空间科技发展新趋势

天文知识 · 2016-10-31 10:51:20

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人类近代以来的发展历程，与前数千年最大的不同是科学与技术成为人类社会发展的主要驱动力。特别是20世纪以来，科技推动人类社会飞速发展，其速度是以往无法想象的。进入20世纪下半叶以来，有两个科技领域的发展对人类社会产生了非常重大的影响，一个是信息科技领域，另一个就是空间科技领域。空间科技是从1957年人类发射第一颗人造地球卫星才开始的。50多年来，空间科技从三个方面深刻影响着人类社会。第一个方面是空间科学及其探索极大地丰富了人类对地球所在的太空环境和宇宙演化的知识，并从地球这个人类的摇篮向外迈出了第一步，登上了月球；第二个方面是极大地改变了人类的日常生活，无处不在的卫星通信、卫星电视直播、卫星导航定位以及依靠卫星对地球观测的天气预报和灾害预报，成为我们日常生活中必不可少的要素，离开了这些技术系统我们甚至无法正常生活；第三个方面就是在国防安全领域，太空已经成为最重要的战略制高点，现代化战争的较量实际上已经从地面上升到了空间。由于这三个方面的重要意义，人类自1957年以来已经发射了近8000个航天器。进入21世纪，空间科技继续引领着人类社会发展，不断开辟新的前沿，呈现新的趋势。在空间科学探索方面。长期困扰人类的重大科学问题，如宇宙大爆炸之后到星系诞生之前发生了什么、神秘的黑洞及其周边、暗物质与暗能量、地球之外是否有生命包括智慧生命等重大前沿科学问题，将是未来探索的重中之重。由于现有的观测技术均已被普遍采用过，因此，要获得新的数据和信息将主要通过新的探测方法，比如采用引力波探测技术、甚低频无线电谱段的高分辨率探测技术、常用谱段的高灵敏度探测技术或成像探测技术等。这一发展趋势不但可以持续产生新的科学突破，还能极大带动相关技术的发展，使其延伸至其他应用领域，带来潜在经济效益。这一点已经在前50多年空间科技发展历史中得到验证。比如，目前手机上使用的高分辨率相机，已经普遍采用了来自深空探测技术领域的CMOS成像技术。在与人类生活密切相关的空间应用方面。中国的北斗卫星导航系统将为全世界用户提供独立于美国GPS系统的另一个导航定位系统，未来还将有欧洲的伽利略系统，再加上俄罗斯的格洛纳斯系统，全球用户将享用超过一百颗导航定位卫星的精度时空基准空间基础设施。在直接利用这些系统提供的时间和位置信息的同时，它们无形中还为其他应用间接提供了电离层、大气、海洋和地面反射信号带来的环境信息，因此伴生了全球导航卫星系统（GNSS）应用。另一个重要发展趋势是和手机应用相伴生的。当前的手机应用无论地图还是其他地理信息都是通过地面其他设施存储后提供的，没有运用空间观测的实时信息。如果能够将手机与空间对地观测的实时图像相联接，将大大拓展普通人的视野，使每个人都获得哪怕是准实时的、世界范围的视觉。可见，全球导航卫星系统再加上无处不在的对地观测大数据和个人智能移动终端，将催生众多相关技术的发展和新的应用。在空间安全方面。即使不谈太空军事应用，人类仍有一个日益重要的问题必须面对，那就是如何清除越来越多的空间碎片或垃圾。它如同地球表面环境治理一样，是太空开发是否可持续的重大问题，将会随着时间的推移变得越来越紧迫。这是因为任何一次碰撞都会产生爆炸性碎片的增长，一旦这些碰撞产生连锁效应，空间将无法进入，人类也将不得不回到太空时代之前。因此，必须制定进入空间和航天器寿命末期自主再入大气层的准则，必须研究碎片清扫方法并实施碎片清扫计划。这个发展趋势将是不可避免的。这一点与我们现在不得不治理地球环境非常相似。自人类进入空间开始，空间计划均由政府投入主导。基于空间计划的风险和对质量控制的要求，空间计划的实施也主要由政府机构和政府控制的企业实施。但这一情况从上世纪末开始发生了变化。越来越多的中小企业、私营企业开始介入空间计划。卫星的成本开始明显下降，微小卫星技术逐渐成为主流，承担重要空间计划。这些变化对空间科技的激励尽管是潜在的，但其发展是迅速的。这一发展趋势将会极大地促进经济发展，带动相关配套企业发展，使空间科技不再神秘，使政府控制的主要企业的效率进一步提升，并使政府在空间领域的投入向外围辐射。未来空间科技将在不断创新发展中继续促进经济高速发展，并通过与信息科技等领域的交叉产生新的应用，从而进一步提高人类生活质量。（吴季）

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