与时聚汇 | 从“韦伯太空望远镜”的成功看中国航天发展历程

中国经济的高速发展为青年发展带来无限机遇。中国世界青年峰会愿以聚焦时政热点，解读新兴行业为出发点，倾情推出“与时聚汇”栏目开阔青年眼界，引领青年发展，构建青年走向时代前沿的信息桥。

-CGYS研究中心与时聚汇栏目组

本期与时聚汇以近期实事热点新闻——韦伯望远镜传回的清晰照片为切入点，旨在唤起大家对于宇宙奥秘探索的兴趣。远古时期的航天梦承载着几千年来国人对与未知和无垠宇宙的美好遐想，我们期望与你进一步了解近几十年来我国航天人坚持不懈、向未知探寻的精神以及所为之付出的努力，展现出一份清晰全面的中国航天发展历程。

耗资100亿美元的韦伯太空望远镜，

终于发回图像了！

2022年7月11日，美国国家航空航天局（NASA）发布了由韦伯太空望远镜（Webb Telescope）拍摄到一系列全彩深空图像及其光谱数据。这是迄今为止人类所获得的观测到的宇宙最遥远、清晰的红外图像。这些照片展示了一个在46亿年前（大约是地球形成的时候）出现的位于飞鱼星座南部、名为SMACS 0723的星系团。

韦伯望远镜作为NASA对于宇宙探索的重要计划之一，在最初的时候并没有得到很多的预算，过程中也遇到接二连三的技术型难题。比如，因为镜子材料和其反射性质的特殊原因，韦伯望远镜被设计成蜂窝矩阵排列，在搭建和调整过程中消耗了大量的时间，这使得韦伯望远镜的建成和发射比原定计划晚了14年。然而，研究人员的结果没有白费。和哈勃望远镜相比，韦伯望远镜所传回的照片清晰质量有了极大的提升，重新唤起了人们心中对于神秘遥远的宇宙、星系的美好遐想。

韦伯太空望远镜结构

（图片来自网络）

以下两张图片的对比可以看出，哈勃望远镜耗费几个星期的时间累积曝光拍摄而成的照片清晰度相对较差，而韦伯望远镜拍摄的这张照片更为清晰，且仅用了12.5小时曝光而成。

你可能会好奇，用镜子做的望远镜有什么特殊之处呢？原来，与哈勃望远镜主要观察我们可见的光不同，韦伯是一种红外望远镜，这意味着它可以观察红外光谱中的光（在地球上，我们可以将红外线视为热量）。这使类型的仪器可以使我们探测到更多的宇宙范围。此外，红外线的波长比可见光长，因此光波更有效地穿过宇宙，光不会经常与这些密集的粒子发生碰撞并被这些粒子散射。所以，韦伯的红外线特殊属性可以穿透哈勃望远镜无法穿透的地方，传送回地球以更清晰的图片。

哈勃望远镜（左） vs. 韦伯望远镜（右）

（图片来自网络）

韦伯望远镜的成像原理

（图片来自网络）

“长征5号B”运载火箭成功发射，

“问天”实验舱是亮点

古往今来，遥远而又神秘莫测的宇宙承载着人类对于地球以外世界的遐想。韦伯望远镜让人们从视觉上体验到了太空探索的魅力。其实，我国的航天事业最近也有了令人骄傲的新发展。

2022年7月24日14时22分左右，我国“长征五号B”运载火箭在海南文昌发射场发射升空，并取得圆满成功。本次发射搭载的是中国空间站的重要组成部分：“问天”实验舱。“问天”实验舱与“天和”核心舱对接后，中国空间站整体呈现“一”字构型组合体。

“长征五号B”运载火箭发射新闻图

（图片来自网络）

“长征五号B”运载火箭，是在“长征五号”火箭的基础上进行改变研制的运载火箭，是中国空间站建设的主力火箭，火箭中的“大力士”。它全箭高约53.7米，起飞重量837吨，近地轨道运载能力可达25吨。作为专注于近地轨道重型大体积载荷运输的“大国重器”，“长征五号”火箭是天宫空间站的建设中的“头号功臣”，其中“问天”实验舱也是这次发射的一大亮点。

问天实验舱轴向全长17.9米（相当于6层楼房高度），最大直径4.2米，重量超23吨。分为工作舱、气闸舱、资源舱。肩负着面向空间生命科学研究的目标，“问天”配置了生命生态、生物技术和变重力科学等专业性极高的实验柜，能够支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究。此外，它还能提供0.01g~2g的变重力模拟，支持开展不同重力条件下生物体生长机理的对比研究。

问天实验舱轴（左）与“长征五号B”运载火箭（右）

（图片来自网络）

问天实验舱轴的实验机柜功能

生命生态实验机柜中主要用于进行重力生物学和辐射生物学研究，通过使用植物、昆虫、小型哺乳动物等揭示微重力对生物个体生长、发育与衰老的影响，探索生命起源的机理。

生物技术实验机柜中，航天员可以开展微重力下的细胞和组织培养、蛋白质结晶、生物分子构建和生物力学研究，这些研究也都将促进地面农业、医药、环境生物技术的发展。

通过改变内置离心机转速，变重力科学实验机柜则可以持续稳定的提供模拟重力环境，以开展对不同重力条件下生物体生长机理的对比和研究。

自1992年起步以来，中国载人航天工程已经经历将近30个年的时间。从一开始的初级起步阶段，到现在逐渐拥有了独立自主的运载火箭、载人飞船、空间站等项成果，我国在专业航天道路的多个领域内实现了“从0到1”的显著工程能力突破。展望新阶段的航空航天发展目标，是建立航天员能长期驻留的空间站平台，开展更大规模、具有更广泛有意义的空间应用，力争为经济社会的发展提供更加优质和先进的空间技术科学操作和实验平台。

俗话说，“以前种树，现在纳凉”。此前由宇宙航天事业前辈们的奋斗而奠定的载人航天工程技术能力基础，现在要成为孕育新型高新航天技术的土壤，来帮助和促进我国航天事业的进一步的发展。因此，这个过程就需要通过在太空中复杂的空间科学实验完成。空间科学实验的场地，就是天宫所需要的实验舱。

“问天”将在飞行方向与“天和”核心舱的节点舱对接。这里拥有最全面稳妥的多种交会对接辅助系统，它需要在机械臂辅助下进行90度的转位，整体从“一字型”变成“L字型”。在“梦天”来访后，天宫空间站设计的“T字型”结构将建造完毕，正式落成。未来可基于节点舱，拓展新的核心舱和实验舱，建造百吨级的更大空间站。

总体上，“问天”实验舱的升空，标志着我国载人航天工程正式进入空间科学实验和技术探索的新阶段，使我国在进入太空时代的路上更进一步。

“问天”和“梦天”，就是空间站两个实验舱的名字，它们与长征、神舟、天舟、天和、天宫等词汇共同构建了载人航天特有的浪漫气质。

中国航天发展的四个里程碑

“明朝的万户”

第一个想到利用火箭飞天的人

14世纪末期，明朝的士大夫万户把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝。他最先开始设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。不幸火箭爆炸，万户也为此献出了宝贵的生命。但他的行为却鼓舞和震撼了人们的内心。促使人们更努力的去钻研。

万户的画像

（图片来自网络）

“东方红一号”

中国第一颗人造卫星

1970 年中国第一颗人造卫星"东方红1 号"成功升空 ! 成为了中国航天发展史上第二个里程碑。

中国第一颗人造卫星"东方红1 号"

（图片来自网络）

中国“神舟五号”

载人航天

2003 年10 月15 日，中国神舟五号载人飞船升空，表明中国掌握载人航天技术，成为中国航天事业发展史上的第三个里程碑。

中国神舟五号载人飞船

（图片来自网络）

“嫦娥一号”

深空探测，嫦娥奔月

2007年10月24日18时05分，随着嫦娥一号成功奔月，嫦娥工程顺利完成了一期工程。

此后，神舟九号与天宫一号相继发射，并成功对接。2016年9月15日22时04分09秒，天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心发射成功

嫦娥一号

（图片来自网络）

中国航天的独属浪漫

航天科技是人类进入文明社会以来的最高成就之一。中国航天作为航天时代的后起之秀，经过多年的厉兵秣马、积聚力量，在进入新世纪后，一飞冲天、一鸣惊人。且不说别的，就连航天领域的名字，一个个都是那么精彩浪漫，尽显中华民族悠久的历史和深厚的文化底蕴，令人回味无穷。

您瞧，航天飞船叫做“神舟”，载人空间站叫做“天宫”，行星探测任务是“天问”，中国探月工程是“嫦娥”，月球车名叫“玉兔”，火星车名叫“祝融”，全球定位系统称为“北斗”，暗物质粒子探测卫星称为“悟空”……

“神舟”意为神奇的天河之舟，又是“神州”的谐音，用“神舟”来为中国的航天飞船命名，可谓是“神”来之笔。宋代女词人李清照，在一首《渔家傲》中，就描写过这样神奇的天河之舟：“天接云涛连晓雾，星河欲转千帆舞……九万里风鹏正举，风休住，蓬舟吹取三山去！”生动形象地描绘出云雾弥漫、天河流转、无数神舟在波涛中起伏出没的神奇景象。作者最后的愿望是：风不停地吹，将神舟直送到神话中的三座仙山（蓬莱、瀛洲、方丈）。全词想象丰富，意境壮阔，充满了浪漫色彩和豪放气概。如今中国的“神舟”，正一次次驶向浩瀚的太空，探索“仙山”的奥秘……

“天宫”顾名思义，就是天帝、神仙居住的天上宫殿，比喻绝佳的生活环境。大家知道，航天活动是一种特殊的职业，生活和工作环境与地球上完全不同。要求航天员不仅体格健康，心理素质优秀，而且对航天环境具有高度的耐受和抗压能力。因此，人们希望能为航天员尽量提供舒适的环境。将航天员居住的空间站，命名为“天宫”，正是寄托了人们的这一愿望。

“天问”来源于2000多年前，战国时期爱国诗人屈原的长诗《天问》。天问就是问天，是对日月星辰、天地万物乃至人世间一切现象的发问，表达了作者探索自然、追求真理的坚韧与执着。中国航天的“天问”，体现了中华民族在探索自然奥秘和宇宙空间方面，所具有的文化传承和执着精神。这正好用屈原在《离骚》中的一句名言来形容：路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。

“嫦娥”是中国古代神话中的代表人物之一，中国人没有不知道嫦娥奔月传说的。于是顺理成章，中国航天事业空间探索的第一站——月球探测工程，其名字非“嫦娥工程”莫属。其中首颗绕月人造卫星，就叫做“嫦娥一号”。有“嫦娥”就有“玉兔”，嫦娥是抱着玉兔飞到月亮上去的。月宫中冷清寂寞，“碧海青天夜夜心”，多亏玉兔时刻陪伴在嫦娥身边，相当于嫦娥的闺密加宠物，关系勿要太密切哦。所以，中国航天的首辆月球车，理所当然就叫做“玉兔号”啦。“玉兔号”长着腿，在月球上能走能爬，灵活得很，真像一只可爱的小兔子。

您知道吗，嫦娥原来不叫“嫦娥”，叫做“恒娥”。那后来为啥改名了呢？这是中国古代奇葩的“避讳”制度造成的。简言之，凡是帝王、大官或长辈名字中有的字，小老百姓(33.200, -1.33, -3.85%)或子孙就不能用，必须避开。恒娥的“恒”和汉文帝刘恒的“恒”撞车了，那只得给皇帝老儿让路。先是《淮南子》这本书里将她改成“姮娥”，有半边相同，还不行，最后改成了“嫦娥”。

那火星车为什么叫“祝融号”呢？因为祝融是中国古代神话中的火神，跟火星有关嘛。旧时文人讲话，喜欢引经据典，常用“祝融”两字来代替火字。

至于全球定位系统为什么叫“北斗”，那就更好理解了。“北斗”位于苍穹北方，由七颗亮星组成，状如一只带柄的斗，是夜空中特征最鲜明、最引人瞩目的星象，在中国传统文化中象征光明和方向。正如电视剧《水浒传》里众好汉所吼的：“大河向东流啊，天上的星星参北斗啊！”言简意赅地阐明了北斗星的崇高地位和指路（导航）作用。将全球定位系统命名为“北斗”，实在是恰到好处，舍它其谁？

暗物质粒子探测卫星，念起来是不是有点长？聪明的中国人信手拈来“悟空”两字，作为它的名字，既简洁明快，又一语双关。悟空悟空，领“悟”太“空”；悟空悟空，火眼金睛！让我们的科学家像孙悟空那样，目光锐利，能在无边无际的太空中，捕捉到暗物质的踪影。

几万里江山，奔来眼底；数千年往事，注到心头。只有这样的国家，这样的民族，才能在现代的高科技领域，融入悠久的历史和深厚的文化，闪烁出动人的光辉。

展望中国航天的未来

国家航天局在今天召开的新闻发布会上，向媒体正式发布了“十四五”及未来一个时期发展重点规划。

“十四五”及未来一个时期，中国航天将按照国家对航天强国建设的决策部署，加快推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展，重点提升航天科技创新动力、经济社会发展支撑能力，积极开展更广泛的国际交流合作。

第一，继续实施重大科技工程，提升航天综合实力。将重点推进行星探测、月球探测、载人航天、重型运载火箭、可重复使用天地往返运输系统、国家卫星互联网等重大工程。其中，在大家最关心的行星探测方面，2025年前后，将实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测任务，实现近地小行星绕飞探测、附着和取样返回；2030年前后，实施火星取样返回任务；还将实施木星系环绕探测和行星穿越探测任务。

第二，不断增强卫星应用服务能力，支撑经济社会发展。“十四五”时期，我们将继续按照国家新型基础设施建设的要求，完善国家民用空间基础设施和配套地面设施，提升卫星对地观测、通讯广播和导航定位的服务能力。

在服务治理能力提升方面，围绕平安中国、美丽中国和数字中国建设需求，加强卫星数据产品与服务在资源环境与生态保护、防灾减灾与应急响应、社会管理与公共服务、城镇化建设与区域协调发展等行业领域深度应用。

在服务经济发展方面，推动遥感、通信、北斗导航应用产业化，开发面向大众消费的新型信息消费产品与服务，丰富应用场景，提升大众生产生活品质，推动航天战略性新兴产业发展。

第三，扩大航天合作交流，增进人类共同福祉。中国将继续秉持平等互利、和平利用、包容发展的原则，积极与各国开展航天领域的交流合作。

在工程合作方面，推进国际月球科研站深化论证和技术攻关，按计划推进中意电磁02星、中法天文卫星、中巴地球资源后续星等卫星工程联合研制，促进卫星数据共享与应用。

在服务全球方面，积极推动“一带一路”空间信息走廊、金砖国家遥感卫星星座建设，提供高质量的空间信息服务，共同应对全球气候变化、近地小行星撞击风险等共同挑战。

在促进交流方面，充分发挥多双边机制作用，支持海南国际航天城交流平台建设，鼓励科研机构、航天企业、高等院校等积极开展科学研究、学术交流、展览展示、人才培养等不同层面的国际交流与合作。

PS：小编还为大家准备了思维导图方便大家更好地理解中国航天发展哦：

素材来自微信公众号“小斯想”百度云链接：

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