大家好，我是来自于中国科学院国家天文台的苟利军。在上一讲中，我们讲述了中国现代天文的发展历史，这一讲我们就简单回顾一下中国航天的发展历史和成就。

自从望远镜被发明之后，人们看到的星空越来越远，然而离开地球、飞向太空，去探索另外一个星球却是人类一直以来的梦想。几乎所有古代文明、中西方各种神话中都有飞天故事，每一个神话人物都具有飞行的能力。当然看到鸟儿飞翔，人类很自然也想具有这种能力。

飞天梦

中国历史上最著名的飞翔实验莫过于14世纪末期的明代万户飞天，手里拿着风筝，椅子上绑满小火箭，的确是飞起来了，然而很快就掉下来，结果很悲惨并且失败了。而此之后，意大利的天才画家达·芬奇根据研究鸟的飞行而设计了一种飞行器，尽管达·芬奇的神奇机器并没有让人类真正飞行起来，他却开启了飞行探索的方向。之后不断尝试，人类终于在20世纪初实现了这个梦想。

▲美国莱特兄弟飞机试飞

1903年，美国的莱特兄弟让飞机在天空中持续了12秒，短短的12秒，却是人类飞向天空的第一步。大约20多年之后，美国的实验物理学家戈达德将第一枚液态燃料火箭实验成功，这次试飞持续的时间也是极其短暂，仅仅持续了2.5秒，飞行高度为12.5米。然而这次实验对于整个航天飞行却是意义重大，因为它奠定了接下来将近100年的飞行基础，目前所有火箭都是使用这个原理，从化学能转成动能。大约再过了30年，1957年10月4号，第一次将人造卫星送入轨道。而在四年之后的1961年，宇航员尤里·加加林进入太空，这是人类第一次真正意义上的进入太空，实现了长久以来的梦想。而在8年之后的1969年7月20日，可以说是人类航天史上的高光时刻，3名宇航员在土星五号的推送下，抵达月球轨道，最终2名宇航员登陆月球，第一次在其他星球上留下了人类的脚印，就像阿姆斯特朗在登上月球时所说，这是他的一小步，却是人类的一大步。

在此之后，美国又进行了6次登月飞行，除有一次因事故放弃之外，其他都成功了，总共有12人登上了月球。而且在最后的3次登月飞行中，还使用了月球车，让宇航员在月球上可以走得更远。我们所看到的这些航天成就要归功于美国和苏联之间的太空竞争，正是因为彼此之间的竞争，才投入了很多的人力和财力于航天领域，带来了航天技术的极大发展。也正是因为航天技术的发展，人类才能够发射各类探测器去探索其他星球。

探索火星

火星是我们一直特别向往的一个星球，它和地球有着不少的相似性，比如它的转动轴和公转平面有一个夹角，对于地球而言，我们把这个角度称之为黄赤夹角，地球为23.5度，而对于火星而言，它是25度左右，正是因为这个角度的存在，导致了地球四季的变化，所以在火星上，也应该会有四季的变化，只不过火星本身就很冷，温度很低。而火星也位于太阳宜居带的外边缘，这就意味着很可能火星上有液态水的存在。对于火星的探测从上个世纪60年代就开始了，终于在1964年，水手4号第一次成功掠飞过火星，在接下来的50多年内，已经有40多次的火星任务近距离探测过火星，有的是环绕火星飞行，有的是降落到了表面直接进行细致的研究。而在2020年，又是火星大冲年，阿联酋、中国和美国都分别发射了火星探测器，对于阿联酋和中国而言，这是第一次发射火星探测器。而美国的探测器还携带了一架小型无人机，准备在火星表面进行飞行，尽管飞行不过90秒左右，飞行距离在300米，但是它的意义可以和当年的莱特兄弟飞行相比拟。

到目前为止，人类已经发射了不同探测器对太阳系内的所有行星和太阳进行了探测，并且还发送过探测器到一些小行星和彗星之上。1977年发射的旅行者一号和二号已经相继于2012年和2018年飞出了太阳系（这里的太阳系边界是指太阳磁层定义的边界），它们也成为距离地球最远的探测器了。正是这些探测器让我们看到了不一样的景象，比如看到了火星上的蓝色落日，60亿公里处的地球看起来就是一个小白点，所有这些都让我们对于自己和我们的宇宙有了更好的了解。

中国航天成就

进入太空的能力是综合国力和科技实力的重要标志。中国在火箭方面起步相对较晚，一直到1960年，中国才真正的进行了第一次液态燃料探空火箭的试飞，这是一个4米多高的小型火箭。这里值得一提的是，因为探空火箭价格低廉，它目前还是被广泛用于不少科学研究。在小型探空火箭试飞成功之后，我们便开始着手进行大型火箭的研发，终于在1970年4月24日，利用长征一号三级火箭将中国的第一颗人造卫星送入近地轨道。到目前为止，中国根据不同需求研发了一系列不同的长征系列火箭。

▲天问一号，长征五号火箭

从最早的长征一号火箭，到2020年发射火星探测器的天问一号的长征五号火箭，中国火箭的研发已经经历了4代，制造出19种不同的火箭，它们具备了进入低、中、高等多种轨道的能力。也需要说明的一点是，尽管中国也有其他类型的火箭，但是长征系列还是整个中国火箭发射的主力军。从整个火箭发射能力来看，我国仅次于美国和俄罗斯这两个火箭发射强国。尤其是长征五号重型火箭的发射成功，也使中国迈入了航天强国的行列。

▲西昌卫星发射中心

正是伴随着火箭技术的成熟，中国也取得了一系列的航天成就。比如，中国于1992年开始了载人航天工程项目，在经过几次尝试之后，终于在2003年10月15日，神州五号从酒泉发射升空，杨利伟作为进入太空的中国第一人，在太空中围绕地球飞行14圈，经过21小时23分、60万公里的安全飞行后，在内蒙古成功着陆。此后一直到2016年发射的神州十一号，让更多的中国宇航员进入太空，并且还实现了太空行走、飞行器无人对接。同样利用长征火箭，已经成功实现了4次嫦娥计划，不仅仅是实现了环绕月球的目标，还将探测器成功软着陆在月球表面。而最近的一次嫦娥计划，在鹊桥卫星的帮助之下，更是将月球车送到了月球背面，之前从未有国家做到这一点。就在2020年11月24日凌晨，嫦娥五号也已经发射成功，此次计划带回月球的样本，也是对中国探测能力的一个挑战和检验。

▲嫦娥五号成功发射升空

尽管中国已经取得不少成就，然而航天技术还有很多需要发展和提高的地方。50年前，美国利用土星五号将宇航员送到了月球上，它能够达到的近地轨道运载能力是118吨，月球轨道的运载能力是45吨，而目前美国已经研制成功的空间发射系统载人版的运载能力虽然比土星五号差一点，但是也在70吨到110吨之间。而目前中国刚刚开始投入使用的长征五号只能够将25吨的重量送到近地轨道，14吨的重量送到同步转移轨道，可以看出我们还是还有很大的差距。要想将载人飞船送往月球，实现登月目标的话，中国还需要发展推力更大的火箭，正在研发的长征九号就是为此目的，近地轨道的运载能力在50吨到140吨之间。

除了火箭推力是接下来需要发展的一个方向之外，回收火箭是火箭发射的另外一个方向。在过去的几年当中，Space-X已经成功实现了将近60次的一级火箭回收，正是因为火箭的回收，从而使得火箭的成本大幅度降低。中国也在这方面做着尝试，长征八号火箭就准备采用火箭回收技术。

自从人类在1972年12月19日离开月球之后，人类便没有再去过更远的地方，一直在地球周围徘徊。刘慈欣曾说：没有太空航行的人类未来是暗淡的。所以我们还需要发展更强更快的火箭技术，最终让人类走得更远。

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