中美科技对比(一)航天领域_风闻
我心飞翔666-10-27 19:12
美国是全球第一大经济体、第一大科技强国。美国产业的全方位优势及能力十分突出,当今全球任何国家都很难全方位与之相比。没人否认的是,支撑美元霸权、军事霸权的是它的科技霸权。
从19世纪末开始,电力的发现和使用,白色家电的普及,汽车的普及,电视、手机、电脑的普及,能源、新材料、空间、生物等新技术,到现在火热的人工智能技术,无一不是美国主导。
美国共诞生超过 377多名诺贝尔奖获得者(不包括2023年),位居世界榜首!特别是上世纪 80年代以来,在自然科学领域(物理、化学、生物、医学),美国大学汇聚了全球70%以上的诺贝尔奖获得者,得奖人数远超世界其他国家的总和。世界综合水平前10的大学,美国占据7个。世界44%经常被引用的论文出自美国的大学。
大型运载火箭
美国土星五号,近地轨道运载能力119吨,1967年首飞。在全球现役的运载火箭中,美国的猎鹰系列重型运载火箭以高达63.8吨的运载能力位居榜首,德尔塔-4重型运载火箭运载能力为28.79吨,名列第二,我国2016年首飞的“胖五”运载能力25吨,排名全球第三,只相当于土星五号的五分之一。全球第一和第二的重型运载火箭均为美国出品,而且这两款火箭分别由SpaceX和波音IDS研发制造,这两家企业均为私营。
载人航天
1961年,美国人首次进入太空,至今有500多人进过太空。中国人2003年首次进入太空,至今有20人进过太空(包括刚进入太空的唐胜杰、江新林)。
美国在1973年到1974年间搭建完成“天空实验室”。由轨道工作舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“阿波罗”飞船5部分组成,每次3人轮换驻守,1979年7月结束任务,进入大气层烧毁。1998-2006年,与俄、欧、日、加、巴共同建造“国际空间站”。该站计划在2031年结束任务,残骸将沉入南太平洋的无人区。
2021年4月,中国空间站天和核心舱被送入太空,2022年12月,中国空间站搭建完成。由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、货运飞船、载人飞船五个模块组成,设计寿命为10年,长期驻留3人,最大可扩展为180吨级六舱组合体。
月球探测
1958年起至今,美国发射了约100多个月球探测器。1969年实现人类首次登月,现有12人次登陆月球。1971年7月,宇航员斯科特和欧文进行了航天史上首次有人驾驶的月球车行驶。两名宇航员驾驶4轮月球车,在崎岖不平的月球表面行驶了27.9千米,收集了77千克月岩样品。
2007年起至今,中国发射了5个月球探测器,嫦娥五号采集了1.73千克月壤,计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。
深空探测
美国发射探测器探测了太阳、地球外七大行星及卫星、彗星、小行星、还有3个矮行星。
1971年,美国“水手” 9号进入火星轨道,拍摄了火星表面照片,探测了火星大气层的压力、温度和磁场。1976年7月和9月“海盗”1号和“海盗”2号先后于在火星表面软着陆,对土壤进行了取样分析。1997年美国发射了探路者号着陆探测器,进行了火星软着陆并释放了火星车,随后又成功进行了火星探测漫游者号、机遇号和勇气号火星车的任务。
2021年5月,中国“祝融号”火星车成功着陆火星,2021年10月,中国成功发射首颗太阳探测卫星“羲和号”,2022年10月,先进天基太阳天文台卫星发射成功。
1990年,美国发射哈勃空间望远镜;1991年,发射康普顿伽玛射线太空望远镜;1999年,发射钱德拉X射线太空望远镜;2003年,发射斯皮策太空红外望远镜;2008年,发射费米伽玛射线太空望远镜;2009年,发射开普勒太空望远镜;2012年,发射NuSTAR核光谱望远镜阵列;2021年,发射韦伯太空望远镜。
中国的巡天空间望远镜预计将于2023-2024年发射。
美国宇航局近期四项深空探测任务进度:

喷气推进实验室中加紧组装的欧罗巴快船木卫二探测器

肯尼迪航天中心内静待装进猎鹰重型火箭整流罩中的灵神星探测器

在戈达德太空飞行中心里组装的罗曼空间望远镜

美国东部时间9月24日上午10时53分,飞行7年的冥王号探测器样本舱装载着小行星贝努表面样本,成功降落在犹他州盐湖城附近的一片沙漠里。
美国人雷伯在1937年制造成功射电望远镜。1974年,美国在海外属地波多黎各建成阿雷西博单面口径射电望远镜,直径达305米。1973年-1980年,在新墨西哥州建成甚大天线阵,这是世界最大的射电望远镜阵列,由27台25米口径的天线组成。每个天线重230吨,架设在铁轨上,可以移动,所有天线呈Y形排列,组合成的最长基线可达36千米。
中国2012年建成天马射电望远镜,65米口径,全方位可移动,坐落于上海松江佘山。2016年9月,500米口径球面射电望远镜“中国天眼”建成。2016年,由中国、澳大利亚、加拿大、英国主导,20多个国家共同参与的“平方千米阵”开始在澳大利亚与南非建设。这个射电天文望远镜的超大集群,所有观测仪器分布在半径约3000公里的地理圈内,相互之间采用极高性能的计算引擎和超宽带连接,全部反射镜面对宇宙信号的接收面积总计达1平方公里,拥有史上最高的图像分辨率,灵敏度高于任何现存射电望远镜50倍以上,并能以高出1万倍的扫描速度完成巡天扫视,发现遥远无边的空间尽头,解答宇宙起源和演化的基本问题。科学家因此认为,人类开始进入了绘制宇宙地图的新时代。该镜阵计划在2030年左右开始完全运行。
导航系统
美国的 GPS是世界上最早、综合性能最优的导航系统,该系统从20世纪70年代开始研制,于1994年全面建成,总计27(24颗运行、3颗备用)颗卫星,全球覆盖率高达98%。GPS的应用已经超过500种,预计今后数年市场仍将以超过25%的年平均增长率发展,现正进行现代化改造。将放弃现有的24颗中圆轨道卫星,采用全新的33颗高轨道和中、低轨道卫星结合的星座优化设计方案。新增一个备用主控站、星间链路功能、66颗低轨卫星。将定位精度提高3倍,抗干扰能力提高8倍,使用寿命更长。计划2025建成使用。现今GPS占有全球80%以上的卫星导航业务。
中国1994年开始建设北斗导航系统,2019年9月,北斗系统正式向全球提供服务,在轨卫星共39颗,2020年6月底北斗三号最后一颗卫星发射成功。2023年5月,成功发射第五十六颗北斗导航增强卫星。2022年7月,华大北斗董事长兼总经理孙中亮(孙家栋之子)表示:“北斗应用芯片与GPS还有不小的差距。还要追赶和完善。”
人造卫星
美国在1958年1月,成功发射第一颗人造卫星"探险者"1号。我国在1970年4月发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”。
2023年1月《中国航天科技活动蓝皮书(2022年)》 发布。截至2022年底,全球在轨卫星数量达到7218个。其中美国4731个,占全球总数的65.5%;中国704个,占全球9.7%。稳居世界第二;俄罗斯219个,欧盟1002颗,日本108个,印度76个,其他国家378个。中国工程院院士戚发轫和中国科学院院士姜杰一致表示:“现在中国卫星在轨数量世界第二,但是在卫星应用能力上还远远不足”。
2022年全球共实施186次发射任务,发射航天器2505个,刷新历史纪录,发射航天器总质量1041.16吨,为本世纪以来最高值。其中,美国实施87次发射,发射总质量734.45吨,超过其他各国质量总和。中国实施64次发射,发射航天器总质量197.21吨,各项数据刷新本国历史最高纪录,居世界第二位。其他国家发射活动相对稳定,在中美快速增长的背景下已逐渐落后。
2023年5月,美国Viasat-3 通信卫星发射升空。整星质量约 6 吨,星上安装了一对巨大的光翼(共 16 块太阳能板),供电功率高达国际空间站的四分之一,设计寿命达15年。巨型伞状天线由碳纤维、强化聚合物和石墨制成,使其通信速率高达 100+Mpbs,通信容量更是高达 1Tbps。Viasat-3通信卫星采用了先进的生产工艺和高端技术,实现了动态带宽分配,总带宽或容量在其所有波束上共享,三颗覆盖全球。该星意在为全球提供价格适度的、高速的、高质量的互联网和视频流服务,将对陆地、空中和海上通信实现近全球覆盖。为迄今为止世界最强通信卫星。
我国自主研制的中星-26卫星于2023年2月发射升空,定位于地球同步轨道,其最大通信速度为400M,通信容量仅为100GB。但其具有自主知识产权的高通量卫星技术,代表着中国航天技术的进步。中国已经开始研制更高容量、更高速率的中星-9A、中星-19B等通信卫星。
美国锁眼12(KH-12)卫星相机,口径超过3米,对地分辨率可达0.1米,这也是目前人类可以获得的、分辨率最高的空间对地遥感数据。
早在2018年8月,中科院长春光机所就已经成功研制4.03米大口径碳化硅反射镜。而《2022蓝皮书》也称,“在卫星种类上,美国在通信卫星领域占据巨大优势,我们国家则在大中型遥感卫星上领先,两国空间利用各有侧重。此外,我们在深空行星探测,也逐步位居世界第二。”表明我国已掌握了光学侦察卫星的核心技术,达到或超过了美国锁眼卫星的分辨率。
2022年5月,中国的“墨子号”量子科学实验卫星,首次在全球实现1200公里间的量子态远程传输,在量子通信网络建设领域取得领先地位。
2023年7月,美国卫星产业协会(SIA)发布《2023年卫星产业状况报告》。美国卫星制造业收入全球占比为 64.6%。卫星发射收入全球占比为56%,地面设备制造业收入全球占比为32%。此外,美国公司还开展了卫星在轨延寿、卫星在轨维护服务、卫星在轨制造和集成、卫星碎片主动移除、卫星态势感知、发射后轨道修正服务、重新定轨服务、离轨服务等新兴业务。
空天军
2019年12月,美国成立太空军,成为美国第六个军种。2020年1月,约翰·雷蒙德上将宣誓就任美国太空军司令。2023年8月,俄罗斯卫星通讯社报道称,美国太空军已组建了第一个分队,负责收集有关卫星、地面航天基础设施的情报和“目标打击”。
结束语
在航天领域,到现在为止,我们一直是追赶者,而非引领者。虽然我们取得了一定成绩,但道阻且长,还需加倍努力。某“科技观察”者,不学无术,信口雌黄。表面“爱国”,实为国外买办的“看门人”。为了博取眼球,频发无根据文章,误导网友,其心可诛。整天我的老朋友某某某,华为请我……。以“上等人”自居,跳梁小丑,自抬身价!
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