。但其具有自主知識產權的高通量衞星技術,代表着中國航天技術的進步。中國已經開始研製更高容量、更高速率的中星-9A、中星-19B等通信衞星。
美國鎖眼12(KH-12)衞星相機,口徑超過3米,對地分辨率可達0.1米,這也是目前人類可以獲得的、分辨率最高的空間對地遙感數據。
早在2018年8月,中科院長春光機所就已經成功研製4.03米大口徑碳化硅反射鏡。而《2022藍皮書》也稱,“在衞星種類上,美國在通信衞星領域佔據巨大優勢,我們國家則在大中型遙感衞星上領先,兩國空間利用各有側重。此外,我們在深空行星探測,也逐步位居世界第二。”表明我國已掌握了光學偵察衞星的核心技術,達到或超過了美國鎖眼衞星的分辨率。
2022年5月,中國的“墨子號”量子科學實驗衞星,首次在全球實現1200公里間的量子態遠程傳輸,在量子通信網絡建設領域取得領先地位。
2023年7月,美國衞星產業協會(SIA)發佈《2023年衞星產業狀況報告》。美國衞星製造業收入全球佔比為 64.6%。衞星發射收入全球佔比為56%,地面設備製造業收入全球佔比為32%。此外,美國公司還開展了衞星在軌延壽、衞星在軌維護服務、衞星在軌制造和集成、衞星碎片主動移除、衞星態勢感知、發射後軌道修正服務、重新定軌服務、離軌服務等新興業務。
空天軍
2019年12月,美國成立太空軍,成為美國第六個軍種。2020年1月,約翰·雷蒙德上將宣誓就任美國太空軍司令。2023年8月,俄羅斯衞星通訊社報道稱,美國太空軍已組建了第一個分隊,負責收集有關衞星、地面航天基礎設施的情報和“目標打擊”。
結束語
在航天領域,到現在為止,我們一直是追趕者,而非引領者。雖然我們取得了一定成績,但道阻且長,還需加倍努力。某“科技觀察”者,不學無術,信口雌黃。表面“愛國”,實為國外買辦的“看門人”。為了博取眼球,頻發無根據文章,誤導網友,其心可誅。整天我的老朋友某某某,華為請我……。以“上等人”自居,跳樑小醜,自抬身價!
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