宇宙空间探测活动

 科学家们早在1920年就得出结论:100亿至200亿年之前,宇宙在一次大爆炸中诞生,并在继续不断地膨胀。近年关于粒子物理学的研究进一步表明,宇宙将无限期地膨胀下去,但膨胀速度越来越慢。宇宙浩瀚无垠,有1000多亿个星系,银河系是其中之一;每个星系中又有几十亿颗恒星,以各恒星为中心又组成几十亿个恒星系统,太阳系是其中之一;太阳系由一颗恒星(太阳)、九大行星(依距太阳距离从近到远,有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)及其卫星与环、无数的小行星、彗星和流星等组成。月球是地球的卫星。可见人类赖以生存、繁衍的地球相对宇宙而言,是何等渺小和微不足道。
  宇宙探测大体上可分为三部分:对地球及其周围环境(包括地球的大气层)的探测;行星际与行星的探测,即对太阳系内的太阳、除地球外的行星、小行星、彗星及卫星等的探测;太阳系以外的银河系乃至整个宇宙的探测。现代火箭技术可以使飞行器的速度达到20公里/秒左右,可以飞离太阳系,以这个速度要到达距地球最近的恒星“比邻星”约需6.5万年,到天狼星约需13万年,只有获得接近光速的飞行速度,才可能实现有实际意义的太阳系以外的探测。所以,我们目前所说的宇宙探测实际上是指太阳系内有限疆域的探测。宇宙探测亦称行星和行星际探测,或深空探测,或空间探测。“探测”通常也称“探索”。
  宇宙奥秘无穷,资源极其丰富,目前人类发现的物质还不到宇宙物质的10%。探索和认识宇宙奥秘,开发和利用宇宙资源,探求人类进入新的活动疆域的可能与途径,这已成为国际宇航界的三大任务,也是世界各国竞相开展宇宙探测的动力之所在。目前,载人的绕地球近地轨道航行、登月飞行,以及不载人的行星际航行已经实现;运载火箭技术,航天飞机、载人和载货飞船等天地往返运输技术,空间站技术,各种行星和行星际探测器技术等,都有了长足发展。这些都为今后的宇宙探测奠定了良好的基础。

  一、早期的空间探测活动
  空间探测活动是人类航天活动的组成部分。它为航天技术的发展探明空间的环境条件,为各类运载火箭、导弹、应用卫星、载人与载货飞船、航天飞机、探测器、空间站等的研制提供保证。同时,空间探测必须以航天技术的发展为基础,也是航天技术应用的必然结果。空间探测与航天技术是相依相伴、相辅相成的。
  (一)探空火箭的高空探测
  在近地空间范围(一般为30~200公里)进行地球周围环境探测、科学研究和技术试验的火箭,总称为探空火箭。通过探空火箭上的有效载荷,可在地面垂直方向探测大气各层的结构、成分和参数,探测和研究电离层、电磁场、宇宙线、太阳紫外线、X射线、陨尘等多种日-地物理现象。
  世界上第一枚专门用于高空大气探测的火箭是美国1945年9月首次发射成功的女兵下士探测火箭。它采用液体可贮存推进剂,将11公斤的有效载荷送到了72公里的高度。尔后,美国和前苏联利用缴获的V-2火箭改进和发射了一批探空火箭。1949年,美国自行研制并发射成功了第一枚大型液体探空火箭——海盗号。日本的航天科技工业在50年代开始起步之时,首先进行的就是研制探空火箭。1955年4月,日本政府首次给东京大学工业科学研究所拨付了研制探空火箭的经费;1960年7月11日,东京大学研制的探空火箭达到了150公里的高度。我国于1958年开始探空火箭的研制,相继研制成功了T-7、T-7A液体探空火箭和和平2号、和平6号固体探空火箭,尔后又研制和发射了织女号系列探空火箭;除多次进行气象探测外,还进行了高空生物试验,探测了地球周围环境,并完成了卫星仪器高空性能试验、固体发动机高空点火等空间技术试验,最大飞行高度达311公里。
  作为早期的空间探测手段,并为满足航天新技术试验的需要,世界不少国家都进行了探空火箭的研制。尤其是50年代的国际地球物理年活动的开展,大大推进了探空火箭的发展。迄今已有20多个国家研制使用了探空火箭,执行特定的空间探测和其它特殊的航天任务。
  (二)俄罗斯(前苏联/独联体)的空间探测
  前苏联早在50年代就开始对包括月球、太阳、行星、行星际等在内的空间进行探测,旨在了解太阳系的起源、演化和现状,进而研究宇宙的产生、演化,探索生命的起源和演化;通过对太阳系内各主要行星的比较研究,认识地球环境的形成和演变。设想中的探测方式有:(1)从月球或行星近旁飞过,进行近距离观测;(2)成为月球或行星的人造卫星,进行长期的反复观测;(3)在月球或行星表面实施硬着陆,利用着陆前的短暂时间进行探测,并传回信息;(4)在月球或行星表面软着陆,进行实地考察,并人工或用机械采集样品带回地球研究。
  月球号月球号探测器系列于50年代开始研制,从1959年到1976年,共发射了24个,采用逼近月球飞行、绕月飞行、硬着陆、软着陆、取回样品等方式,通过拍照、自动测量、月球车实地考察、采样分析等,对近月空间和月球进行了探测。1959年1月2日发射的月球1号由于方向偏离,从距月球5955公里处飞过,进入绕太阳的运行轨道,成为第一颗太阳的人造行星。同年9月13日发射了月球2号,并成功实现了在月面的硬着陆,成为第一个登上月球的人造物体。同年还成功发射了月球3号,进行了靠近探测。这些月球探测器均与地球站进行了无线通信,发回了探测数据和照片。1963~1968年发射了月球4~14号。它们都是先进入地球轨道,再从这个轨道飞向月球。月球10、11、12和14号成为人造月球卫星绕月飞行;4~8号在月面软着陆失败;9号和13号成功地在月面上软着陆。月球9号和13号在离月面约8000公里处,通过半自主控制系统的制导,使其精确地沿月面法线方向飞行;在到达离月面约75公里处,根据着陆雷达的指令起动修正和制动发动机;在着陆舱接触月面前脱离制动发动机等系统,单独软着陆于月面上。1969~1976年发射了月球15~24号,并已发展成为月球自动科学站。1970年9月12日发射的月球16号探测器由着陆舱和返回舱组成,首次在不载人航天器上实现了自动挖取月球岩石样品并送回地球的壮举。月球17号和21号各自携带一辆月球车,由地球站遥控在月面上进行自动考察。月球24号于1976年8月18日在月球危海东南部软着陆,挖掘机从2米深处挖取了约1公斤岩样;8月22日,返回舱携岩样在西伯利亚地区降落。
  金星号金星号探测器从1961年到1983年共发射了16个,重643~5033公斤,其中2个飞过金星,4个飞抵金星表面硬着陆,另外10个在金星表面软着陆。除金星1号和2号只有一个密封舱外,其余均由轨道舱和着陆舱组成。它们首先被送入停泊轨道,然后点燃末级火箭进入飞向金星的轨道,并在着陆舱向金星表面降落期间探测金星周围的大气压力、温度、密度、风速、照度、云层结构和大气的化学成分。着陆后它们直接测量金星表面的各种参数,并考察表层土壤;在着陆点钻探金星岩层,采集岩样进行现场化学分析。它们还通过遥测数据传输系统向地球发回各种探测数据及摄像机系统拍摄的金星表面的图像。1961年2月12日,前苏联首次向金星发射探测器金星1号。这也是人类首次向太阳系地球以外的其它行星发射探测器。同年5月19~20日,该探测器在距金星10万公里处飞过,探测了金星周围的空间,进入日心轨道。1965年11月12日和16日,分别发射了金星2号和3号,首次完成了双探测器飞行。前者于次年2月27日在距金星2.4万公里处飞过,后者则于3月1日在金星表面硬着陆,首次实现了空间探测器到达太阳系内另一行星的航行。1967年6月12日发射的金星4号于同年10月18日进入金星大气层,在降落过程中测量了大气的压力、温度和成分,并探明金星不具有明显的磁场,也不存在辐射带。金星4号在金星表面上硬着陆。1969年1月5日和10日相继发射了金星5号和6号,同年5月16日和17日它们在金星的背阳面硬着陆,降落过程中测量了金星的环境参数,并分别与地球站进行了53分钟和51分钟的通信。1970年8月17日发射的金星7号于同年12月15日进入金星大气层,着陆舱首次在金星表面软着陆。1972年3月27日发射了金星8号,着陆舱于同年7月22日在金星向阳面软着陆,探测了表层土壤和岩石中铀、钾、钍的含量,观测了金星的大气云层。1975年6月8日和14日发射了金星9号和10号,着陆舱分别于10月22日和25日在金星表面软着陆,轨道舱则成为绕金星飞行的人造金星卫星,并作为在行星轨道上运行的中继站,将着陆舱的测量数据和金星的照片等转发给地球站。1978年9月9日和14日发射了金星11号和12号,着陆舱于12月21日和25日在金星表面软着陆,测量了金星大气的稀有成分、金星云的气溶胶结构,研究了金星大气电过程以及太阳和银河系的伽马射线爆发。1981年10月30日和11月4日发射了金星13号和14号,着陆舱于次年3月1日和5日在金星表面软着陆,钻探了金星岩层,获得了土样和岩样,并进行了现场分析,向地球发回了金星表面的彩色照片及钻探、分析结果。1983年6月2日和7日发射了金星15号和16号,着陆舱于10月10日和14日在金星表面软着陆,向地球发回了金星的电视图像。
  火星号火星号探测器的任务是探测火星及其周围的空间,从1962年到1973年共发射了7个,其中2个轨道舱飞越火星,2个轨道舱越过火星后进入日心轨道,成为太阳的行星,另3个轨道舱绕火星轨道运行,成为人造火星卫星。火星号首先被送入停泊轨道,然后点燃末级火箭,飞向行星际空间或火星。1962年11月1日发射的火星1号于次年6月19日首次在火星附近飞越,探测了地球与火星间的行星际空间,实现了探测器与地球的远距离无线电通信。1971年5月19日和28日分别发射了火星2号和3号。2号的着陆舱于同年11月27日在火星表面硬着陆,轨道舱进入绕火星的轨道。3号的着陆舱于同年12月2日在火星南半球表面软着陆,轨道舱也成为人造火星卫星。火星2号和3号的联合轨道飞行及对火星及其周围的探测持续了8个月,探测的各种信息、图像,包括着陆舱探测的各种信息和图像,均通过轨道舱上的中继站转发到地球站。1973年7~8月间,前苏联连续发射了火星4~7号4个自动行星际站,质量为4650~5250公斤,进行了靠近飞越火星、绕火星轨道飞行、软着陆等方式的探测,获取了丰富的探测结果。
  登月计划前苏联在美国宣布实施阿波罗载人登月计划后,即开始了它的登月计划。发射登月飞船的新型运载火箭N1第一级采用30台液体火箭发动机,第二级采用8台发动机,第三级采用4台可摇摆发动机,第四级采用一台与第三级相同的发动机,第五级采用一台新设计的发动机。计划中还包括登月舱、月球轨道舱和逃逸火箭等。火箭于1969~1972年共进行了4次飞行试验,均告失败。1972年11月23日第4次发射失败后,因美登月已成功,加之资金缺乏等原因,前苏联中止了登月计划。美苏载人登月秘密竞争也就此偃旗息鼓。

航天技术突飞猛进的发展为宇宙探测提供了基础和条件。同时,世界各国的科技界也逐步将探索宇宙奥秘、开发利用宇宙资源、探究人类进入新的活动疆域的途径等,列入科技发展的新议程,宇宙探测重又火爆,宇宙探测在发展知识经济时代的高新技术产业中的牵引与推动作用必将逐步得以体现。主要表现是:参加的国家、部门和单位日益广泛;探测的目的、内容更趋深入和明确,尤其注重科学研究和航天技术发展的需求;探测的疆域逐步扩大;探测的手段多样化,并注重地面研究工作的协调发展。

  目前,除美国、俄罗斯(前苏联/独联体)仍积极开展宇宙探测外,欧空局14个成员国、日本、印度、加拿大、以色列、巴西等国家,也都程度不同地开展了宇宙探测工作,尤其是欧空局和日本在这方面更是雄心勃勃。各国在宇宙探测领域还重视开展国际合作,以分担经费和风险,并共享利益。
  美国把建立月球基地和登上火星作为冷战后维持其大国地位的重要保证。前总统布什1992年接见美国宇航员时强调指出:“美国不应受当前经济衰退和其它困难的限制,要把眼光放到几十年以后和几百万公里以外的太空。对太空的载人探索将部分地主宰着美国作为先驱国家的命运。”现总统克林顿和副总统戈尔也坚持继续进行行星探测。戈尔批准了美国未来航天计划委员会——奥古斯汀委员会报告中提出的结论性意见,即在统筹安排各项民用航天计划的前提下,应继续将宇宙科学计划作为重点,特别是美国航宇局的行星地球使命计划,并指出应与其它国家共同分担经费和分享利益。月球勘探者、火星探路者、火星全球勘测者最近相继发射以及其它探测计划的实施,都说明了美国对宇宙探测的重视。
  苏联解体后,俄虽遇到了经济困难,但仍围绕和平号空间站的量子1号、量子3号(晶体舱)、量子4号(光谱舱)和量子5号(国际合作舱,也称自然舱)的研制和升空对接,进行着宇宙探测和宇宙科学研究。量子1号为天体物理舱,装有X射线和紫外线天体物理学观测台。量子3号除配有微重力环境下材料加工设备和晶体生长装置外,还装有探测研究地球大气层、太空中紫外线、伽马射线源的仪器设备。量子4号专门用于远距离探测研究,包括高层大气物理和天体物理等方面的内容。量子5号装有国际合作研制的探测设备。俄还积极推进火星探测计划。近年来俄更加注重国际合作,包括微重力卫星、宇宙探测、运载火箭发射服务、联合飞行、空间站等领域,力求依靠它的航天科技实力补充其资金的匮乏。它的火星探测计划就得到了美、法、德等财政上的支持。
图5因发射失败而损失的4颗团星卫星   欧空局的宇宙探测也很红火,主要有哈勃太空望远镜、尤里赛斯、地平线2000计划等。哈勃太空望远镜和尤里赛斯这两个空间探测器都是欧空局与美国航宇局联合研制的。哈勃主要用于深层空间观测,升空后欧空局分得的观测时间为15%。尤里赛斯是太阳观测器,由欧空局研制,由美国发射,主要是对星际介质和太阳风特性进行探测和研究。地平线2000计划是一项较长期的宇宙科学探测计划,其中的第一项是太阳及其它星体探测与研究计划,是欧空局与美、俄、日联合进行的,1995年发射了太阳与日光层观测台(SOHO);1996年发射了团星,但没有成功。该计划要研制10个左右的中、小型航天器,包括已经发射的希巴克斯天文卫星、红外空间观测台和探测土卫六的惠更斯探测器等。欧空局即将开展的空间科学项目还有X射线多镜面卫星(XMM)、团星2(接替发射失败的4颗团星)、国际伽马射线天体物理实验室(INTEGRAL)、罗塞塔(彗星探测)、火星快车、远红外空间望远镜(FIRST)/普朗克和达尔文(太空红外干涉测量卫星)等。
  日本结合宇宙探测和其它航天任务,正积极开展有关项目的研制工作,如日本实验舱(JEM)拟由美国航天飞机送往国际空间站,除材料科学、生命科学、通信技术等研究与试验外,对地观测及天体物理学方面的探测研究也是其主要任务之一。日还把重点放在月球探测计划上,于1993年10月成立了“月球资源研究会”,计划采集月球上很丰富的核聚变燃料氦3并运回地球,以在地面发电。1998年7月4日它成功发射了其首颗火星探测器行星B(升空后改称希望号)。探测器将用所带的14台仪器进行一系列的观测。
  印度在宇宙探测方面与前苏联/俄罗斯、美国开展了国际合作。自1971年以来,它与前苏联联合研制和发射了探空火箭,共同进行气象和超高空大气层的探测与研究,并与俄罗斯共同研制空间探测卫星,联合开展探测工作。印度的物理研究所还与美国海洋与大气局签订了合作计划。
  加拿大于1988年与前苏联签订了空间合作协议,参与前苏联主持的国际磁层研究计划,联合研究太阳和地球物理、高能天文物理、亚毫米波和毫米波天文学、射电天文学等宇宙探测项目,并包括空间材料加工、生物学和空间制药等合作内容。1993年5月,加拿大航天局又与俄罗斯航天局签订了空间合作协议。
图61989年10月发射的伽利略木星探测器   目前的宇宙探测参加者(包括研制者和用户)不仅有航天部门和有关的科研单位,一些大学、工业企业部门和军事应用部门等,也都投入到了宇宙探测的行列。例如,用于X射线源研究、由航天飞机发射的X射线计时探测器就是由加州大学、麻省理工学院研制,由戈达德航天飞行中心使用的;由航天飞机发射的远紫外探测器是由加利福尼亚大学和科罗拉多大学研制和使用的;德尔它2火箭发射的、用于大气元素与同位素成分对照研究的高级大气成分探测器是由约翰·霍普金斯大学、喷气推进实验室、戈达德航天飞行中心和加州工学院联合研制和使用的。TRW公司和美国航宇局马歇尔航天中心共同研制了先进X射线天体物理学设施(AXAF),定于近期由航天飞机发射,将用10米望远镜观测X射线源。美国空军为观测宇宙软X射线背景辉光,由飞马座运载火箭发射了低能X射线成像探测器阵。由航天飞机发射的空间实验室天体物理舱也是由约翰·霍普金斯大学、戈达德航天飞行中心和威斯康星大学联合研制和使用的。
  目前宇宙探测的另一个特点是加强了国际合作与交流。除前面所述及的哈勃空间望远镜的研制与发射、航天飞机与运载火箭的探测器发射服务等以外,在宇宙探测领域的国际合作日益广泛。例如,空间实验室由欧空局研制,由马歇尔航天中心负责管理,由肯尼迪航天中心负责将其装入航天飞机货舱,在轨道上完成运行任务后由航天飞机载回地面。首次飞行约有16个国家200多名研究人员参与合作,其中包括对平流层和上层大气的探测与研究、天文学研究、太阳物理实验、等离子体物理实验等项目。空间实验室在1998年4月17日升空执行了第22次、也是最后一次任务(神经实验室)。迄今为止,最大的国际航天合作项目就是国际空间站,参加的国家和地区有美、俄、加、日和欧空局等。宇宙探测是国际空间站的一项任务。其它像国际日地探险者卫星是由美国与欧空局合作研制与发射的,太阳神探测卫星、伽利略木星轨道器探测计划、磁层粒子主动示踪器(AMPTE)、伦琴星软X射线望远镜等都是由美国与德国合作研制发射的。预计在宇宙探测领域的国际合作将与日俱增,分担经费、分担任务、分享成果将是发展的总趋势。

 

图7麦哲伦探测器的运行轨道   早期的宇宙探测是从探测地球大气层等周边环境起步的,使用的是探空火箭与早期的火箭,回收装载其上的探测仪器设备。第二阶段,即60至70年代,是围绕月球、地-月空间、主要行星(金星、火星和土星)及其周围环境和行星际空间进行探测,同时对太阳及地-日空间进行了探测。这是行星、行星际、月球及太阳探测蓬勃开展的时期,特别是阿波罗飞船6次载人登月成功,标志着宇宙探测取得了划时代的成就。第三阶段是70年代后期至80年代,随着载人飞船、空间站和航天飞机等技术的突破与成熟,实施了有人照料的探测器探测;不仅使用运载火箭发射探测器和探测卫星,而且使用航天飞机释放探测器和探测卫星;无线电通信和遥测技术都有了新的提高,因此获取了较高水平的、更有价值的探测信息。第四阶段是80年代后期至今,宇宙探测进入了系统的、深入的探测阶段,探测的内容和目的更加明确,重点更为突出;探测的手段更加多样化,技术水平更高;增加了新的行星及行星际探测项目,如用航天飞机加惯性上面级发射的伽利略号木星探测器;尤其是加强了对太阳、小行星、彗星的探测,如国际日地探险者3号于1983年改名为国际彗星探险者,1985年9月与贾可比尼-津纳彗星会合,探测了彗尾中的等离子体密度、流动速度、温度和重离子特性等,后又飞往哈雷彗星,测量了太阳风对哈雷彗星的影响等数据。美国发射了彗星交会小行星飞越(CRAF)探测器,对小行星进行了探测。在太阳观测方面,美国与欧空局合作研制发射的尤里赛斯太阳探测器,主要任务就是对太阳、太阳风及星际介质进行探测与研究。
 就探测仪器设备的载体而言,既有早期用探空火箭、运载火箭装载探测仪器设备并予以回收;也有各种探测器、专用于探测的应用卫星、在卫星上搭载探测仪器设备、各种探测平台(共轨、极轨和同步轨道平台等),信息的获取采用返回回收和无线电通信传输两种方式;还有在载人飞船、空间站、航天飞机上装载探测仪器设备,包括有人照料和无人照料的。从运载工具上讲,除使用运载火箭发射各种探测用航天器外,还可从航天飞机或空间站上释放各种探测器。如1989年5月5日,美国用航天飞机释放了金星探测器麦哲伦号。
  随着科学技术日新月异的发展,特别是微电子、计算机、通信、遥测、遥感、图像处理等技术的发展,使探测器及信息的传输与处理技术有了质的提高,宇宙探测的效果也有了明显改进,使宇宙探测步入了新的发展阶段。

中国应在宇宙探测中有所作为
  (一)宇宙探测与研究关系到全人类,也关系到中国
  探索宇宙奥秘,开发宇宙资源,探究人类进驻新疆域的可能性与途径,在知识经济时代发挥航天高新技术产业的支柱作用,这是航天科技工业肩负的四大艰巨的使命,也是其着重搞好知识创新和整合、实现产业化的目的之所在。宇宙探测与完成航天的四大使命密切相关,也是实施和完成四大使命必经的途径。从宇宙探测的四大内容(对地球进行全球性综合探测与研究及对太阳、月球、行星和行星际环境的探测与研究,空间天文探测与研究,空间物理探测与研究以及生命与宇宙的起源与演化)看,宇宙探测不仅要以航天科技工业的发展为基础,同时也推动和牵引航天科技工业的发展,并为航天科技工程的研制探明有关的环境条件。尤其是宇宙探测关系到人类的生存与发展。目前,人类赖以繁衍、生存的地球已是伤痕累累,岌岌可危,人口、资源、环境、能源、粮食问题尤如五条粗大的绳索紧紧地勒住人类的喉脖。认识地球及其周围环境,掌握与人类生存密切相关因素的变化及引起变化的原因,以采取相应的措施,这一关系到全人类生存与发展的重大主题正是宇宙探测的任务。再就开拓天疆的伟业而言,宇宙浩瀚无垠、源远流长,哥伦布发现新大陆的伟大意义并不是在探索伊始就被人们所认识;宇宙无穷尽,人类的认识与探索亦应是永无止境的。人类需要逐步开辟通天路,架设星际桥,到新的疆域,利用新资源,造福自己。这些正是宇探测与研究将逐步展现的伟大而深远的意义之所在。
  占世界四分之一人口的中国应该对全人类有较大的贡献,应该在对地球乃至整个宇宙的探测与研究中做出自己的努力。这是一项长期而浩繁的项目,也是迟早要开展的项目,需要及早规划,选准规划的关键和突破口,适时开展。否则,等人家都成为常规的工作了,我们再开始筹措和规划,将为时已晚,且将贻误子孙后代。

  (二)宇宙探测直接关系到新兴科学技术及有关工业产业的发展
  如前所述,宇宙探测需要星际航行技术作为基础和条件,同时也将推动和牵引航天技术的发展,并为有关的航天工程研制探明相关环境,这些是显而易见的,在此不再赘述。
  仅就宇宙探测对某些新兴科学技术和一些工业产业的带动与辐射作用而言,就是十分可观的,其潜在的效益是巨大的,并可提供连锁性的就业机会。空间天文学、空间物理学、空间材料学、空间生物学等,就是目前新兴的学科,也是知识经济时代科技知识创新的组成部分。要想使这些基础性的科学知识立竿见影地转化为现实生产力或直接转化为产业,那是操之过急,也是不大现实的。但对其发展生产力与实现产业化方面的支撑与先导作用,必须有充分的认识和预见。一旦这些新的科技领域有所突破,就会发现新的物质,产生新的工艺方法或生产方法,获得新的产品,其经济效益和社会效益将是不可估量的。
  宇宙探测工程是大型的系统工程。除运载工具、探测器和探测卫星等航天器以及发射测控技术外,宇宙探测工程还涉及到多种光、机、电探测仪器设备的研制和信息及数据的采集、传输、处理和分析等,势必给微电子、无线电电子、计算机、遥测、遥控、遥感、信息的采集、传输与处理等技术提供研制和应用的实践机会,对这些专业技术的发展和技术水平的提高起到推动和牵引作用。这些专业技术的发展及其相应产品的研制,又可能诱发出新的技术产业。更为重要的是,宇宙探测工程的研制将提供数量可观的就业机会。如美国的阿波罗载人登月工程历时11年,耗资255亿美元,参加工程研制的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万人。在市场经济条件下提供的这些就业机会是难能可贵的。

  (三)对策与措施建议
  中国航天在导弹武器系统、运载火箭、应用卫星等方面,从无到有,从小到大,其品种、种类与日俱增,技术性能也在逐步提高,可以说成就举世瞩目。然而,我们毕竟是发展中国家,与航天科技工业较发达的国家相比,投入有限,技术上也还有相当大的差距,在飞行器、航天器的品种和种类上也相形见绌。在宇宙探测领域差距就很明显。迄今,我们只是发射了屈指可数的探空火箭、科学实验卫星及卫星搭载探测仪器,进行了地球大气层及周围环境的探测,并对太阳的一些射线进行了有限的观测,在宇宙探测领域比世界先进水平落后30~40年。时至今日,我国的航天科技工业已有了长足发展,运载工具的条件已经初步具备;通过几种应用卫星的研制和发射,在航天器公用舱研制方面已积累了一定的经验;探测有效载荷的一些专业技术也有了一定的基础,如计算机、微电子、无线电电子等技术;发射测控技术和信息的采集、传输与处理技术等也基本上能满足宇宙探测的需求。宇宙探测应该尽速列入我国航天科技工业发展的议程。
  1.要制订完整的宇宙探测与宇宙科学研究规划
  这一规划要体现突出重点、以任务带学科的原则,对宇宙探测、宇宙科学研究、宇宙资源的利用等要统筹考虑,对空间天文学、空间物理学、地球物理学、空间材料学、空间生物学等的发展,都应纳入统一规划。要体现一次规划、分期分步实施的原则,尤其要明确近期的任务与目标。规划制订要贯彻集中统一领导和大力协同的精神,不仅要有航天部门参加,而且应有基础科学研究部门和应用部门参加,并应包括军事应用部门,以集中方方面面的意见。
  2.要动员和调动各方面的积极性如果只有航天科技工业部门的积极性,并靠“独家经营”的办法,宇宙探测与宇宙科学研究工作将很难启动,必须把科研部门,包括有关高等院校以及各方面的应用部门、工业企业等的积极性动员和调动起来,求得共识和获得批准立项。对此,有一个全面理解和贯彻周恩来总理、邓小平同志生前关于我国开展宇宙探测工作的有关指示的问题。1973年5月16日,周总理在国防科委召开的一个座谈会上指出,搞尖端不能浪费。两个超级大国搞竞赛,既搞地面,又搞空间,比如上月球。人间的事没有搞好,又要上月球,为这个钱花得很多,搞得发生经济危机。我们不是这样,一开始就提出搞必要而有限的试验。1978年8月1日,邓小平同志在听取当时七机部的领导宋任穷、郑天翔、任新民等的汇报时指出,在空间技术方面,我国不参加太空竞赛,现在不必上月球,要把力量集中到急用、实用的应用卫星上来。现在看来,周总理、小平同志的指示是非常正确的,特别是在70年代国民经济到了崩溃边缘,我们要登月,显然是不合适的,将登月飞船的研制工作停下来是非常英明的。然而他们讲的是那个当时不必上月球,而不是今后永远不上月球,而且开展宇宙探测不等于登月,登月只是宇宙探测的一个重要内容。如果周总理、小平同志有知我国宇宙探测工程的发展规划和蓝图,他们会含笑九泉的。
  3.选准突破口,即时起步
  宇宙探测的疆域十分广阔,内容非常丰富,手段也是很多的。从疆域和内容上讲,包括地球及其周围环境的探测;地-月空间、月球及其周围环境的探测;地-日空间、太阳及其周围环境的探测;行星际空间、行星及其周围环境的探测。从探测手段上,有探空火箭、探测卫星、探测器、探测平台、装载探测仪器设备的载人飞船、空间站和航天飞机等。面对这样复杂而繁多的工作,我们必须起好步,开好头,并按既定的工作步序有条不紊地进行。笔者认为首当其冲的是应利用已有的应用卫星平台,研制宇宙探测仪器设备(探测有效载荷),发射专用(或搭载)探测卫星,重点应是地球周围的环境参数以及地-日空间、太阳及其周围环境;其次是地-月空间、月球及其周围环境、行星际空间、行星及其周围环境。在载人航天工程的开展中,应对宇宙探测给予充分的关注,利用有人照料的探测仪器设备开展有关的宇宙探测工作。与此同时要开展公用探测器平台的研制工作,适时发射月球和行星探测器,逐步实现不载人登月、登行星和载人登月、登行星。这应是中国航天21世纪义不容辞的责任。
  4.应及早开展关键技术研究
  九层之台,起于垒土;千里之行,始于足下。宇宙探测工作从现在起就应有一个明确的关键技术攻关计划,并及早开展预先研究。如探测器公用平台技术,远距离信息采集与传输技术,信息分析处理技术,提高探测仪器设备的分辨率与灵敏度技术等,都属于需要预先研究的关键技术。
  5.应开展国际合作
  地球与宇宙是全人类共有的财富,探测、研究地球及其周围环境和宇宙也是全人类共同的使命。在这一领域内开展国际合作与交流尤为重要。合作可以按照平等互利的原则,分担任务,分担经费,共享成果,形式可以是双边的,也可以是多边的。例如,可以联合研制探测器并由我国的运载火箭发射,可以联合研制探测仪器设备并搭载到我国的应用卫星上,我国的运载火箭可以为其它国家提供宇宙探测器的发射服务,也可以引进和购买国外的探测仪器设备等。