来源：中国航天
在过去的2020年里，中国在航天科技领域取得了巨大的成就，如新一代载人飞船试验船的成功试飞，北斗三号全球卫星导航系统的正式开通，第一颗Ku波段高通量宽带商用通信卫星的成功发射，嫦娥五号对中国地外天体的首次采样返回，卫星专用系统建设的成功完成，新一代运载火箭长征八号的首次飞行成功。
2021年，中国航天事业将继续再接再厉。仅中国航天科技集团公司就计划进行40多次航天发射任务，特别是在火星探测和空间站领域。
田文一号抵达火星
据报道，中国于2020年7月23日首次发射的第一颗火星探测器田文1号已成功完成了几次在轨自检、中途修正和一次深空机动。当飞行总里程达到4.7亿公里时，它将在距离地球约1.9亿公里的位置到达火星附近，并于2021年2月10日在火附近刹车，俗称“刹车”减速，从而被火星捕获并进入绕火星轨道。然后，田文1号探索了它上面的着陆区域，为火星做准备。
总重量约5吨的田文1号探测器由一个环绕和一个着陆巡逻组成，着陆巡逻主要包括一个进入舱和一个探测车。2021年5月，它将趁机实施轨道下降机动，其着陆巡逻将与环绕装置分离。轨道飞行器上升到轨道，并返回到停车轨道，为着陆过程提供中继通信。登陆巡逻队进入火星大气层，依次完成了配平翼展开、开伞、外底分离、后盖分离、动力减速、悬停、避障缓降、着陆缓冲等动作，最终软着陆在火星表面。
田文1号飞往火星的自画像在火星表面软着陆后，探测器解锁并与着陆平台分离。火星车离开着陆平台，开始巡逻探测。与此同时，轨道飞行器进入中继轨道，为火星车提供中继通信，关注科学探索。火星车完成探测任务后，轨道飞行器进入任务轨道，进行火星全球遥感探测，并兼顾火星车扩展任务的中继通信。
在完成火星探测任务的过程中，最关键的环节是登陆火星的登陆巡逻。这是因为火星距离地球很远，测控信号很弱，延时在10分钟以上，所以需要提前向着陆巡视注入数据，使其能够克服气动减速、着陆减速、刹车减速、着陆减速等一系列困难。完全独立准确，任何步骤都不能出错。难度形容为相当于从巴黎打一个高尔夫球，掉进东京的一个洞里；它的落地过程也被称为“七分钟恐怖”。为此，中国航天员正在积极准备迎接这一巨大挑战。
登陆巡逻登陆火星示意图如果以上成功，田文一号将是世界上第一个通过一次发射实现绕圈、着陆和巡逻三项任务的火星探测器。它具有高起点、高效率的特点，能够使我国深空探测能力和水平实现跨越式发展，成为世界上第三个登陆火星的国家和第二个在火星上巡逻的国家。
周边设备可用于火星全球综合探测，巡逻设备可用于对具有科研价值的局部区域进行高精度、高分辨率的详查，对火星形态、地质、矿物学、空间环境、土壤和水冰分布进行最全面的研究，有利于对火星建立全面、基本的认识，为我国独立的行星际探测奠定重要基础。
空间站核心舱亮相
中国空间站的发展虽然起步晚，但是起点高，联合St
2021年1月17日，中国空间技术研究院举行了空间站“天河”核心舱任务测试小组发射仪式，标志着中国空间站建设即将进入任务实施阶段。根据中国空间站建设任务计划，“天河”核心舱将于今年春天由长征五号乙远程二号火箭从文昌航天发射场发射。
“天河”核心舱主要用于空间站组装的统一控制和管理，支持实验舱、载人飞船和货运飞船的交会对接和在轨组装。它有能力接受宇航员的长期访问和补给，为宇航员提供生活和工作场所，支持某些学科的科学研究。配备大型机械臂，具有气闸舱功能。
核心舱上用于对接的节点舱有三个对接口和两个靠泊口。三个对接口用于对接两艘神舟载人飞船等飞行器访问空间站，两个对接口用于组装两个实验舱和核心舱组成空间站组合，另一个舱口用于宇航员出舱。“天舟”号货船停靠在核心舱室后面。
核心舱采用了一些先进的新技术。比如推进剂在轨补充、再生生命保障、大型空间机械臂等。
“天河”模型上的大型空间机械臂长15m，七个关节，达到了世界先进水平。可以用来完成舱体的换位，大型设备的运动，宇航员自身的运动，从而使中国的空间站具有鲜明的中国特色和时代特征。
为了降低天地之间的运输成本，“天河”将采用部分再生的生命支持系统，即宇航员呼出的水蒸气可以通过冷凝水回收，排出的尿液将被回收净化，重新用作饮用水和原水
活用水使用。
“天和”核心舱整体模型
此后在今明两年内，我国还将陆续实施10次飞行任务，包括2次空间站实验舱的发射、4次货运飞船以及4次载人飞船发射，于2022年完成空间站在轨建造，实现中国载人航天工程三步走发展战略第三步的任务目标。其设计寿命在十年以上，能长期载3人，半年一轮换，主要用于取得重大科学价值的研究成果和取得重大战略意义的应用成果。
据有关专家介绍，我国空间站的特点是：起点高、效益高。它在建成后具有世界第三代空间站水平。与和平号空间站和“国际空间站”相比，我国的规模较小，但从建造成本和应用效益的角度分析，属于“经济适用型”，是符合中国国情和实际需要的理性选择。我国既不贪大求全，但又规模适度，尤其是与目前在轨运行的“国际空间站”相比，我国空间站载荷支持效率更高，可提供多种标准接口，有望取得较高的工程应用效益。
两种飞船鼎立相助
目前，世界现役的载人航天器有两种，一类是作为交通工具的宇宙飞船，其优点是可以天地往返，但它们体积小，运行时间短，所以主要用来接送航天员和货物；另一类作为科研基地的空间站，其优点是体积大、寿命长和功能强，但不能进行天地往返，需要用宇宙飞船提供运输服务，所以它主要用于科研、生产和在轨服务等。
定型以后的“神舟”载人飞船飞行示意图
为此，我国在研制和发射空间站舱段之前，先成功研制和发射了“神舟”载人飞船和“天舟”货运飞船。在“天和”核心舱升空后，今年我国还将继续发射“神舟”和“天舟”飞船，分别把航天员和核心舱所需物资送到核心舱内。
至今，我国已陆续成功发射了6艘“神舟”载人飞船，把11名航天员、14人次送上了太空，所以该飞船的技术比较成熟。
“神舟”总长近9米，总重约8吨左右，乘员人数3人，能自主飞行7天，停靠飞行180天。它由系统总体和13个分系统组成，其中包括环境控制与生命保障、回收着陆、仪表与照明、应急救生和乘员等分系统。
该载人飞船采用3舱式构型。位于飞船前部的轨道舱用于航天员入轨后的工作、吃饭、方便和睡觉。其前端装有交会对接装置，可与空间站核心舱交会对接。位于飞船中部的返回舱是航天员往返太空时的座舱，也是飞船的控制中心，具有着陆后支持航天员陆上生存48小时、海上生存24小时的能力。位于飞船后部的推进舱为非密封结构，为飞船提供动力、电源和燃料等。
我国曾于2017年4月20日发射了首艘货运飞船天舟一号，它顺利地完成了各项预定任务，从而表明“天舟”货运飞船达到了设计目标，能满足我国空间站的货物运输需求。
“天舟”货运飞船飞行示意图
“天舟”货运飞船由货物舱和推进舱组成，整船最大装载状态下重量达13.5吨，上行货物运输能力为6.5吨，这在世界现役货运飞船中是最大的。其载货比为48%，也是世界第一，所以能以最小的结构重量达到最大的装货能力，并具备独立飞行3个月的能力。
它不仅可以为核心舱送去航天员所需的各类生活用品和各种科研设备等，还能作为一个空间站的临时舱段开展科学实验和技术试验，也可以提升空间站的轨道、带回和销毁空间站上的垃圾等。
“长征”三箭举足轻重
上述介绍的空间站“天和”核心舱、“神舟”载人飞船和“天舟”货运飞船将分别由三种型号的“长征”运载火箭于今年发射升空，其中长征五号B用于发射“天和”核心舱，长征二号F用于发射“神舟”载人飞船，长征七号用于发射“天舟”货运飞船。
首枚长征五号B已于2020年5月5日将我国新一代载人飞船试验船及柔性充气式货物返回舱试验舱的组合体准确送入预定轨道，它表明我国已突破和掌握了大整流罩研制及分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术、大直径舱箭连接分离技术等关键技术。另外，2020年我国长征五号成功进行了2次发射，而长征五号B是在长征五号基础上改进研制而成的。所以，有理由对今年用长征五号B运载火箭发射“天和”核心舱充满信心。
长征五号B运载火箭
长征五号采用二级半构型，长征五号B是在长征五号的基础上去掉长征五号的第二级，即采用一级半构型。其芯级直径为5米，装有2台推力均为50吨的液氢/液氧发动机；芯级并联了4个直径3.35米的助推器，每个装有2台推力均为120吨的液氧/煤油发动机。
该火箭的起飞质量约849吨，起飞推力约1078吨，近地轨道运载能力不小于22吨。这是目前我国近地轨道运载能力最大的运载火箭，也是我国目前唯一一种只用一级火箭就能直接将有效载荷送入预定轨道的运载火箭。其近地轨道运载能力已跻身国际前列，为我国空间站工程任务的顺利实施奠定了坚实基础。
长征五号B总长约53.66米，其中整流罩长度20.5米，相当于六层楼的高度，比长征五号的整流罩长8米，这也是目前我国最大的整流罩，为装载空间站舱段而量身打造的。
长征五号B遥二运载火箭已在天津总装测试厂房内完成测试，火箭将按计划运往发射场发射空间站核心舱。
今年发射“神舟”载人飞船的长征二号F是我国第一种也是目前唯一一种载人运载火箭，它已成功发射了6艘“神舟”载人飞船、5艘“神舟”无人试验飞船、天宫一号目标飞行器和天宫二号空间实验室，创造了发射成功率100%的13次完美飞行。其中发射载人飞船状态时的近地轨道运载能力为8.1吨。它是在长征二号E基础上广泛采用了冗余设计，提高了元器件等级和筛选标准，结构设计提高了剩余强度系数，发动机也进行了旨在提高可靠性的设计，并增加了故障检测处理和逃逸系统，以保证航天员的安全，使火箭可靠性从长征二号E的91%提高到97%。其顶部装有一个类似避雷针的逃逸塔，可使航天员的安全性达到99.7%，从而在功能、性能、可靠性和安全性方面全部达到了载人运载火箭的要求。
长征二号F运载火箭今年预计执行2次载人发射任务，即先后发射神舟十二号、十三号载人飞船。
长征二号F运载火箭
今年发射“天舟”货运飞船的长征七号是为满足我国载人空间站工程发射货运飞船的需求而研制的新一代高可靠、高安全的中型运载火箭，也是我国首型采用全三维数字化手段设计的火箭，首枚在海南文昌航天发射场发射的火箭。此前它已成功发射了2次，其中包括发射天舟一号货运飞船。它采用两级半构型，可以把14吨的有效载荷送入近地点200千米、远地点400千米、倾角42°的地球近地轨道。
它是利用长征二号F火箭成熟技术，在大体不变情况下换成新研制的120吨级液氧/煤油发动机。其优点是：一是提高了火箭的运载能力，把我国火箭的近地轨道运载能力由8.6吨一下提高到14吨。二是推进剂绿色环保，燃烧后产生二氧化碳和水。三是便宜，平均成本仅为常规推进剂的1/10强。四是今后可重复使用。
其基本型总长53.1米，芯一、二级直径3.35米，单个助推器直径2.25米，起飞质量约597吨，起飞推力720吨。其芯一级装有2台单台推力为120吨的双摆液氧/煤油发动机；芯一级并联了4个助推器，每个助推器装有1台单台推力为120吨的单摆液氧/煤油发动机；芯二级直径为3.35米，装有4台单台推力为18吨的双摆液氧/煤油发动机。其整流罩直径4.2米。
长征七号运载火箭
长征七号遥三运载火箭目前正在进行总装。今年预计执行2次货船发射任务，即先后发射天舟二号、三号货运飞船。
2021年，中国航天已经取得了“开门红”。2021年1月20日，我国用长征三号乙火箭在西昌卫星发射中心成功发射了天通一号03星。此后，将期待我国在火星探测、空间站建造等方面取得更加辉煌的成果。
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