（精选）中国二十个航天尖端核心技术突破

　　一、嫦娥探月工程的绕、落、回核心技术
　　嫦娥五号曾完美完成中国航天史上最复杂任务。早在2004年，嫦娥探月工程正式启动，计划通过绕、落、回三步走发展战略全方位研究月球。目前已有嫦娥一号、二号、三号、四号、鹊桥号、五号T1试验器等完成任务，完整突破了环绕和着陆两大月球探索使命，实现了人类首次软着陆月球背后和巡视的壮举。2020年11月24日嫦娥五号发射成功，挑战月球采样返回，时隔44年（1976年苏联月球24号），它将为人类再次带回月球样品。
　　嫦娥五号探测器组合体总重达8。2吨，采用轨道器返回器着陆器上升器联合的方式探测月球，是人类无人探月史上最复杂最重的探测器。2020年12月17日，嫦娥五号成功返回，最终收获了1731克样本，超过了苏联三次无人采样任务采样总重量（301克）。在经历了11个重大阶段和关键步骤后，中国终于告别了仅有美国阿波罗登月计划赠送的1克月球样本的历史，并全面掌握了无人地月往返系列技术。
　　嫦娥五号实现了中国航天五大首次技术突破：1。地外天体自动采样封装；2。地外天体起飞并精准入轨；3。月球轨道无人交会对接；4。携带月球样本高速（近11。2千米秒的第二宇宙速度）返回地球；5。建立中国月球样品的存储、分析和研究系统。
　　二、北斗系统全球覆盖、全天候、全天时的高精度定位与授时技术
　　中国的北斗系统已全面建成。2020年6月23日，北斗卫星导航系统第55颗卫星搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心成功升空。北斗系统，历时26年研发，经历了三代系统、共计发射了59颗卫星，终于完成全部组网星座发射任务，意味着中国的北斗系统已正式建成！意味着卫星导航系统能无限量为用户提供全球覆盖、全天候、全天时的高精度定位与授时服务。
　　北斗系统采用三种轨道，重点服务亚太地区。整个北斗建设过程分成了三步走策略，对应北斗一号、二号和三号系统。其中，一号主要为试验系统；二号为区域服务系统；三号为最终定型的全球服务并带有区域增强的系统。
　　北斗三号系统的30颗卫星包括3颗为GEO（静止地球同步轨道）卫星，3颗为IGSO（倾斜地球同步轨道）卫星，24颗为MEO（中远地球轨道）卫星，是人类现有导航卫星系统中最独特创新的设计，能通过高轨卫星导航和短报文功能重点为亚太地区提供更高质量的服务。
　　三、天问1号是人类探索火星60年历史上复杂度最高的一次
　　火星不仅是人类研究行星科学和太阳系演化史的核心参照，也是人类未来走向深空的突破目标。中国航天正式启动了行星探测计划天问。执行第一站任务的就是去往火星的天问一号。2020年7月23日，天问一号搭乘长征五号遥四火箭，从文昌航天发射场成功升空，开启前往火星数亿千米的旅程。
　　天问一号这次任务中挑战在火星绕（环绕）、着（降落软着陆）、巡（移动巡视）三大工程目标。组合体携带13项科学仪器，计划对火星进行全方位研究，是近几十年来人类火星探测技术复杂度之最，将打破人类探测火星新纪录。
　　2021年11月8日，天问一号环绕器成功实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，开展火星全球遥感探测。截至2022年2月4日，天问一号在轨运行561天，天问一号从火星祝贺北京冬奥会盛大开幕。
　　天问1号火星探测器由1。3吨的着陆与巡视器总重以及1。2吨的环绕器组成，加上2。5吨的推进剂，所以天问1号探测器总重达到了5吨，最重要的是，有重240千克的巡视器（火星车），这要求着陆器在着陆过程中一定要小心再小心，对着陆过程要求非常严格，这是当初的海盗1号在着陆过程中没有经历过的，两者在技术上也是无法比较的，超高难度的绕落巡一步到位，天问1号的任务是人类探索火星60年历史上复杂度最高的一次。
　　四、全天时、全天候和全球范围的高分辨率对地观测系统。
　　地球原本仅有一颗天然卫星，进入航天时代后，人类发射了上万颗人造卫星，并通过这些卫星来了解地球的方方面面。高分辨率对地观测系统，是我国中长期科学和技术发展规划纲要提出的重大专项之一，主要依靠卫星系统实现全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力。
　　2020年12月6日，中国发射高分十四号卫星，从2013年4月26日发射高分一号至今，中国在7年内发射了十四个系列、二十余颗卫星组成高分卫星网络，它们分别分布在地球静止轨道和太阳同步轨道。历时七年的高分卫星专项系统建设成功收官，几乎覆盖了航天领域所有对地观测方式，为我国长期稳定地获得高分辨率全球遥感信息提供重要保障，战略意义明显。
　　五、胖五火箭成为是中国最强大的重型任务运载火箭
　　长征五号是中国最强大的重型任务运载火箭。它将长征火箭家族近地轨道运力上限从8吨级提到25吨以上，能将东方红五号平台这类大型载荷发射到高轨，能执行大型月球探测和火星探测任务等，是一个通用化、系列化、组合化的大型运载火箭平台。
　　长征五号要专门定制一个型号，负责实施近地轨道2025吨级重载任务，这就是长征五号B运载火箭。相较于长征五号，它采取一级半的矮胖紧实布局，采用更大的整流罩，重点服务于天宫空间站核心舱和实验舱。2020年5月5日，长征五号B运载火箭在文昌航天发射场成功首飞，为2021年全面开启天宫空间站建设创造了条件。
　　六、神舟飞船是世界最先进的新一代载人飞船
　　神舟飞船是载人航天工程的功勋飞船，采用三舱式（推进舱、轨道舱和返回舱）构型。中国航天人通过11次任务成功掌握了载人航天的各项核心技术。2020年5月5日，新载人飞船试验船随着长征五号B火箭成功首飞。它采用最新的两舱式（推进舱、返回舱）布局，效率更高，技术更先进，容量更大、最多能搭载7名航天员、拥有较强载货能力，在太空中使用寿命更长。
　　通过模块化和通用化设计，它可以通过更换隔热模块实现多次低成本重复使用。群伞气囊缓冲设计，也使得回收过程舒适性和安全性大幅提升。为适应不同任务需求，新载人飞船试验船设计了大、小两个版本。
　　飞船整体隔热能力大幅提升，足以适应包括载人登月在内的载人深空探测计划。这些优势远远超过了神舟飞船的核心指标，也使得新载人飞船成为目前世界最先进的新一代载人飞船之一。
　　七、长征八号火箭创搭载发射22颗卫星最高记录
　　2020年12月成功首飞的长征八号是我国新一代主力中型运载火箭，填补了我国太阳同步轨道运载能力3至4。5吨的空白，可以承担80以上的中低轨发射任务。长八遥二火箭此次发射，是型号不带助推器的新构型首飞。长征八号遥二火箭是一发共享火箭，其搭载发射的22颗卫星，分别来自7家研制单位。
　　2020年12月22日，长征八号在文昌航天发射场成功首飞。它主要依托长征七号和长征三号甲系列火箭技术，取长补短，采用模块化设计理念，使用更加环保高效的液氧液氢和液氧煤油推进剂组合，定位于中型载荷发射。在运力方面，重点针对这两种轨道实现不低于4。5吨的发射能力。长征八号将在未来逐渐验证火箭可回收技术，并通过高可靠性、通用化、准备周期短、发射频率高等设计，集中于高性价比的商业载荷发射任务，是长征火箭家族图谱的重要支撑力量。
　　八、长征十一号火箭综合性能指标达到国际先进水平
　　长征十一号火箭突破了多项关键技术，运载能力和适应能力强，火箭规模和起飞推力大，测试发射快速，操作使用简便，一体化、集成化、智能化程度高，综合性能指标达到国际先进水平，可与全球主流固体运载火箭相媲美，对于完善中国航天运输系统体系，提升快速进入空间能力具有重要意义。长征十一号运载火箭的首飞成功是中国首次实现固体运载火箭一箭多星发射，意味着未来中国能在24小时内实现卫星快速发射。长征十一号是继快舟一号固体运载火箭发射成功后中国又一种成功发射卫星的固体运载火箭。长征十一号运载火箭的发射成功，标志着中国在固体运载火箭领域关键技术上取得重大突破，对于完善中国运载火箭型谱、提升进入空间能力，具有重要意义。
　　长征十一号火箭可满足不同任务载荷、不同轨道的多样化发射需求，有力地促进了中国小卫星的规模化发展与应用。
　　它的绝活在于能以很低成本执行小型载荷的一箭多星任务，并能够适用于各种陆地固定发射场、移动发射场和海上发射场等环境。2020年，长征十一号在酒泉、西昌、黄海（移动平台）均进行了发射，其中依托海上平台为第二次发射，实现了一箭九星的壮举。之前长征十一号火箭共计发射十一次，成功了十一次！
　　九、嫦娥探月工程持续突破探月记录
　　嫦娥系列月球任务，不仅以非常浪漫的嫦娥（轨道器和着陆器）、玉兔（巡视器）、鹊桥（嫦娥四号中继星）和广寒宫（嫦娥三号着陆地）等大家耳熟能详的名字而著名，还以它们不断实现的新纪录而广受国际科研界关注。
　　嫦娥三号在2013年着陆月球，至今保持一定程度的工作状态。2019年初，嫦娥四号和玉兔二号着陆月球背面，一直正常工作至今，完成了超过25个月球日夜（月球的一天约为地球上的28天）的工作。不仅如此，她们是人类唯一着陆月球背后的着陆器和巡视器。玉兔二号行驶距离超过600米，服务于它们的中继卫星鹊桥号也一直保持良好的工作状态。
　　嫦娥探月工程取得了人类航天众多新纪录，而这些记录每天都在更新。2022年2月15日，中国首次地外天体采样返回的嫦娥五号任务再出新成果：中国科学家基于嫦娥五号采自月球的样品，研究建立起新的更精确的月球年代函数模型，将为月球和行星科学研究提供更精确的时间标尺。嫦娥五号任务是探月工程的第六次任务，也是中国航天迄今为止最复杂、难度最大的任务之一。其有着非常重要的意义实现中国开展航天活动以来的四个首次：首次在月球表面自动采样；首次从月面起飞；首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接；首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。
　　十、谷神星一号商业火箭中国商业航天又一次重大突破
　　中国的谷神星一号商业火箭转运发射车具备较好的环境温度控制、机动转场运输、快速起竖发射等功能，可进一步降低对发射区射前保障要求，将发射准备时间由4小时大幅压缩至1小时。谷神星一号运载火箭是星河动力航天自主研制的四级轻型商业运载火箭，一、二、三级采用固体动力，四级采用轨控和姿控一体化液体动力。火箭直径1。4米，全长约20米，起飞重量约33吨，500公里太阳同步轨道最大运力300公斤。
　　星河动力实施的首次发射任务，是中国民营商业火箭首次进入500km太阳同步轨道，是中国商业航天的又一次重大突破。除本次发射的谷神星一号运载火箭外，星河动力瞄准填补国内空白，自主研制的更大规模的中型重复使用液氧煤油运载火箭智神星一号将于年内完成40吨级主发动机的全系统地面热试车，从而进一步加快构建固液组合、高低搭配、远近衔接的运载火箭商业型谱。
　　2022年，星河动力航天计划完成5次商业发射任务交付，为卫星客户提供高可靠、定制化的发射服务，同时进一步加快中大型可重复使用运载火箭智神星一号的研制进程。
　　十一、中国大型航天器回收主要技术指标达到国际先进水平
　　中国之前曾经回收过3。5吨的神舟飞船载人舱。比如航天五院508所验证关键技术，可将我国航天器回收重量推至7吨以上。这与508所成功研制出大型群伞系统和大载重着陆缓冲系统密不可分。该所采用直升机外挂投放7吨级模型的方式，成功进行我国首次大型群伞系统及大载重着陆缓冲系统空投试验。值得一提的是，中国多项大型航天器回收领域主要技术指标达到国际先进水平。
　　回收航天器，再入返回时的初级减速主要靠减速伞。有别于神舟飞船的单伞系统，全新研制的减速伞是群伞系统，由2顶减速伞、3顶主伞组成。减速伞的承载能力、伞型设计大幅优化；主伞则保证了各伞之间充气的一致同步。该群伞系统多级收口与展开，有效降低了开伞载荷。着陆回收阶段，大载重航天器无损着陆回收对着陆缓冲系统要求甚高。值得一提的是，中国的508所科研团队攻克了多气囊组合缓冲动力学建模与仿真等多项关键技术；着陆缓冲过程时间极短，又研制了高灵敏度着陆敏感器，解决了快速响应着陆缓冲控制问题。最终保证系统可靠工作，返回舱着陆稳定。
　　十二、天上有宫阙意味着中国正式进入空间站时代
　　2021年4月29日，中国空间站天和核心舱成功发射升空。随后，它先后与天舟二号和三号货运飞船、神舟十二号和十三号载人飞船对接，共计6名航天员先后入驻，标志着中国航天正式进入空间站时代。按照预定计划，天宫空间站还会在2022年迎来两个实验舱和数次天舟神舟对接任务，从而完成全部建设。
　　2021年6月17日，神舟十二号载人航天飞船成功发射，并与天和核心舱成功完成对接。意味着中国的载人航天项目正式迈入三步走的最后阶段实现太空长期驻守。更重要的是，中国的载人航天飞船也终于脱离试验阶段，开始实现太空往返常态化。中国正式进入太空站时代！值得一提的是，20年前，美国拒绝中国参与国际空间站；20年后，中国建成了自己的空间站。
　　中国作为天宫的主人，中国可以接纳十几个国家的合作申请。天宫空间站，不仅工程意义显著，对于提升我国整体科学技术水平有着重要意义。
　　值得一提的是，中国天宫空间站的航天员们已经实现了四次高难度的出舱行走，每次持续时间68小时，远长于2008年神舟七号实现的20分钟出舱行走突破。且王亚平也迈出了中国女性进入太空的第一步。
　　十三、中国科学家在磁性芯片高精度检测领域取得新突破
　　磁性芯片生产过程中的磁性薄膜检测这一关键技术，属于中国长期被发达国家卡脖子的技术。磁性芯片生产过程中，需将纳米磁性薄膜均匀铺在晶圆（制作硅半导体集成电路所用的衬底）上，因此，检测薄膜的平整度尤为关键。
　　中国航集成电路学院科研人员利用其研发的晶圆级磁光克尔测试仪，通过微小的磁性针尖在在5个原子层厚的纳米磁性薄膜上写下100年，中国‘芯，庆祝中国共产党建党100年。北航集成电路学院科研团队研发的晶圆级磁光克尔测试仪，对比国外同类设备，这台仪器在测试精度和速度等方面进行了技术革新，实现了自主创新突破。
　　十四、中国初步掌握火箭长筒段研制核心技术
　　2021年2月，中国首个3。35米直径火箭长筒段贮箱在八院800所问世，经过各项检测和强度试验考核合格，基本具备工程应用条件。该贮箱采用了5米级长筒段，首次实现了国内近2米级筒段向5米级筒段的重大跨越，标志着中国已初步掌握长筒段研制核心技术，火箭在高质量、高效率、低成本研制上又取得重大突破。
　　值得一提的是，长筒段将现有多个筒段整合为一，有效提高了火箭结构的可靠性。尤为重要的是，生产效率可提高30以上，研制成本可降低20以上。
　　十五、祝融号火星车成功地降落在火星北半球的乌托邦平原南部
　　2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功地降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现了中国航天史无前例的重大突破：天问一号，成为中国首颗人造火星卫星；祝融号，成为中国首个火星巡视器（火星车）。
　　祝融，源于中国古老神话中火神的名称，成功踏上了火星！祝融号已经超出了预定的三个月工作时间，仍在火星正常工作。它已经行驶了超过1400米，可以说每一步都是中国航天在火星探测史上的新纪录。祝融号也在源源不断向地球发送揭示火星奥秘的各类科研数据，还成为了国际科研合作的典范，与欧空局火星快车任务进行在轨通信中继测试，实现了中欧在火星的太空握手。
　　十六、羲和号升空意味着中国迈入探日时代
　　2021年10月14日，中国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星羲和号。它的重要使命是研究人类这唯一可以依靠的宝贵恒星太阳，深入了解它的磁场起源和演化、高能粒子的加速和传播等重要物理过程，让中国正式迈入探日时代。
　　羲和是中国古代神话中太阳神之母的名字，用这个如此特殊的名称形容一个探求太阳起源的卫星可谓浪漫无比。除此之外，另一太阳神话的主角夸父也在酝酿之中，它将是个24小时面对太阳的太阳天文台，为我们揭示太阳的一举一动。羲和探日，夸父追日，成为中国航天对太阳研究过程中撰写的新神话。
　　十七、中国长征火箭系列突破了人类史上最高火箭发射纪录
　　2021年，中国火箭共计实现了55次发射，不仅位列世界第一，也助力人类航天突破了史上最高火箭发射纪录。其中，长征系列火箭发射次数突破400，全年实施48箭、103颗航天器，发射任务创年度新纪录。长征系列运载火箭，从第1枚到第100枚，用了37年；到第200枚，又用了7年；到第300枚，用了4年多；而到第400枚，仅用了2年多。在2021年的密集发射任务中，两次发射最短间隔仅4个多小时，更是实现了7天内密集实施4次任务的连战连捷。随着数量的快速提升，所发射的载荷质量和数量也在攀升，无疑这些都是中国航天突飞猛进的最直接证明。
　　十八、中国天链系统综合性能超过同类日本卫星产品
　　自中国意识到天地通信能力改善后，开始加快研发数据中继卫星，到2013年6月20日，当时中国的天地通信能力就已经得到大幅度提升，女航天员王亚平给全国学生通过直播的方式，进行长达51分钟的太空授课，如今中国空间站又在2021年12月9日，进行了天宫课堂首次太空授课活动，所有一切变化的背后，是因为中国拥有了天链中继卫星。值得一提的是，中国发射了天链一号05星，标志着第一代数据中继卫星发射计划圆满结束，天链一号一共由5颗卫星组网，是在921载人航天工程启动后，开始着手建设的，主要就是解决测控网对地轨道载人飞船通信覆盖率低的问题，而且天链一号卫星，特别是在综合性能上还超过同类日本卫星产品，赢得了国际上的高度认可。
　　中国的中继卫星通信系统其名为天链。经过了若干年的建设，天链一号系统终于在2021年7月6日正式收官。与此同时，天链二号系统也已经陆续发星，并在此前基础上进行一系列的升级。
　　十九、中国的超声速民机的核心关键技术呈加速度
　　绿色超声速民机设计技术之前入选中国科协正式发布的2019年20个重大科学问题和工程技术难题之中。中国航空研究院前沿技术研究部副总工程师透露，中国已突破了音爆高精准度预测、低阻力低音爆设计等绿色超声速民机的核心关键技术。值得一提的是，现代民机是典型的高科技、高附加值产品，是一个国家科技、经济、工业等综合实力的集中体现。
　　尽管中国在超声速民机领域起步较晚，但中国近年来随着科研投入的不断加大和科研团队的刻苦攻关，中国已经初步形成了对航空发达国家快速追赶的态势，尤其是突破了音爆高精准度预测、低阻力低音爆设计等绿色超声速民机的核心关键技术。
　　二十、中国成功攻克材料和航空发动机热障涂层两大核心技术
　　中国之前成功攻克了材料和航空发动机热障涂层两大重要难题，中国研发出航空发动机材料且在抗高温、抗腐蚀等方面已经达到世界顶级水平。中国研制出来的新材料的强度比现有超强镁合金晶体材料高出10倍以上，变形能力比镁基金属玻璃高出2倍。
　　中国南京理工大学材料评价与设计教育部工程研究中心陈光教授团队，在新型航空航天材料钛铝合金方面取得重大跨越性突破。所制备的PSTTiAl单晶实现了高强高塑的优异结合，其最小蠕变速率和持久寿命均优于已经成功应用于GEnx发动机的Ti48Al2Cr2Nb（4822）合金1到2个数量级。
　　据悉经过科学家不懈努力，中国在航空发动机热障涂层问题上取得关键技术进步，较好的解决了改善抗CMAS腐蚀性能、控制TGO的生长、改善抗烧结性和改善YSZ面层应变容限等四个关键问题。这些问题的有效解决，将有利于中国航空发动机寿命的大大提高。中国已经找到了满足更高的发动机出口温度的热障涂层关键技术环节，开始瞄准具备更低热导率的顶层陶瓷层，开发出陶瓷基复合材料热障涂层和新型低热导率热障涂层。