中国科学院与中国航天事业
□ 中共中国科学院党组
中国航天事业走过了波澜壮阔的60年,在新中国发展史上写下了永载史册的光辉篇章。中国科学院作为中国航天事业发展的重要开拓者和战略科技力量,在中国第一颗人造卫星方面作出奠基性、开创性工作,在载人航天与探月工程、先进卫星研制与应用、有效载荷关键技术研发中发挥了骨干和引领作用,在空间科学研究方面走在世界科技前沿,一大批先进科学设施和科技成果为重大航天科技任务提供了有力保障,一大批科技工作者奉献出自己的青春智慧和心血汗水,在中国航天科技事业发展中作出了不可替代的重大贡献。
一、及时提出科学建议,为中国航天事业发展关键阶段重大决策提供科学依据
第二次世界大战后,航天科技作为新兴技术快速兴起和发展,凸显出重要的战略意义,成为美国、苏联等国相互竞争的重点领域。1955年,钱学森回国后担任中科院力学研究所所长,就开始研究思考中国航天科技的发展。1956年2月,钱学森向中央提交《建立我国国防航空工业的意见》,对当时处于空白的中国航天科技,从整体规划、组织结构、管理体制到队伍建设等都提出系统建议,得到中央高度重视和总体采纳。1956年10月8日,国防部五院正式成立,钱学森担任第一任院长,由此开启了新中国航天事业。在中国航天事业起步阶段,我院作为当时新中国的主要科研机构,一批研究所和科学家承担了航天科技关键任务,并发挥了重要作用。
1957年,苏联成功发射世界上第一颗人造卫星。在聂荣臻的指示下,我院的竺可桢、钱学森、赵九章等科学家建议开展卫星研究工作,并依托紫金山天文台在全国陆续建立28个人造卫星观测站。1958年,为响应毛泽东主席“我们也要搞人造卫星”的号召,我院专门成立“581”组,将研制人造卫星作为头等任务,开始进行方案制定和预研工作,并拟订中国人造卫星发展规划,提出从发射探空火箭、发射小卫星到发射大卫星的“三步走”计划,为新中国发展人造卫星勾画出第一个蓝图。在中央的大力支持下,我院率先开始人造卫星研制工作。1964年,随着中国经济逐步好转,我院科学家向中央提出重新上马卫星研制工作的建议,并组织制订人造卫星工作规划方案,得到中央批准后,我院迅速组织开展中国第一颗人造卫星的研制工作。
随着中国改革开放不断深入和科技实力的不断提升,航天科技迎来了大发展。1989年,我院联合当时的国防科工委和航天部,组织开展中国载人航天应用任务的立项论证工作,提出载人航天工程一期开展科学实验、军民对地观测、空间环境监测与预报和建设有效载荷应用中心等4项主要任务,并组织征集涉及7个学科领域的80多个空间应用任务,为载人飞船的技术、经济可行性论证奠定重要基础。1992年,中央批准实施中国载人航天工程,并明确由我院负责空间科学与应用任务的论证、立项与实施。
之后,我院从中国航天事业长远发展的要求出发,组织相关领域的科学家,积极倡导发起探月工程,并联合航天部门共同完成中国开展月球探测的可行性报告。在此基础上,我院深入开展月球探测发展战略、发展规划的研究工作,形成《我国月球资源探测卫星科学目标》的研究报告,提出中国探月工程的近期目标与中长期目标。2005年,中央决定启动实施探月工程。载人航天与探月工程的启动实施,标志着中国开始向航天大国的新阶段迈进。
二、在中国第一颗人造卫星方面作出奠基性、开创性工作,成为中国卫星研制的生力军
中国第一颗人造卫星从提出建议,到制订东方红一号卫星方案,到卫星本体的设计、研制、试样及初样,以及空间环境探索和地面遥控系统建立等,都是以我院为主完成的。1958年,在中央的支持下,我院就开始实施卫星研制任务,并成立三个专门研究机构,重点开展卫星总体设计与火箭研制、控制系统、探空仪器与空间环境等研究,为中国启动第一颗人造卫星研制工作奠定了重要基础。1965年,中央决定卫星重新上马后,我院专门成立“651”设计院,动员和组织全院科研力量参与到卫星研制工作中,明确要求卫星要“上得去、抓得住、测得准、报得及时、听得到、看得见”。经过两年多的艰苦奋战和协同攻关,到1967年年底,我院基本完成东方红一号的初样星,地面系统建设初具规模,培养出大批卫星研制、生产和操作管理人员,具备全面研制、生产、总装、试验和操作运行人造卫星的能力。1968年,中央决定,以我院卫星研究队伍、研究机构、研究成果为基础,成立中国空间技术研究院,承担东方红一号卫星的后续研制和发射工作。1970年4月24日,中国第一颗人造卫星成功飞上天,这是中国航天事业的第一个里程碑。
随着电子与信息通信等技术的快速发展,卫星在经济社会发展和国防建设中发挥越来越重要的战略作用。1970年后,我院充分利用各种条件,继续积极组织开展卫星有效载荷和科学实验等相关研究工作。为更好地满足国家对卫星发展的战略需求,2003年,我院整合院内相关力量,并联合院外相关单位,与上海市共建了上海微小卫星工程中心,重点开展创新卫星的自主研制工作,并成功发射中国首颗100公斤以下通信科学实验卫星“创新一号”,之后又陆续成功发射“创新”系列卫星。低成本、高性能的“创新”系列卫星开辟了中国卫星研制和应用的新途径,在通信遥感等方面发挥了重要示范作用。“十二五”期间,我院承担“新一代北斗导航卫星”关键研制任务,相关研究所自主研制的多项关键核心技术成功集成应用于新一代北斗导航卫星首发星和第五颗星,并于2015年3月和2016年2月成功发射,标志着北斗导航卫星系统开启由区域运行向全球范围的拓展。
针对国外的技术封锁和制约中国卫星应用发展的重大需求,我院还充分利用多学科综合优势和先进创新平台,重点加强光电观测设备、航天元器件、集成电路和芯片、航天材料、原子钟等关键核心技术的自主创新,取得一系列重大突破,为中国导航、风云、海洋、遥感、资源等系列应用卫星提供30多种先进载荷,大幅提升中国卫星的技术水平和应用能力。
三、集成全院科技资源和研究力量,承担并圆满完成载人航天与探月工程关键任务
载人航天与探月工程的成功实施,是中国航天事业发展新的里程碑,也是中国航天科技能力和水平进入世界先进行列的重要标志。在载人航天工程中,我院牵头负责空间应用系统,并专门成立空间科学与应用总体部,负责任务的工程管理、系统设计、总体技术集成、系统测试与大型试验和有效载荷在轨测试及运行管理、数据接收与预处理、提供数据服务等,建立了完善的工程管理体系、技术标准体系及天地技术支持系统和安全可靠性保障条件。在有效载荷研制任务中,我院积极组织协调院内外70余家研究机构,高质量完成500余台/套有效载荷的研制,攻克近百项关键核心技术,研发100余项具有自主知识产权的新技术、新方法,110余项技术成果获得国家专利,核心载荷的性能指标达到国际先进水平。我院还充分发挥地基台站、大科学装置及飞行器装置的作用,及时准确提供任务各阶段空间环境预报服务,有效保障飞船的发射和运行。在空间科学实验方面,我院充分利用“神舟”系列飞船和“天宫”系列空间实验室的平台,开展70余项科学实验,取得一批具有重大价值的科学与应用成果。
在探月工程中,我院承担地面应用系统研制、建设与任务执行,负责工程任务的科学探测计划制订、有效载荷在轨运行监控与管理以及科学探测数据接收、处理、应用与研究等。在工程实施中,我院组织完成有效载荷研制任务并实现多项关键技术突破,利用VLBI技术实现“嫦娥”系列卫星高精度、快速测定轨,为探月任务提供一系列关键核心技术,有力保证嫦娥三号着陆探测器安全着陆并顺利开展巡视、探测相关工作。我院承担的一系列重大攻关任务,为载人航天与探月工程顺利实施提供了关键保障。
四、积极开展空间科学基础前沿研究,引领和推动中国航天事业发展
空间科学既是航天科技的重要组成部分,也是航天工程任务的重要基础和牵引。我院作为中国空间科学研究的核心力量,从无到有、从点到面,逐步建立起空间物理、空间环境、空间天文、月球及行星探测、微重力科学、空间生命科学和空间地球科学等多个学科,为中国重大航天科技任务实施提供了坚实的科学基础。
早在20世纪60年代初,我院就利用探空火箭、探空气球和地面观测装置,开展空间科学研究,在高空天文、高空生物学、高空医学、高空环境等方面取得一系列重要参数、气象资料和实验数据,为中国第一颗人造卫星成功发射提供了可靠的科学依据。20世纪70年代之后,我院充分利用中国发射升空的应用卫星和实验卫星,结合地面科学装置和设施,进一步加强空间科学研究。载人航天与探月工程的实施,对空间科学研究提出更高更迫切的需求。为此,我院进一步整合和布局相关研究力量,充分利用我院的天文装置、地面站等设施以及卫星、飞船等航天器,积极开展一系列空间科学实验,在空间环境、微重力和空间生命、空间天文、空间探测等方面都取得一系列重大成果。
为进一步提升中国空间科学的研究能力和水平,在国家有关部门的大力支持下,我院牵头并联合国内科研机构、大学,建成国家重大科技基础设施“东半球空间环境地基综合监测子午链”(简称“子午工程”)。子午工程北起漠河、南至海南并延伸至南极中山站,东起上海、西至拉萨,形成以链为主、链网结合及多种技术手段并用的空间环境监测网络,推动中国空间科学研究向天地一体化发展,使中国跻身世界空间科学研究领域先进国家行列。我院积极推动空间科学研究设施和研究成果为经济社会发展服务,在近年的南方洪涝、四川雅安地震、云南景谷地震等重大自然灾害中,都及时报送灾情遥感图像和分析数据,为国家减灾救灾提供了科学的决策依据。
作为中国空间科学国际合作的主要代表,我院充分利用在国际科技界的地位和影响力,积极参与和发起一系列国际空间科学研究计划。20世纪80年代,我院就与美国开展科技合作,建成中国遥感卫星地面站。1983年牵头成立中国空间科学学会,1993年代表中国加入国际空间研究委员会(COSPAR)。1997年,我院提出地球空间双星探测计划,这是中国第一个以科学目标牵引的空间科学卫星计划,得到欧洲空间局的积极支持和参与,形成与其“星簇计划”紧密合作的国际空间探测计划,为进一步深化与欧洲空间局的合作奠定了基础。2015年,我院又与欧空局决定联合实施太阳风磁层相互作用全景成像卫星(SMILE)计划,并积极推进引力波探测的合作项目。我院还先后发起和参与“国际子午圈”“平方千米阵射电望远镜”“阿里计划”等空间科学研究国际合作项目。近年来,我院与美国、德国、法国、俄罗斯、日本、巴西、阿根廷、智利等国家和地区建立密切的科技合作关系,多方位开展实质性空间科技国际合作。
2010年,国务院批准由我院牵头实施战略性先导科技专项,2011年空间科学先导专项正式启动,这是我院首次牵头组织实施卫星工程任务,标志着中国空间科学研究进入一个新的发展阶段。2015年12月,我院自主研制的暗物质粒子探测卫星发射升空,有望在暗物质探测和宇宙线物理这两大科学难题上取得重要突破。
回顾过去,在党中央高瞻远瞩和英明决策下,在几代科学家的不懈努力下,中国航天事业取得辉煌成就,充分体现社会主义集中力量办大事的优越性,充分体现全国科技界团结协作、攻坚克难的精神。中国航天事业发展历程中形成的“两弹一星”精神和“载人航天”精神,成为中国科技界的宝贵精神财富,激励我们不断攀登航天科技高峰。我院始终发挥国家战略科技力量的作用,为中国航天事业发展作出重大贡献,多次受到党中央、国务院和中央军委的表彰。
原国务委员、我院老领导张劲夫同志专门撰写《请历史记住他们——关于中国科学院与“两弹一星”的回忆》《我国第一颗卫星是怎样上天的?》两篇文章,详细生动地回忆了在中国航天事业起步发展阶段我院所做的工作,准确客观地评价了那一段鲜为人知的历史。作为中国科学家的杰出代表,钱学森、赵九章、郭永怀、钱骥等老一辈科学家,在中国航天事业发展中发挥了奠基者和开拓者的作用;我院一大批优秀科学家、工程技术与管理人员投身航天事业,作出了杰出贡献,在中国航天科技发展史上写下光辉的一页。
伴随着中国航天事业60年的发展,我院已经形成了一支高水平、建制化的研究队伍,建立了有效支撑航天科技发展的学科体系,构建了光机电、空天地一体化的研发体系,建成了创新卫星自主研发平台、地面观测与空间探测装置、卫星地面接收站网等一批重大科技基础设施,成为中国航天发展中一支不可替代的重要战略力量。
面向未来,我院将继续弘扬“两弹一星”精神和“载人航天”精神,坚持五大发展理念,进一步发挥国家战略科技力量的骨干引领作用,团结协作、刻苦攻关,高质量完成载人航天与探月工程、新一代北斗导航卫星等国家重大任务,加快研制中国首个空间实验站,积极开展火星探测研究,全面推进空间科学系列卫星计划,加强宇宙起源和物质结构等空间科学重大前沿研究,不断产出重大创新成果,为中国航天跨越发展、加快建设世界科技强国作出更大贡献。