本題已收錄至知乎圓桌 ? 空間技術揭秘,更多與空間技術、航天工程的問題歡迎關注討論。


一、引子

先談點或許是題外話的引子。空間科學空間技術空間應用是三個有關係但又不一樣的概念。

空間應用的典型案例是全球衛星導航、氣象衛星、地球遙感衛星、通訊衛星;空間科學的典型例子是空間天文觀測、深空探測;而空間技術包括運載技術、衛星平台技術、常規的載荷技術等。一般來說,空間技術對空間科學與空間應用起到支撐作用,而空間應用、空間科學的需求又對空間技術的發展有驅動力和牽引力。

一般語境下,經常不加區分的用空間科學、空間技術、空間應用(比較少見)來指代整個航天[本來以為航天這個詞是沒有歧義的,然而這兩天在圓桌討論中發現其實不然,為了避免誤解,這裡再強調一遍,航天是空間(太空)活動,航空是天上(特指大氣層以內)的活動]領域的研究活動。我們認為,純粹的技術工作一般很難實現合作,特別是對於中國這樣一個大國來說。中國是大國,技術要做到全面,所以別人有的技術我們也要有,如果沒有,不能指望通過純技術交流給學過來,而只能有償轉讓(買賣)或者自主研發出來。鑒於以上兩點(空間科學、技術、應用的模糊性;單純技術合作的限制),本回答將籠統的介紹幾個航天領域中的國際合作項目。二、正文航天領域的國際合作也可以套「南北對話」和「南南合作」。我們跟先進的國家和地球主要搞空間科學合作(能學東西就好啦),跟發展中國家和地球主要搞空間技術合作(能賣東西就好啦)。這個是我總結的,或許存在,或許不存在,有不同意見,歡迎在評論區討論。

2.1、空間科學合作

空間科學方面的合作,就我知道的來說,有政府機構間合作項目和研究機構間合作項目(研究者/課題組層面的合作就不列舉了)。

2.1.1、歐盟-中國科技部:H2020中的中國CFM

地平線2020(Horizon 2020)計劃是歐盟最新一輪的科技支持計劃(2014年到2020年),總預算高達800億歐元。其中,我國與歐盟達成了一項共同資助機制協議(Co-funding Mechanism),H2020的盤子中,有2億人民幣給中國的國際合作項目。H2020的申請指南中,有一些項目要求必須是國際合作項目,也就是單獨一個歐洲國家的機構是無法申請下來的,必須拉上跨國合作方(一般也是歐洲國家,比如德國DESY和法國IN2P3針對高能物理的合作項目,但英國么,就呵呵了),有了CFM,歐洲國家也可以拉上中國一起申請歐盟的預算。而對於與歐洲合作方一起申請預算的中方單位,我國科技部來撥預算。H2020涵蓋的方面很多,航天只是其中之一。與ESA(歐空局)不同,歐盟的H2020計劃看重的是空間應用和空間技術層面的,比如微小衛星技術的應用前景研究、小微企業進入航天領域的門檻降低、空間天氣預報、等等。參考:Horizon 2020

2.1.2、歐空局-中科院:SMILE衛星

前面提到的H2020中的CFM計劃是歐盟與中國科技部達成的政府間合作項目。歐空局ESA與中國科學院近期也達成了一項新的合作:歐空局宇宙願景(Cosmic Vision)S2 任務/中國科學院空間科學先導任務-SMILE科學衛星項目。SMILE全稱太陽風-磁層關聯探測器,將研究地球磁層與太陽風之間的關聯。歐方預計資助5300萬歐元,中方預計提供對等的資助額度。歐洲提供科學衛星的科學載荷,中方除了也提供載荷之外,預計還將提供衛星平台和運載。參考:Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link ExplorerESA Science Technology: ESA and Chinese Academy of Sciences to study SMILE as joint mission【中國科學報】中歐再聯手「微笑」看地球----中國科學院空間科學與應用研究中心

2.1.3、歐空局-科工局:MarcoPolo-2D計劃

歐空局和中國國家航天局(對外叫航天局,對內是科工局,隸屬工信部)的MarcoPolo-2D計劃,是一個面向小行星的採樣返回計劃。參加研究的科研機構有:英國Open大學、法國巴黎天文台、南希天文台、Grenoble大學、德國馬普所等歐洲機構,主要提供原位分析儀器和採樣儀器;中國空間技術研究院(航天五院)、錢學森空間技術實驗室、澳門科技大學、中國地質大學、北京理工大學、紫金山天文台、上海天文台、國家天文台等等國內研究機構,研究任務包括科學目標選取、飛行器軌道設計、閃亮登場的長征5號運載火箭、若干個測控站(喀什、佳木斯、阿根廷)、部分科學載荷研製等等。目前這個項目還在尋求正式立項的漫漫長路上摸索著前行。參考:

Marco Polo (spacecraft)

2.1.4、歐空局-科工局:雙星計劃

其實我國與ESA的合作早就有成功的先例。ESA和科工局的雙星計劃,是首個由中國科學家提出,並以中國為主的國際合作空間探測項目。該項目發射了兩顆衛星,一個繞地球赤道轉,一個繞地球子午圈轉(經過兩極),探測地磁場。歐空局提供了800萬歐元的資助。這個項目對我國的好處顯而易見,而歐洲也沒做虧本的買賣。此前,歐洲已經有了名為Cluster 2的空間探測項目,旨在研究太陽活動周期中地磁場的變化。歐方也視我們的兩顆衛星(兩個探測器)為Cluster 2項目已有星座的擴展,對其科學價值有顯著的提升。參考:Cluster II (spacecraft)Double Star (satellite)

2.1.4、XTP+LOFT=eXTP

前面提到的是政府機構之間的合作。此外,還有研究機構之間的合作項目。比如eXTP項目。本來,中科院空間科學先導項目中有一個高能物理研究所提出的X射線時變與偏振望遠鏡(XTP)項目,而ESA的Cosmic Vision計劃中曾經有一個叫做「大型X射線時變天文台」(LOFT)的項目,作為M3候選者,但歐洲這個項目沒能進入下一輪資助,但它巨大的探測器(10平方米)實在是太棒了,對於回答ESA在Cosmic Vision資助計劃中的問題「極端條件下的物質」太重要了,有希望驗證黑洞邊緣廣義相對論是否成立、研究中子星的物質狀態,所以讓這個探測器跟著整個項目流產實在可惜。於是歐洲的研究者就加入了我國的XTP項目,貢獻一個大型探測器,而XTP項目也強化成為了「強化XTP」項目(Enhanced XTP, eXTP)。參考:http://arxiv.org/abs/1607.08823

Mission overview

2.2、空間應用合作

而空間應用方面的合作,遠一些的,是中巴地球資源衛星CBERS,近的,有中國和白俄羅斯的通信衛星項目。中巴地球資源衛星的合作基礎是1984年兩國達成的科技合作意向。1988年,巴西與我國合作研究地球資源衛星。巴西通過合作,提高了衛星研製能力,我國則通過合作樹立了良好形象。今年(2016年)1月16日,我國為白俄羅斯成功發射了該國第一顆通信衛星——白俄羅斯通信衛星一號。雖然這個合作項目更多的是商業發射,是做買賣,但意義也不小。這是我國首次向歐洲國家提供衛星在軌交付服務,示範作用不言而喻。參考:我國成功發射白俄羅斯通信衛星一號----------------------------------------------------我入行航天時間不長,了解的東西也不多,有謬誤還望讀者指出,謝謝!


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