长征五号遥四运载火箭将中国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空。
刚刚过去的2020年，中国航天捷报频传——长征五号B、长征八号等新一代运载火箭惊艳亮相，嫦娥五号奔月取土任务成功，北斗三号全球卫星导航系统闪耀开通，“天问一号”开启火星之旅……中国航天强国建设迈出坚定步伐。
新的一年里，中国航天依然好戏连台。中国航天科技集团近日表示，2021年将安排超过40次宇航发射任务。今年，中国载人航天空间站建设将进入关键实施阶段；“天问一号”将抵达火星进行探测；载人月球探测、北斗导航应用、重型运载火箭研发将有更多新进展……
空间站核心舱春季升空
发射空间站核心舱，是2021年中国航天的重头戏。
来自中国载人航天工程办公室的消息显示，今年春季，中国将在海南文昌用长征五号B遥二火箭发射空间站核心舱。目前，核心舱已基本完成测试工作；航天员乘组也已选定，正在开展任务训练。
2020年5月，长征五号B运载火箭首飞成功，正式拉开中国载人航天工程“第三步”任务的序幕。根据飞行任务规划，2021年和2022年，中国载人航天工程预计将完成11次发射，包括核心舱（天和）和两个实验舱（问天、梦天），4艘货运飞船以及4艘载人飞船，以进行航天员乘组轮换和货物补给。其中，关键技术验证阶段共包括核心舱发射等6次飞行任务。
中国载人航天工程总设计师周建平表示，在空间站核心舱之后，还将发射天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船，完成交会对接和相关在轨关键技术验证。在关键技术验证阶段，科学家将对再生生保技术、机械臂技术等空间站新技术进行全面验证，航天员也将进行多次太空出舱活动。
“我们将建成中国第一个长期在轨飞行的、具有国际先进水平的载人空间站，并开展大规模空间科学研究。空间站在科学探索的前沿领域和航天技术发展中，将发挥重大作用。”周建平说。
据了解，第三批18名预备航天员已于2020年10月1日加入航天员队伍，包括7名航天驾驶员、7名航天飞行工程师和4名载荷专家，他们将参加空间站运营阶段各次飞行任务。中国载人航天工程航天员系统总设计师黄伟芬说，目前统筹搭配了4次飞行乘组，每个乘组3人，由执行过飞行任务的航天员担任指令长。
空间站建设的开启，也为载人登月等探测计划打开了想象空间。中国载人航天工程办公室主任郝淳表示，目前正在组织载人月球探测的方案，深化论证和关键技术攻关。
此前，国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华介绍，按照初步意向，中国将先搞关键技术攻关，等近地轨道的空间站建成，再规划论证是否载人登月。中国的载人登月一定是服务于科研、服务于探索未知。
“天问一号”5月着陆火星
在飞往火星途中迎来新年的“天问一号”探测器，预计将于今年5月中旬在火星着陆。
2020年7月23日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，迈出了中国自主开展行星探测的第一步。截至1月3日6时，“天问一号”探测器已经在轨飞行163天，飞行里程突破4亿公里，距离地球约1.3亿公里，距离火星约830万公里。按计划，“天问一号”将在1个多月后实施近火制动，进入环火轨道，准备着陆火星。随后，“天问一号”将开始实施火星环绕、火星着陆和火面巡视的“绕落巡”任务。
从接近火星轨道时“踩刹车”，到着陆火星时的“恐怖7分钟”，“天问一号”今年将面对多项挑战。
在“天问一号”飞向火星的过程中，被火星引力捕获的机会只有一次。但在捕获时，探测器距离火星仅400公里，但相对火星的速度却高达4到5公里每秒，因此在到达火星附近时要及时“刹车”，才能保证稳稳投入火星轨道的“怀抱”。
被火星成功捕获后，探测器将在环火轨道上飞行，为下一步的着陆停泊进行准备。着陆时，“天问一号”的环绕器必须在短时间内完成3次调姿和两次变轨，才能够精准、及时地完成与着陆巡视器的分离，这个被称作“恐怖7分钟”的降落过程也是整个探测任务的关键所在。
在此前，世界上还没有一个国家能够在首次探索火星的过程中即完成软着陆任务。如果“天问一号”任务成功，中国将成为世界上第一个首次探索火星即完成软着陆任务的国家，并成为继美国之后第二个完成火星漫游的国家。
值得一提的是，除了中国的“天问一号”，阿联酋的“希望号”和美国的“毅力号”火星探测器都计划在2月进入火星轨道，其中“毅力号”将于2月18日在火星着陆。届时，三国的火星探测器将上演胜利会师的精彩好戏。
重型运载火箭技术突破
火箭运载能力的提升，将为中国航天开拓更大的舞台。
2020年12月22日，中国新一代运载火箭长征八号以“一箭五星”的方式，在文昌航天发射场首飞成功。随着长征八号首飞，“十三五”期间中国新一代运载火箭悉数完成亮相。
与现役运载火箭相比，新一代运载火箭实现了巨大的技术跨越——无毒、无污染推进剂的采用，成倍增长运载能力——令中国进入空间能力大幅提高。比如，长征八号运载火箭700公里太阳同步轨道运载能力达到4.5吨，有效填补了新一代运载火箭在太阳同步轨道3吨至4.5吨运载能力的空白，满足了中国航天后续发射任务的需求。
近日，中国航天科技集团表示，拟服务于重型运载火箭的大推力补燃循环氢氧发动机关键技术攻关取得积极进展。该型发动机的研制可填补我国氢氧发动机型谱和技术空白，对诸多基础学科和工业领域有巨大的牵引带动作用。
与长征五号系列火箭芯一级氢氧发动机采用的燃气发生器循环方式相比，补燃循环可以使全部推进剂的化学能得到充分释放，提高发动机的性能。据专家介绍，目前，大推力补燃循环氢氧发动机关键技术攻关已完成预燃室热试验、氢涡轮泵与预燃室联动试验、氧涡轮泵与预燃室联动试验等一系列最具代表性和里程碑意义的热试验，标志着我国突破了大推力补燃循环氢氧发动机系统技术及高压大流量预燃室、高效多级涡轮泵等核心组件的关键技术，为工程研制奠定了坚实的技术基础。