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中秋夜的天宫二号上天了，所以中国的空间科学水平如何？

知乎日报 · 公众号 · 问答 · 2016-09-16 17:31

正文

题图来源：Yestone.com 版权图片库

天宫二号肩负着中国空间科学的发展，所以目前（2016 年）中国的空间科学研究在国际上处于什么地位？

知友｜ZX Huo

首先，什么是空间科学？

空间科学是交叉学科，内容涵盖近地空间的科学、太阳系空间的科学以及空间天文学。

按照 NASA 的分类，空间科学的外延覆盖太阳物理学、地球科学、行星科学和天体物理学。

研究手段包括理论研究、实验探索和数据分析。其中数据分析更多与实验联系。这里只谈实验，也就是空间在轨实验方面。

太阳系以内的通常又分成空间探测和空间利用。空间探测是啥？探测空间的，或者基于空间进行探测的，都可以算是空间探测。

所以，研究近地空间的辐射环境是空间科学，研究近地空间的空间气象是空间科学，发卫星利用天基遥感来研究地球的重力场、地磁场，是空间科学与地学的交叉。

太阳系以内的，典型的就是系内行星科学、小天体（ACM：小行星、彗星、陨石）科学，这算是所谓深空探测的范畴。还有考虑小天体抓捕、小天体预警的，这算是深空探测与行星防御的，仍然可以算空间科学。

空间天文学的仪器、实验部分，也算是空间科学，算是利用空间环境开展的科学。

综合上述内容，我们不难发现，空间科学的关键词是科学。科学，要有原创性，具有原创性的标志和判据，就是能发表高质量的期刊论文。

接下来，我们再来看我国的空间科学是什么状况。

中科院有空间科学中心，这家单位牵头搞了个国际空间科学研究所北京分支机构，应该算是我们国家空间科学方面比较有话语权的单位。除此以外，再没别的实体单位是挂牌干空间科学的了。

我国成系统成建制的空间科学计划和工程有中国科学院先前发起的空间科学先导项目（一批）和国防科工局牵头的载人航天工程、探月工程、火星计划等。

这里面到现在为止，任务本身足够吸引眼球，且发表了高水平论文的，在我看来，有探月工程嫦娥二号的扩展任务，小行星 Toutatis 研究相关的工作、嫦娥三号（公众喜闻乐见玉兔号月球车，且嫦娥三号取得的数据牵引了一批高水平文章）。

科学院先导成功发射了暗物质卫星、实践十号返回式卫星和量子卫星，马上还要上硬 X 射线调制望远镜卫星。科工局的工程，目前看来，仍然是侧重空间技术的。

此外，中国空间技术研究院（五院）与中山大学联合的引力波探测任务也是未来可能取得科学成果的项目。

综合起来，我国空间科学的现状就是刚刚起步，还有很大的发展空间。空间天文呈现出一个明显的特色，就是高能以及粒子天体物理方面的工作很突出。

总体水平，跟全球 100 多个国家比是领先的，但考虑到能玩得起空间科学的国家其实没多少，所以在正在玩空间科学的国家中，是新来的。

最后是私货。既然前面有朋友提到我们单位了，那就借机安利一下。钱学森空间技术实验室是新成立的科研单位，目前挂靠在五院，倡导以明天的技术，解决未来的问题。

目前已经建立了几个研究中心，包括信息获取与处理、微纳光电技术、能量转换技术、材料与机械、量子技术等，也组建了和正在组建小而精的研究团队。

欢迎有志投身空间技术研究前沿的朋友来人来函。

官方网站：钱学森空间技术实验室

尽管后面安利了一发我们单位，但是本答案的内容仅代表个人立场，与任何单位无关，特声明。

欢迎订阅微信公众号：

钱学森空间技术实验室（qxslab）

知友｜AESIR

我早说过科普这东西应该由专业领域的人来做，普通媒体就是个坑......

我发现 CAS 的这个系列科普文写的还不错（面向未成年一般的接地气），关心天宫二号载荷的直接戳这里好了，下面那大段都是废话：

（1）超高精度空间冷原子钟

（2）「液桥」是座什么桥？居然要在太空搭！

（3）综合材料实验·材料篇

（4）综合材料实验·设备篇

（5）太空中测量海平面？交给微波高度计吧

（6）自拍神器 + 守护使者，这颗伴星不简单！

资料来源：空间应用工程与技术中心

（下面是废话原文）

说几句题外话，全文无干货，最后有天宫二号载荷相关资料。

目前而言我国对航天实用为先的态度其实无可厚非。即便对嫦娥工程这类本该已科学目标为主的深空探测我国也优先保证工程目标的完成。

「人类已经进入太空时代。那一批批率先登上月球的宇航员们，大约也是这个时代最得意的佼佼者。可是，他们几乎都是欧罗巴人。王赣骏博士是世界上第一位进入太空轨道的华人。他在航天飞机上七分钟就掠过了神州大地。于是，他成为炎黄子孙的骄傲。故土对他的迎接是何等隆重呵。」

这是 1988 年《河殇》的台词，与今天这个问题下的许多认为一无所是又不提出建议的评论相仿。

当年还没有 921 工程。

所以，当很多人质疑玉兔车最终没能走多远，未能产出期望中的科研数据时，我依旧会赞同嫦娥三号工程是成功的观点。对第一次而言，落下去，走两步，就足够了。

美国目前我们比不了。但很多人会说，欧洲罗塞塔轨道如何风骚，印度也去了火星，我们登陆月球又算什么？

我想说的是，06 年欧洲完成了月球撞击器任务，印度和日本随后也发射了月球轨道器，但 08 年之后，21 世纪刚刚掀起的那波探月热，除了中国，基本没了下文(当然日本第一颗月球探测器实际上已达到了嫦娥二号的水平，印度的差点)。

可以预见，欧洲罗塞塔短时间内也不会有新的类似的任务，罗塞塔提供的深空探测的技术积累对以后的任务相对我们成规模的探月而言是有限的。针对不同的小行星显然很大程度上需要为新的任务量身定做探测器。

上述国家和机构，在同样资金有限的情况下，或选择十年磨一剑，或选择金木水火土遍地开花（印度准备发射新的金星环绕器，而日本的也已进入金星轨道，就是轨道略浮夸）。

你可以说，到处拍拍照片，带几个载荷，去别人没去过的地方，采集点数据，确实能博人眼球抢到头版。但接下来呢？

未来半个世纪我们的绝大部分航天活动空间是地月环境之内。

嫦娥一号第一次为中国探测了地月空间，完成了首次地外星球环绕。

嫦娥二号第一次取得了 100km 轨道高分辨率的月全图，得到月球十余种元素的分布图，并在 15km 轨道高度为嫦娥三号的着陆探路。

嫦娥三号顺利完成悬停着陆并释放月球车。

嫦娥五号 T1 飞行器为嫦娥五号验证了从月球高速进入大气层。

嫦娥五号将着陆风暴洋并采样返回（现改为虹湾附近，与嫦娥三号承上启下吧），采用复杂的环月对接的方式第一次为我国验证环地外天地对接，从而取得更多的样品（2kg 以上，甚至设计目标 10kg），为载人登月做了无人模式的演练。

嫦娥五号 T1 飞行器备份星将被改造并发射到地月拉格朗日 L2 点进行人类首次地月中继，设计寿命 10 年或更长。

得益于地月中继星，嫦娥四号（以及未来的月球探测器和载人舱）得以首次着陆月球背面，目前大方向暂定艾特肯盆地（也许靠近南极寻找水或者冰）。

如果成功，嫦娥六号也许将从月球背面取样返回。

以上的经验为 2021 年火星环绕及着陆巡视任务乃至 2028 可能的火星采样返回 MSR 任务（采样 1kg）奠定了基础。

载人航天工程这边亦是。

神舟一号至四号一次又一次的探路不再赘述。

神舟五号首次载人进入太空返回。

神舟六号上升到多人多天。神舟七号演练出舱。

天宫一号分别与神舟八号（无人），九号，十号对接，演练近地轨道对接。

题述的天宫二号将作为空间实验室雏形开展长期驻留空间维修（机械臂），天舟一号演练在轨燃料注加。

2018 年将发射空间站试验核心舱，试验新一代 EVA 飞天服，开展一系列空间站建设验证任务。

2022 年空间站基本型将建设完毕。

得益于美苏老路，我国载人航天从一开始目标就定位为空间站，空间站从一开始就定位为太空实验室和轨道维修补注服务站。我国月球探测从一开始目标就定位为取样返回。

而非印度一拖再拖直到取消的载人航天计划（不知道上去干嘛，除了提升国际名声和民族自豪感），也非欧洲和日本毫无目标的为国际空间站服务的货运飞船 / 载人航天 / 空间实验项目。

也非印度漫无目的的深空探测（因为争不到亚洲第一，印度金星探测器可能取消），也非欧洲十年磨一剑后无来者的小行星任务。

总的来说，欧洲日本的航天，其实没有太多自主性，更多的是对美国的补充，所以纯科研项目居多，项目零散相互关联程度弱，甚至优先的科研也是美国自己做，边角部分才轮到欧洲。而印度的目标更多在于争取话语权，或者吸引眼球。

具体而言，他们的任务从设计之初就只针对单次任务本身，甚至欧洲是做出卫星后，哪家便宜选哪家的火箭，而非像我们一样自顶向下的设计。

承上启下，合二为一。

总有一天，载人航天工程会和深空探测走在一起，一切现今工程的大目标终究只是背后更为宏大的目标的一部分。

为嫦娥工程和空间站工程而研制的长征 5 号运载火箭，为货运飞船和大中型研制的长征 7 号运载火箭，乃至更遥远的长征九号。

新一代多用途飞船，新一代飞天服，月球探测着陆器，在轨燃料补注技术，未来空间站上的每一个电推，乃至天和舱和嫦娥五号上或大或小的每一根机械臂，都将为同一个目标而服务。

而这个目标，印度不可能，空间科学发达的欧洲日本也不可能，甚至卖联盟为生的俄罗斯也不可能。

这不是什么腹黑下棋星辰大海，这是一个自主大国也许甚至整个人类航天发展的必然规律。

回到最初的问题上，我说这么多，却没正面回答天宫二号上为数不多的诸如冷原子钟之类的科研载荷，或者那四颗科学先导星，或者未来空间站上那仅有的十三个机柜，以上的长篇大段对空间科学这个目标也只字未提，粗略浏览，会觉得似乎一切都只是为了插旗子，踩脚印。

面子工程，好大喜功，劳民伤财，毫无作为……

我想说，第一，没有系统探测的细枝末节管中窥豹其实对科研本身而言没什么意义。

第二，最初去新大陆的人，绝大多数不是为了去捡新大陆的石头。

那些对宇宙科学极致追求的科研人员，往往大多数都有自己的利益，取决于谁能提供条件满足自己的求知欲（欧洲载荷合作的例子已经不少了，天宫二号也有）。

嗯。

我们只要好好造船就行了，到时候那些癖好独特的对石头泥巴感兴趣的异类们就会自己找上门来，或者请求我们顺便给他们带坨泥巴，或者请求和我们一起同行。