开启中国认识宇宙的新篇章——空间科学战略性先导科技专项及进展

"空间科学战略性先导科技专项"于2011年1月由中科院立项,致力于在最具优势和最具重大科学发现潜力的科学热点领域,通过自主和国际合作科学卫星计划,实现科学上的重大创新突破,带动相关高技术的跨越式发展,发挥空间科学在国家发展中的重要战略作用。文章介绍了该专项的背景、实施目标、研究内容、进展及未来展望。     

我国空间科学卫星任务国际合作管理实践与思考——以中国科学院空间科学战略性先导科技专项为例

国际合作是空间科学发展的客观需要,也是我国走近世界空间科学舞台中央的必由之路。中国科学院空间科学战略性先导科技专项(以下简称"空间科学先导专项")的空间科学卫星系列任务在全生命周期的创新发展链条上开展了全面、广泛、全方位、多层次的实质性国际合作,合作伙伴涉及欧洲空间局、欧洲主要航天国家,以及美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、日本、新加坡等。空间科学先导专项通过建立双边战略研讨机制、共建国际研究机构,促进国际交流与合作,深化任务的国际论证,以及优选先进的科学探测仪器,确保科学目标的原创性和重大性。通过加强合作任务的工程管理和科学管理,实行"项目双首席科学家"和"载荷科学家"模式,促进重大成果产出。文章梳理了空间科学卫星系列任务的国际合作情况,重点阐述对不同层级国际合作的管理实践,对事关国际合作成败的常见问题进行思考并提出了对策建议,力求为后续国际合作任务管理提供重要参考。     

打通空间科学发展“最后一公里”——国家自然科学基金资助空间科学回眸与展望

全面加强基础科学研究，尽快实现更多“从0到1”的突破，是新时代建设世界科技强国的重大战略需求。国家自然科学基金作为我国基础研究资助的主渠道，一直对空间科学领域基础前沿和重大科学问题的突破口重点关注，开展相关学科发展战略研究，梳理关键科学问题，明确优先发展方向；并通过重大、重点、面上、青年等项目及重大科研仪器设备研制等多种方式，予以持续稳定资助，支持我国空间科学工作者产出了一批有重要国际影响的原创成果。面向未来，结合国家自然科学基金委员会全面推进实施国家自然科学基金改革，加强顶层设计和前瞻布局，重点关注我国重大空间科学任务的科学应用，以打通空间科学发展的“最后一公里”。特别是支持我国科学家利用科学卫星、深空探测器和空间站平台获取的第一手科学数据开展前沿研究，持续产出系列里程碑式的科学突破，并成为建成航天强国和科技强国的先行标志性成果。     

空间科学突破的前瞻和中国的贡献

空间科学是依托航天器平台研究宏观和微观世界的前沿交叉学科，自20世纪60年代以来在基础科学前沿催生了诸多诺贝尔奖级的重大发现和原创科学成果，突破了人类对自然世界的认知边界，不断拓展人类知识图谱。进入21世纪，在新一轮科技革命孕育爆发之际，空间科学也进入了革命性突破的新时代。文章回顾了近10年来国际空间科学重大进展，结合世界空间科学前沿发展态势及主要航天国家和地区空间科学任务的未来规划布局，对未来10—15年空间科学的可能突破领域进行了研判和分析，指出基于重大科学目标的系列空间科学任务，极端条件下的物理规律、中低频引力波、宇宙黑暗时代和黎明时代、太阳活动爆发机制、日地系统多圈层耦合、太阳系地外生命指征、系外行星探寻等学科前沿有望取得重大科学进展。我国正在加快建设航天强国和科技强国，空间科学领域正在奋起直追，围绕极端宇宙、时空涟漪、日地全景和宜居行星等科学主题开展前沿探索，有望在这一轮探索宇宙奥秘的世界竞技舞台上取得优异成绩，贡献中国智慧、作出中国贡献。     

发展空间科学是建设世界科技强国的重要途径

习近平总书记在2016年提出了建设世界科技强国"三步走"的战略,为我们设立了宏伟的目标。要想实现这个目标,我们国家在前沿基础研究领域就必须加大投入,实现重大突破。长期以来,作为发展中国家,我国在空间科技领域的投入,大都用于应用卫星,比如气象卫星、通信卫星等,而在空间科学卫星领域少有投入。纵观世界科技发展,重大基础前沿的突破逐渐依赖于国家重大科技工程,其一是建设地面大科学装置,如加速器、大型天文望远镜等;其二就是在空间科学领域里的投入,发射科学卫星。1957年以来美国等航天强国在空间科学领域里多次获得诺贝尔奖就充分说明了这一领域在实现基础前沿领域重大突破的作用。由此可见,发展空间科学是建设世界科技强国的一个非常重要的方面和实现途径。     

空间科学——我国创新驱动发展的重要阵地

文章概述了空间科学与空间科学卫星的特点,具体阐述了其在科学上的前沿性,在空间技术和相关高技术上的带动性,以及对国家政治、外交、国防和社会发展的重要作用,介绍了中科院正在实施的空间科学先导专项在科学前沿、技术带动和国际影响方面预计的成果产出,并对其后续发展提出了建议。     

地球大数据科学工程

大数据是知识经济时代的战略高地,是国家和全球的新型战略资源。作为大数据重要组成部分的地球大数据,正成为地球科学的一个新的前沿领域,在推动地球科学的深度发展以及重大科学发现上意义重大。文章在分析地球大数据特点的基础上,介绍了正在开展的中国科学院战略性先导科技专项"地球大数据科学工程",剖析了专项目标、科学内涵,并对地球大数据促进联合国可持续发展目标实现进行了分析。地球大数据科学工程集成地球科学、信息科学、空间科技等领域交叉融合前沿科学技术,为地球大数据服务地球科学发展带来新的前景。     

空间科学对国家科技、经济与社会发展的作用

1957年,前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星,标志着人类进入空间时代。空间时代的到来使人类有能力突破大气层的干扰与屏障,以全新的角度探索和研究宇宙空间。近60年来,通过空间科学探测与研究,人类关于宇宙的教科书不断被改写,重大科学发现与突破不断涌现,彻底改变了人类对宇宙和自然的认识;同时,通过空间科学卫星计划,带动了航天技术和相关技术的革命性进展,开辟了多项新的技术与产业领域,激励和鼓舞了数代年轻人追寻科技梦想。空间科学被公认为是"财富的发电机"、"创新的驱动器"和"新理论新知识的源泉",是各科技强国竞相发展、寻求革命性突破的领域,对国家发展具有重要的战略作用。     

空间科学先导专项

正空间科学具有前沿性、带动性、拓展性和发展的紧迫性,对我国实施创新驱动发展战略具有十分重大的意义。空间科学先导专项是国务院2010年批准的"创新2020"A类先导专项之一,2011年1月11日正式启动。专项的"十二五"总目标是在最具优势和最具重大科学发现潜力的科学热点领域,通过自主和国际合作科学卫星计划,实现科学上的重大创新突破,带动相关高     

国际空间科学发展态势研究与思考

文章系统梳理和分析了新世纪以来世界主要国家空间科学发展战略和行动计划,客观呈现世界空间科技能力布局现状,并基于文献计量学方法对空间科学任务产出进行了定量评估,全面描绘了国际空间科学领域聚焦重大基础和前沿问题蓬勃发展的整体趋势,并通过大量客观数据揭示中国空间科学研究有基础、有潜力、快速发展的整体态势,同时指出中国空间科学任务严重缺失、尚需全面规划大力发展的现状,为我国空间科学发展战略研究与规划工作提供了丰富的视角和情报信息。     

世界主要空间国家空间科学发展态势综述

文章从发展战略、发展规划、经费投入、计划任务等几个方面,对美、欧、俄、日、印等几个主要空间国家(组织)的空间科学发展战略和计划进行了调研,分析归纳了国际空间科学发展战略的特点,以期为我国制定和实施可持续发展的空间科学发展战略与计划提供参考。     

关于空间科学发展的一些思考

空间科学是利用空间飞行器探索宇宙和自然规律,开展特殊实验的大规模科学活动,为当代科学发展作出了重大贡献。文章概述了国际空间科学的重大突破,分析了空间科学、载人探索活动的发展脉络和新趋势,回顾了我国空间科学近20年来的发展成就,总结了存在的问题和差距,强调空间科学的战略地位及其对我国科技、航天和国家长远发展的重要性。加大对空间科学的投入、制定国家空间科学规划和建立稳定预算制度是我国空间科学长期稳定发展的保证。建议充分利用科学气球、探空火箭等各种途径夯实研究基础,加强理论与实验技术相结合,培养大批高素质科学家,深化国际合作,完善科学任务管理模式等,走出中国特色的空间科学创新发展道路。     

发展空间科学卫星系列就是新时期的“两弹一星”任务

很长一段时期以来,我国科技界反复讨论的一个问题就是如何提出像20世纪60年代"两弹一星"任务一样的重大科技项目,并希望借此再次推动国家科技的快速发展。然而,尽管这十余年来提出了很多重大科技任务,但总觉得无法与当时改变了中国政治、国防和科技地位的"两弹一星"任务相比。"两弹一星"任务创造的辉煌仍然闪耀在我们心中,任何形式的重大项目都无法替代其光芒。文章从国家重大需求在20世纪60年代和在新时期的变化为切入点,分析在建设世界科技强国的征程中,我们国家最迫切的科技需求是什么,进而指出发展空间科学卫星系列能够在其中起到的不可替代的作用,从而得出发展空间科学卫星系列就是新时期的"两弹一星"任务的结论。     

2016-2030年中国空间科学发展规划建议

半个世纪以来,空间科学不仅极大拓展了人类的认知领域,改变了人类对自然与自身的认识,而且牵引和带动了航天和相关高技术的快速发展,为国家安全、科技进步提供了支撑和保障,同时通过大批创造性的发明和技术应用,为国家经济社会发展、人类生活质量改善提供了源源不断的创新活力。在分析国内空间科学发展现状的基础上,文章阐述了我国2016—2030年空间科学拟研究的前沿科学问题,提出了我国至2030年空间科学发展战略目标、空间科学计划及所包含的科学卫星任务,并探讨了支撑和保障空间科学发展所需的技术手段与能力。希望通过系列空间科学计划与任务的实施,为我国经济社会发展和人类文明进步做出应有的贡献。     

空间科学任务的全价值链管理和产出评估

空间科学任务与其他航天任务的根本不同在于其产出。如果说应用类航天任务的产出是应用和服务,如通信、电视广播、导航、气象预报、海洋预报,资源勘察,以及土地规划和利用等,那么空间科学任务的产出则是对太空和宇宙的新发现和对其自然规律的新认识,以及由此形成的新的科学知识。因此,判断一个空间科学任务是否成功的核心要素是其是否有相应的科学产出。文章以科学产出最大化为牵引,从规划论证到产出评估的空间科学任务全生命周期的角度,对每一个任务阶段和节点,提炼出了相应的管理要求和措施,特别是对如何实施科学产出的评估提出了3条具体建议。     

微重力科学实验卫星——“实践十号”

北京时间2016年4月6日1时38分04秒,酒泉卫星发射中心,"长征"二号丁运载火箭成功发射,在559秒后将中国科学卫星系列第二颗星——"实践十号"返回式科学实验卫星送入高度约250 km的圆轨道,卫星发射取得圆满成功。"实践十号"卫星在太空运行15天,装载着19项科学设施,共28项实验。实验内容涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射生物效应、重力生物学效应和空间生物技术6大方向。卫星的返回舱装载着全部9项生物学设备以及空间材料科学多功位炉和流体物理中的输运系数测量装置;而留轨舱中装载着其他8项微重力科学设施。     

空间科学强国指标体系研究及其启示

航天科技成就是国家科技水平和科技能力的重要标志。当前我国空间技术领域发展最好，空间应用领域有待加强，空间科学领域相对最弱；建设空间科学强国、破解航天强国“短板”的国家重大战略需求极其迫切。文章阐明了空间科学强国的内涵，首次给出了空间科学强国的三级指标体系。以此为基础，剖析了我国空间科学在世界上所处的位置，明确了主要的差距所在，提出了未来的发展建议。文章虽然利用构建的空间科学强国指标体系给出了我国空间科学世界第三的国别排序，但不应过度解读；相反，应以缩小差距乃至领先世界为目标，在未来15—30年的有限时间窗口期内，通过国家空间科学投入双15%占比的增长引爆空间科学原创力，加速空间科学发展，以期使发达的空间科学及其重大原创突破成为21世纪中叶我国航天强国、科技强国建成的先行标志。