火箭复用、冰巨星探测、太空计算……2024年宇航领域有哪些科学问题？｜科技观察

封面新闻记者 边雪

作为当今世界最具挑战性和广泛带动性的高科技领域之一，航天是当之无愧的新知生产力代表，无论是航天技术发展中蕴含的科研精神，还是筑梦苍穹的不懈勇气，始终激励着国人对未知宇宙的探索。

“嫦娥”揽月、“祝融”探火、太空安家，中国航天60多年步履不停地逐梦星辰大海。

4月24日是第九个“中国航天日”，2024年中国航天大会开幕。受中国宇航学会和中国航天大会学术委员会委托，中国科学院院士、中国航天科技集团有限公司研究发展部部长王巍发布了2024年宇航领域科学问题和技术难题。

中国航天大会主论坛。（图源网络）

此次发布的科学问题和技术难题共10项，分别是地外资源利用的重力场效应问题、地外天体介观尺度动力学问题、空间带电粒子操控机理与方法、面向载人深空探测的火星二氧化碳原位利用技术、冰巨星探测任务设计与关键技术、月基平方公里射电天文天线阵列建造技术、太空计算中心构建及运行技术、小天体探测与开发的智能柔性附着技术、航天遥感大模型的产业化应用技术、重复使用火箭复用快速评估验证技术。

王巍表示，航天科技工作者应自觉肩负起神圣使命和历史责任，以颠覆性技术和前沿技术发展推动新产业、新动能等新质生产力的发展，加快实现高水平科技自立自强。

此次发布是继2020年中国航天大会首次发布宇航领域科学问题和技术难题以来的第五次发布活动。5年来，相关问题研究助推了科研项目的立项与实施，对于布局航天前沿科技发展方向，打造原创技术策源地都具有重要意义。

“随着问题难题的征集和发布，如何使宇航领域基础研究与应用研究相互促进，激起创新之火，开好科技之花，结出产业之果，已经成为这项活动的首要议题。”王巍告诉封面新闻记者，中国宇航学会后续将采用问题难题与重要进展隔年发布的方式，轮流对外发布，以此推动宇航领域新概念技术、颠覆性技术的研究与储备，强化协同创新机制，打造科技创新链条，助推宇航领域高水平科技创新与发展。

具体问题都有哪些呢？

1、地外资源利用的重力场效应问题

地外资源是未来深空探测的重要目标，重力场效应涉及地外资源的探-运-汇-采-选-冶等各个环节，是深空领域亟待解决的重要科技问题。因此开展地外资源利用中的重力场效应研究，取得理论研究与技术创新突破，对引领宇航领域高新技术快速发展具有重要意义。

2、地外天体介观尺度动力学问题

地外环境下亚微米到亚毫米介观尺度颗粒物多相复杂物理系统的运动和相互作用十分复杂，其动力学机理是揭示太阳系形成演化、地外资源赋存规律与星表物质接触相应机制的重大科学问题。对突破行星形成理论屏障、评估地外物质资源经济价值、发展星表资源探测与开发装备技术具有重要意义。

3、空间带电粒子操控机理与方法

地外空间中存在大量携带能量和多维信息的带电粒子，对宇航活动造成干扰与损伤效应，同时也蕴含研究与利用价值。深入研究在复杂空间环境下宽能谱带电粒子群的操控机理与方法，对提高极端服役环境下宇航活动的安全性、开发和利用空间带电粒子资源具有重要意义。

4、面向载人深空探测的火星二氧化碳原位利用技术

火星二氧化碳原位利用技术是通过捕集火星大气中高浓度的二氧化碳，将其转化为能源供给、资源开发、农业生产等方面所需关键原料的技术。该技术的突破将有效降低火星生存与探索活动对地球补给的依赖，有力支撑地外载人探测和未来太空移民等深空探测任务的可持续性发展。

5、冰巨星探测任务设计与关键技术

在太阳系中，天王星和海王星均是典型的冰巨星，是一种主要由氧、碳、氮、硫等组成的巨行星。通过一次任务实现冰巨星环绕、大气进入以及对其卫星的探测，需要开展可达30个天文单位距离并支持长期观测的飞行器技术研究，突破极远距离飞行器智能自主、高效能源与推进、测控通信等技术，有望获得天体起源、生命起源相关的重要科学发现。

6、月基平方公里射电天文天线阵列建造技术

在月球背面建设平方公里级分布式射电望远镜天线阵列，其关键技术涉及地月运输、月面建造、数据回传、极端环境等一系列复杂的宇航系统工程难题，可有力支撑我国月球科考站建设。研究成果可填补地基30MHz以下波段天文观测的技术空白，有可能在宇宙学和太阳系外行星领域作出重要探索发现。

7、太空计算中心构建及运行技术

太空计算中心构建及运行技术是通过太空太阳能提供能源，常态化提供“天数天算”“地数天算”天地一体化算力服务空间计算中心的关键技术。该技术的突破将推动实现和发挥太空太阳能电站和太空计算中心“算电一体”的绿色能源优势，以及发挥空间计算中心广域泛在接入提供服务的优势，深入优化国家基础算力设施和能源布局，有力支撑太空科技产业的开拓和发展。

8、小天体探测与开发的智能柔性附着技术

实现弱引力表面稳健附着是开展小天体原位探测与资源开发的重要前提，也是国际宇航领域面临的重大难题。发展高自主、高可靠的智能柔性附着技术，推动小天体着陆模式从刚性到柔性的变革，实现智能柔性体自主稳健附着，对人类开展空间科学探索与地外资源利用具有重要意义。

9、航天遥感大模型的产业化应用技术

航天遥感大模型的发展让数字地球与现实世界的交融变得更为灵动智慧，其通用化感知信息表达、融合、交互与生成能力如何颠覆传统航天遥感应用模式，是航天遥感产业化发展面临的技术难题，其规模化应用对航天遥感新质生产力打造、天地一体化信息全时全域全息服务能力构建以及航天产业智能化升级具有重要意义。

10、重复使用火箭复用快速评估验证技术

针对运载火箭贮箱、舱段、增压输送系统、电子及机电产品的可靠、高效、经济重复使用等问题，研究复用飞行载荷和环境条件对各类产品的影响；不同产品损伤模式及损伤程度对复用性能影响；突破火箭复用寿命消耗快速评估技术，形成运行中的寿命快速评估准则和流程，确保复用可靠性，对提升我国火箭综合竞争能力有重要作用。