石豪：2018中国航天年终盘点
【文/ 观察者网专栏作者 石豪】
12月29日，随着云海二号6星与鸿雁验证星的入轨，2018年中国航天发射任务圆满完成。
2018年，被航天人称为“超级2018”——中国航天科技集团全年37次发射全胜，使我国首次力压美俄两个航天超级大国，成为全球年度航天发射次数最多的国家。
图片来源 @中国航天科技集团
37次发射并不止是一个数字、一个记录——这37次发射托举的，是中国航天2018年的辉煌。那么就请各位读者随笔者一道，共同回顾这熠熠生辉的一年。
北斗组网，星耀全球
在这37次发射中，涉及北斗三期导航卫星的发射占了9次，贯穿全年。长征三号甲系列运载火箭通过9次发射，将16颗中轨道卫星与一颗静止轨道卫星送入预定轨道，成功率百分之百。尤其是今年10月15日与11月1日的两次发射，间隔仅17天，书写了中国航天的新历史。
中国对卫星导航系统的追求，则可以追溯到中国航天诞生之初。
上个世纪60年代，美国海军发展了世界上第一种导航卫星子午仪号，我国海军在1967年提出研制自己的导航卫星系统，随后被命名691工程，即灯塔一号。灯塔一号与子午仪导航卫星类似，采用了重力梯度稳定方式，以太阳电池供电。遗憾的是，随着国家经济政策的调整，1980年，灯塔一号项目下马。
1983年，两弹一星元勋陈芳允院士提出了利用两颗地球静止轨道卫星进行定位导航的设想，这也是北斗一期工程的雏形。在经历了近20年的演示、搁置、重启、研发后，2000年10月30日，北斗一号A星发射成功，我国成为了继美俄后第三个拥有卫星导航系统的国家。
陈芳允院士 | 图片来源 @《国际太空》
北斗一号的官方名称是“北斗卫星导航试验系统”，探索性质浓厚。由于提供定位服务的只有两颗静止轨道卫星，导航系统的用户端必须具备信号发射能力，才能解算出平面位置坐标，高度信息需要单独测量。这种有源定位模式，对军民用户的使用造成了限制。
2007年4月14日，北斗二期工程首星发射成功，北斗导航从有源定位向无源定位发展。北斗二号采用了5颗静止轨道卫星+5颗倾斜同步轨道卫星+4颗中轨道卫星的组网模式，为中国和亚太地区提供区域导航定位服务。
在北斗二期工程成功的基础上，我国开始建设惠及全球的北斗三号定位系统。与区域性的北斗二号不同，北斗三号的主力是运行在21500千米高度的24颗导航卫星组成的中轨道星座。
在经历了全年高强度发射后，2018年12月27日，中国卫星导航系统管理办公室在国务院新闻发布会上正式宣布：北斗三号基本系统完成建设，开始提供全球服务。
北斗三号的“完全体”由分布在三个轨道面的24颗中轨道卫星、3颗静止轨道卫星和3颗同步倾斜轨道卫星构成，再加上5颗备份星，一共是35颗星。目前构建完成的基本系统是18颗中轨道卫星，星座构型如下：
北斗三号基本系统星座
每个轨道面内卫星的分布都是相同的：
北斗三号基本系统轨道面内
轨道面内6星按照完整系统的8星位置分布，为后续组网预留轨位：
图中黄圈为后续组网星的预留轨位
从2017年11月5日第一组北斗三期组网星发射，到2018年11月19日北斗三期基本系统发射完成，仅仅用时1年零14天，中国航天人创下世界卫星导航系统建设和我国同一型号航天发射的新纪录，以新的时速推进着北斗系统的全球化。
我们可以通过两组图片直观地感受一下这一年的变化，首先来看北斗星座的星下点轨迹：
2017年10月20日北斗系统星下点轨迹 | 中国卫星导航系统管理办公室
2018年12月31日北斗系统星下点轨迹 | 中国卫星导航系统管理办公室
再来对比一下北斗卫星导航系统在全球任意地点可见的卫星数目，不同颜色表示不同数值（颜色与数值的对应情况参见右侧的图例）：
2017年10月20日北斗系统可见卫星数目 | 中国卫星导航系统管理办公室
2018年12月31日北斗系统可见卫星数目 | 中国卫星导航系统管理办公室
到2020年，我国将完全建成北斗全球系统，为全世界提供一流的导航定位服务。今后，无论走到哪里，北斗将始终伴你左右，无处不在、无时不有。
应用试验，全面开花
2018年，也是中国卫星全向出击，遍地开花的一年。
曾几何时，中国遥感卫星一直是不少航天爱好者口中的“短板”，但这一切已经成为历史。随着我国高分辨率对地观测系统重大专项工程的实施，高分系列卫星捷报频传，仅2018年一年，我国就发射了高分一号02、03、04星，高分五号、高分六号和高分十一号等多颗高分卫星。
高分一号业务星
于2018年3月31日发射，10月22日在轨交付的高分一号02、03、04星，实现了高分工程卫星从试验星向业务星的飞跃。作为高分专项的“大师兄”，高分一号最早实现了成果转化，业务星三星按星座设计，组网运行，结合卫星平台的大侧摆能力，三星在一天之内即可对覆盖区域实现重访，大大提高了卫星观测的时间分辨率。
同时，三星的任务模式可以灵活转换，星间相位间隔可以根据需求进行及时调整，为用户带来了长条带拼接宽幅成像、三星同时立体成像等“新玩法”，极大拓宽了用户的应用方向。
在2018年，中国遥感卫星不仅能够像高分十一号和高景一号那样“看得更清楚”，还能像高分五号和高分六号那样“看得更明白”。作为世界首颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星，高分五号搭载了一台光谱分辨率5纳米的高光谱相机，实现了辐射频谱的超精细识别。
而高分六号更是了得，不仅在国际上首次实现了大于860千米幅宽的单投影中心8谱段16米分辨率成像，更拥有首屈一指的红边探测谱段，能够极大助力我国农业的发展。
高分六号超宽幅成像 | 图片来源 @新华网
另一方面，在传统“通导遥”卫星之外，中国的科学试验卫星也在蓬勃发展。
2018年2月2日，张衡一号电磁监测试验卫星成功发射，这是我国第一颗用于地震前兆电磁信息研究的卫星，以张衡命名正是向这位伟大的科学先驱致敬。目前，张衡一号已经成功探测到了数次地震前的地磁要素扰动，证明了卫星的强大探测能力。目前，张衡一号已开始为全球科学家提供可靠数据，在不远的将来，张衡一号的兄弟星也会出现深邃的太空中。
《中国科学》杂志的张衡一号卫星专刊
科学的发展离不开合作，2018年发射的卫星中有一颗完美的诠释了合作共赢的内涵：10月29日，中法海洋卫星由长征二号丙运载火箭成功发射。该星采用了我国小卫星领域王牌单位的主力卫星平台，搭载我国科学家研制的微波散射计和法国科学家研制的海洋波谱仪，能够实现对海风和海浪的同步观测，进一步探究海洋动力环境的变化规律，提高海洋预报水平。
中法海洋卫星 | 图片来源 @CNES
作为发展中国家的中国第一次与发达国家在航天领域进行的对等技术合作，中法海洋卫星项目得到了两国领导人的大力支持。2018年1月12日，法国总统马克龙访华期间，专程前往卫星的抓总单位——五院航天东方红公司参观访问。在卫星发射成功后，习近平主席与马克龙总统更是在第一时间互致贺电。
马克龙访问中国空间技术研究院
在这个开放、合作、共赢的时代，一些西方航天超级大国偏偏选择自闭，还要绑架其他航天国家一起自闭，笔者思来想去，觉得还是冷战思潮作怪。在2018年7月的世界空间科学大会上，参加张衡一号卫星分会的中国专家团居然被集体拒签，就是这种奇葩思潮的集中体现。
而中法海洋卫星项目，恰恰是对自闭者的谆谆劝诫——在中国航天的实力飞速进步之际，既不想如何提高自己，又不愿携手并进，反而挖空心思、机关算尽、层层设卡、围追堵截，企图以阻碍别人的方式保住自己的领先地位，其失败是可期的。毕竟，火烧刀砍，挡不住鲜花遍野。
花都开了，硕果还会远吗？
嫦娥探月，再续辉煌
最后，横跨2018和2019的年度大戏——人类首次月球背面软着陆，即将在2019年1月3日由嫦娥四号探测器执行。
嫦娥四号着陆器与巡视器 | 图片来源 @中国空间技术研究院
为了嫦娥四号的月背之旅，中国航天在2018年进行了两次发射，一次是5月21日发射嫦娥四号中继星“鹊桥”，另一次才是12月8日发射嫦娥四号着巡组合体。
作为中国首枚月球着陆器嫦娥三号的“备胎”，嫦娥四号即将降落在月球“暗面”，却可以绽放出更璀璨的光芒。
我们要去月球的另一端，不是因为容易，而是因为难。
正因为难，前人没有去过，正因为难，我们才要去。
这就是中国航天人，这就是中国航天精神。
这种精神，让中国航天人在导航卫星频率申请失效的前夜“压哨绝杀”，从而后发先至，赶超欧洲伽利略，建成中国自己的全球导航系统。
这种精神，让中国航天人在不到10年的时间里，从依赖国外高分辨率卫星图片，到对外提供高分辨率卫星整星出口，遥感卫星步入世界第一梯队。
这种精神，指引着中国航天永远向前。
2018，中国航天的故事足够精彩；2019，踏上鹊桥，回首广寒，让我们一起守望。
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