新中國成立75周年來，我國堅(jiān)持走自力更生、自主創(chuàng)新之路，一步步實(shí)現(xiàn)了走出地球、遨游太空、探索宇宙的夢想，空間科學(xué)研究持續(xù)推進(jìn)，不斷取得舉世矚目的科技成就。
空間科學(xué)是以航天器為主要平臺，研究發(fā)生在日地空間、行星際空間乃至整個宇宙空間的物理、化學(xué)以及生命等自然現(xiàn)象及其規(guī)律，是一門占據(jù)基礎(chǔ)前沿、引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新、保障國家太空安全的科學(xué)。
新中國成立以來，我國空間科學(xué)大致經(jīng)歷了三個重要的發(fā)展階段：
從1958年決定研制到1970年，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”成功發(fā)射，成為我國空間科學(xué)的起點(diǎn)。
21世紀(jì)初，我國成功實(shí)施由“探測一號”“探測二號”組成的“雙星計(jì)劃”，實(shí)現(xiàn)了我國空間科學(xué)專用衛(wèi)星從0到1的突破。
黨的十八大以來，我國建立了空間科學(xué)衛(wèi)星系列，“悟空”“墨子號”“慧眼”“夸父一號”等陸續(xù)升空；與此同時，載人航天工程開展了大量空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，月球與行星探測也不斷推進(jìn)，我國空間科學(xué)研究進(jìn)入快車道，空間科學(xué)事業(yè)正在大踏步走近世界舞臺中央。
我國空間科學(xué)衛(wèi)星從無到有 閃耀太空
要想更好地利用宇宙太空，我們首先要了解宇宙現(xiàn)象和規(guī)律，這就需要科學(xué)衛(wèi)星的幫助。“東方紅一號”是我國第一顆人造衛(wèi)星，也是我國空間科學(xué)的起點(diǎn)。目前，我國已完成了15次空間科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)，打造出了中國人自己的空間科學(xué)衛(wèi)星系列。那么，我國空間科學(xué)衛(wèi)星是如何實(shí)現(xiàn)從無到有、到不斷發(fā)展壯大并閃耀太空的？一起來了解。
幾天前，我國太陽風(fēng)磁層相互作用全景成像衛(wèi)星——“微笑衛(wèi)星”完成正樣研制，預(yù)計(jì)2025年底前擇機(jī)發(fā)射。“微笑衛(wèi)星”是中國科學(xué)院空間科學(xué)（二期）先導(dǎo)專項(xiàng)的收官之作，預(yù)計(jì)將獲取太陽風(fēng)與地球磁層的相互作用，探索日冕物質(zhì)拋射事件等，有望持續(xù)獲得更新人類知識圖譜的新發(fā)現(xiàn)。
中國科學(xué)院院士 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤：我們現(xiàn)在探測儀器的水平是越來越高，對于一些宏觀的過程我們看得更大，對于一些微觀的過程我們看得更精，對于能量的過程我們看得更高能段，中國的空間科學(xué)正在進(jìn)入到一個多點(diǎn)突破的態(tài)勢。
從我國首顆空間天文衛(wèi)星——暗物質(zhì)衛(wèi)星“悟空”號、到量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號” 、綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號”，再到大視場X射線天文衛(wèi)星“愛因斯坦探針”……自2011年以來，我國先后啟動兩期空間科學(xué)衛(wèi)星先導(dǎo)專項(xiàng)，一系列不斷開拓空間科學(xué)新領(lǐng)域的衛(wèi)星陸續(xù)升空，對太陽活動、日地空間以及宇宙天體爆發(fā)等形成多方位動態(tài)監(jiān)測與探索。
中國科學(xué)院院士 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤：“悟空號”暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星探測的能段是最高的；“墨子號”建立了千公里量子級的基于糾纏的量子密鑰分發(fā)，在國際上是首次；“夸父一號”對于太陽磁場縱向場的監(jiān)測達(dá)到了國際先進(jìn)水平。今年年初發(fā)射的“愛因斯坦探針”到目前為止已經(jīng)探測到2000多顆的恒星耀發(fā)事件，對于動態(tài)的宇宙，我們能夠去提供更深的科學(xué)的認(rèn)知。
黨的十八大以來，我國空間科學(xué)研究快速發(fā)展，而在這背后是長達(dá)數(shù)十年的探索和積累。
中國科學(xué)院院士 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤：空間科學(xué)中心起步于我們581組，也就是1958年，為“東方紅一號”衛(wèi)星研制工作成立的一個研究機(jī)構(gòu)，這是一開始我們的夢想，研制我們國家的人造衛(wèi)星。
要開展空間科學(xué)研究，衛(wèi)星發(fā)揮著不可替代的作用。1957年，蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界第一顆人造衛(wèi)星，宣告了人類航天時代的來臨。1958年，中國首次提出“我們也要搞人造衛(wèi)星”。不過，衛(wèi)星是一項(xiàng)十分復(fù)雜的空間技術(shù)，對于當(dāng)時工業(yè)和科研基礎(chǔ)都相對薄弱的中國來說，談何容易。
時任“東方紅一號”衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)組副組長 潘厚任：假如說我們放“東方紅一號”衛(wèi)星是相當(dāng)于要吃饅頭，那就得從開荒種麥子做起，什么都沒有，白手起家。
重重困難之下，衛(wèi)星研制工作一度被推遲，集中科研力量先發(fā)展探空火箭。直到1965年，黨中央決定重啟衛(wèi)星研制，并在當(dāng)年10月份召開衛(wèi)星方案論證會議。
時任“東方紅一號”衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)組副組長 潘厚任：全國大概有100多人參加，開了42天，白天開會，晚上計(jì)算研究。最后定了12個字的指標(biāo)，“上得去、抓得住、聽得到、看得見”。
“上得去”是衛(wèi)星發(fā)射的第一項(xiàng)要求，也是最基本的要求，需要靠大量精確的計(jì)算來保證。
時任“東方紅一號”衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)組副組長 潘厚任：什么都缺，計(jì)算機(jī)也沒有，那時靠計(jì)算尺，真正衛(wèi)星上的人家都是絕密的，不給我們公開，靠自己，我們要自力更生，艱苦奮斗，要走前人沒有走過的路。
從基本原理、到軌道計(jì)算到發(fā)射測控，從衛(wèi)星結(jié)構(gòu)到大量高精度的零部件，全國眾多領(lǐng)域的科研人員、工程人員克服重重挑戰(zhàn)，歷時5年攻關(guān)，用最簡陋的設(shè)備實(shí)現(xiàn)中國第一個太空使命。1970年4月24日，“東方紅一號”衛(wèi)星成功發(fā)射升空，并發(fā)回了遙測數(shù)據(jù)和樂音，讓全世界聽到了中國衛(wèi)星的聲音。
時任“東方紅一號”衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)組副組長 潘厚任：特別高興，終于成功了，我們那時候很驕傲的是什么，咱們“東方紅一號”衛(wèi)星百分之百都是國產(chǎn)的，帶動一系列的工業(yè)跟科研把它發(fā)展起來，打了很好的基礎(chǔ)，培養(yǎng)了一批人，最重要的是咱們自己的一套理論、方法、工藝。
“東方紅一號”為我國后續(xù)一系列衛(wèi)星的研制和發(fā)射打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也成為我國空間科學(xué)研究的起點(diǎn)。未來隨著一批前沿空間科學(xué)任務(wù)的部署，中國的太空探索之路還將越走越寬廣。
中國科學(xué)院院士 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤：我們未來要重點(diǎn)發(fā)展的5大科學(xué)探測主題，包括極端宇宙，時空漣漪、日地全景、宜居行星和太空格物，凝練了17個優(yōu)先的發(fā)展方向，通過這些任務(wù)的實(shí)施，目標(biāo)是2035年，我們能夠進(jìn)入到空間科學(xué)的國際前列。
中國空間站空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)正有序開展
如今我國的空間科學(xué)研究可以說是“全面開花”，在科學(xué)衛(wèi)星閃耀太空不斷探索未知的同時，中國空間站里一項(xiàng)項(xiàng)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)正有序開展，科研成果不斷產(chǎn)出。在這背后，又有哪些科技支撐呢？
在中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，工作人員正密切關(guān)注空間站內(nèi)的最新動態(tài)。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 張璐：我們看到的是輻射生物學(xué)裝置回艙的工作，之前帶上去的一些厭氧古菌的樣本，在太空里面暴露了幾個月時間之后，要把它的樣品從艙外轉(zhuǎn)移到艙內(nèi)。
據(jù)了解，依托中國空間站建立的國家太空實(shí)驗(yàn)室，目前已在軌開展百余項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用試驗(yàn)，“太空稻種”已在地面孕育后代，“太空養(yǎng)魚” 實(shí)現(xiàn)了我國在太空培育脊椎動物的突破，“太空晶體”順利生長，將為地面新材料制備提供指導(dǎo)作用……而一項(xiàng)項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研成果的背后，離不開科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜的支撐。
中國空間站密封艙內(nèi)部署了生命生態(tài)、流體物理、無容器材料等14個科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，每個實(shí)驗(yàn)柜看起來不大，卻是無數(shù)科研人員十多年無數(shù)次嘗試和努力的結(jié)果。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 張璐：所有的實(shí)驗(yàn)柜大概都是10多年前就開始考慮和規(guī)劃，第一步最難的就是來規(guī)劃我們在太空里面各種不同的領(lǐng)域，它究竟要進(jìn)行哪些類型的實(shí)驗(yàn)，把它從科學(xué)的東西變成我們工程可實(shí)現(xiàn)的一個東西，復(fù)雜度其實(shí)都不亞于一個全新的衛(wèi)星，因?yàn)橹皼]有人干過。
總臺央視記者 任梅梅：在我身旁就是和我們空間站同樣大小、同等配置、同步運(yùn)行的十四個科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，每個實(shí)驗(yàn)柜就是一個綜合性科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，它們共同的研制難點(diǎn)就是空間小，相當(dāng)于要把在地面上幾個屋子的實(shí)驗(yàn)裝置放進(jìn)一個不足兩立方米的柜子里。
用最小的重量搭載最多的科學(xué)載荷，才能承載更多的科學(xué)研究。對此，科研團(tuán)隊(duì)針對實(shí)驗(yàn)柜進(jìn)行了幾百次仿真和力學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)了在柜體主結(jié)構(gòu)不到100公斤的情況下，承重能力達(dá)到500公斤，比國際空間站實(shí)驗(yàn)柜高出兩倍以上。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 張璐：在我們最后一個實(shí)驗(yàn)柜送走的時候，其實(shí)當(dāng)時心里是特別的不舍，因?yàn)榛旧线@10年里，可能我們和實(shí)驗(yàn)柜打交道的時間比和家人的時間都要多得多。當(dāng)我們的實(shí)驗(yàn)柜發(fā)射、正常入軌的時候，當(dāng)看到各種科學(xué)數(shù)據(jù)，源源不斷的往地面?zhèn)魉停矣X得可能這三十幾年所有載人航天的科研工作者們想看到的就是那一刻。
基于一系列太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利開展，從神舟十二號到神舟十七號，航天員們先后帶回了300多份科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品，國內(nèi)外百余家科研院所參與研究。目前，相關(guān)部門正在遴選更多科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，等待國家太空實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造新的科學(xué)奇跡。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 張璐：我們不能放松，要去選出來一些項(xiàng)目，產(chǎn)出一些直接能夠服務(wù)于咱們國計(jì)民生的應(yīng)用成果；我們還要不斷地去研制一些新的載荷裝置，支持更多、更廣泛的空間科學(xué)和應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)。我們空間站是我們近地軌道的一個大型實(shí)驗(yàn)室，未來可能月球上也會有我們的實(shí)驗(yàn)室，甚至在更久的將來，去更遠(yuǎn)的星體里面建立我們探索宇宙、探索未知奧秘的空間實(shí)驗(yàn)室。
