2023 年宇航領(lǐng)域科學問題和技術(shù)難題

1.極低軌道多源動力學耦合效應(yīng)和演化機理

極低軌道稀薄空氣動力學、軌道動力學和結(jié)構(gòu)動力學等多源耦合效應(yīng)及作用演化機理，是創(chuàng)新極低軌道長時間機動飛行模式，大幅提升極低軌道空間有效利用的重大科學問題，對于新型航天裝備研制和先進航天技術(shù)發(fā)展具有重要促進作用。

2.長期地外生存中的藥物干預(yù)機理

面向載人深空探索和人類長期地外生存面臨的失重生理效應(yīng)與突發(fā)疾病事故，亟待發(fā)展太空藥學，回答微重力下有關(guān)藥物干預(yù)機理和效果的一系列基礎(chǔ)性問題，對未來構(gòu)筑長期地外生存醫(yī)療保障能力、拓展人類探索太空腳步具有重要意義。

3.地外天體表面電站用超小型反應(yīng)堆能源技術(shù)

裂變能是已實現(xiàn)的能量密度最高且唯一可長期自持的能源形式，是人類實現(xiàn)月球、火星等天體表面電站的必然選擇。實現(xiàn)重量小于1.5 噸、功率高于10 千瓦、壽命超過10 年的超小型核反應(yīng)堆，是深空領(lǐng)域必須預(yù)先解決的重大工程技術(shù)難題。

4.軌道工廠構(gòu)建及運行技術(shù)

軌道工廠構(gòu)建及運行技術(shù)是通過空間智能制造平臺將上行材料、在軌回收材料及地外礦物資源轉(zhuǎn)化為空間或地面所需高價值產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。這一技術(shù)突破將實現(xiàn)空間規(guī)模化按需定制，為航天器在軌建造、地外資源開發(fā)利用，以及太空新經(jīng)濟業(yè)態(tài)發(fā)展提供基礎(chǔ)，有力支撐空間活動和人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

5.空間站腦網(wǎng)絡(luò)長期在軌實時監(jiān)測及調(diào)控技術(shù)

復(fù)雜的空間因素影響大腦的神經(jīng)可塑性和功能，長期在軌實時監(jiān)測及調(diào)控大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動是世界宇航領(lǐng)域空間腦科學面臨的技術(shù)難題。在空間站建立腦科學平臺，實現(xiàn)在軌模式動物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測與調(diào)控研究，將為人類認識太空中腦功能原理及保護、增強航天員大腦功能提供科學基礎(chǔ)。

6.重復(fù)使用運載器動力系統(tǒng)健康監(jiān)測及壽命評估技術(shù)

重復(fù)使用動力系統(tǒng)是實現(xiàn)運載器高可靠、高頻次進出空間的關(guān)鍵系統(tǒng)。在重復(fù)使用運載器飛行返回后，如何快速評估動力系統(tǒng)的健康狀態(tài)和壽命，并給出滿足再次飛行任務(wù)要求的結(jié)論，是實現(xiàn)可靠飛行至關(guān)重要的難題。該技術(shù)研究將推動我國重復(fù)使用運載器動力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展，進一步支撐未來航班化進出空間目標的實現(xiàn)。

7.2500 攝氏度以上超高溫環(huán)境下的熱承載材料技術(shù)

研究并發(fā)展耐2500 攝氏度以上的新型超高溫熱承載材料體系是支撐未來先進航天器向更強、更快、多功能一體化發(fā)展的必由之路。為解決火箭發(fā)動機關(guān)鍵部件耐高溫、氣動熱力學高精度預(yù)測和熱防護材料抗氧化等關(guān)鍵問題提供理論基礎(chǔ)，對提升未來航天裝備極端條件下的適應(yīng)性、可靠性和經(jīng)濟性具有重要意義。

8.計算光學高維遙感突破航天光學遙感探測極限

計算光學高維遙感將計算光學引入遙感技術(shù)，構(gòu)建光波與客觀世界的高維映射關(guān)系，打破以幾何光學為基礎(chǔ)的低維線性關(guān)系，建立高維物理量與遙感量的非線性映射模型，從高維物理量中解譯遙感信息，將傳統(tǒng)遙感精度提升一個量級以上。

▲ 發(fā)布會現(xiàn)場 宿東 攝

9.基于核動力的載人火星快速往返技術(shù)

基于核動力的載人火星快速往返技術(shù)，采用核熱、核電推進航天器可實現(xiàn)快速高效的地火往返。通過開發(fā)先進空間核推進系統(tǒng)，大幅減少發(fā)射重量、降低在軌組裝要求，并縮短行程時間，減少長期任務(wù)的零重力、空間輻射等風險，對于實現(xiàn)安全快速運送航天員往返火星和航天工程研制均具有重要促進和支撐作用。

10.基于深度學習的航天器在軌飛行遙測數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)

以空間站為代表的復(fù)雜航天器長期在軌運行產(chǎn)生了大量的飛行遙測數(shù)據(jù)，充分利用人工智能領(lǐng)域先進的深度學習技術(shù)，對飛行遙測數(shù)據(jù)進行挖掘分析，尋找數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隱含的深層次關(guān)聯(lián)信息，并為飛行任務(wù)決策提供依據(jù)，對保障航天器長期在軌安全穩(wěn)定運行，發(fā)揮航天器更大的科學價值、經(jīng)濟價值和社會價值具有重大意義。