人類的空間活動與空間科學

空間科學是以空間飛行器為主要工作平臺，研究發生在地球、日地空間、太陽系乃至整個宇宙的物理、化學和生命等自然現象及其規律的科學。空間科學包括太陽物理學、空間物理學、空間天文學、月球與行星科學、空間地球科學、空間生命科學、微重力科學等分支領域。

1957年第一顆人造地球衛星發射成功以來，人類開展了大規模的空間活動，共發射了6000多顆衛星和深空探測器及300多艘（次）載人太空飛行器，其中約900顆衛星和深空探測器用於科學研究。進入太空開展科學研究，突破性地拓展了人類視野和活動疆域，開創了地面無法實現或受限的全新實驗方法，革命性的發現源源不斷，取得了輝煌成就，極大地豐富了人類知識，深刻地改變了人類的自然觀和宇宙觀，為當代科學技術發展做出了重大貢獻。

空間時代的大科學

1957年10月4日，蘇聯成功發射了第一顆人造衛星，標誌著人類進入空間時代。60多年來，人類開展了大規模的空間活動，共發射了6000多顆衛星和深空探測器、300多艘（次）載人太空飛行器。人類登上了月球，建造了空間站。各種功能的衛星遍布地球低、中、高（地球同步）軌道，深空探測足跡遍及太陽系所有行星，觀測視野直達可見宇宙的邊緣。人類的空間活動深刻地改變了社會面貌和人類認知，成為當代科技進步和社會發展的顯著標記。

在人類空間活動中，科學探索和研究不斷拓展領域，不斷取得重大成就，與天文學、地球科學、物理學、生命科學等當代基礎科學的關聯越發緊密，得到各空間科學大國的高度重視，並在空間計劃中給予長期穩定的支持，形成了較完整的基於空間任務的基礎科學研究領域——空間科學。空間科學不是一般意義上的一門獨立學科，而是在人類進入空間時代後發展起來、主要利用空間飛行器開展研究的多個科學領域的總稱。

據不完全統計，已經發射的專門或主要用於科學研究的衛星和深空探測器有900多顆，約佔總數的15%，投入約佔各國政府航天預算的20%。許多科學衛星和深空探測活動規模巨大、技術複雜，建造的多個空間實驗室和空間站成為綜合性的空間研究設施，實施了上百個大型空間科學研究計劃，開展了6000多項空間科學實驗研究。從科學研究的角度看，與地面上建造的宏大的基礎科學研究設施相比，空間科學活動無論是規模、造價還是科學成就都毫不遜色，堪稱空間時代的大科學，對當代科學技術的整體發展做出了不可替代的重大貢獻。

空間科學、空間技術和空間應用

空間科技領域（我國通常稱為航天領域）主要包括空間科學、空間技術和空間應用三個作用不同而又密切關聯的部分。

空間科學

空間科學是以空間飛行器為主要工作平臺，研究發生在地球、日地空間、太陽系乃至整個宇宙的物理、化學和生命等自然現象及其規律的科學。空間科學發展到今天，已經是包括空間物理學、太陽物理學、空間天文學、月球與行星科學、空間地球科學、空間生命科學、微重力科學等分支領域的綜合性科學。空間科學涉及太陽系乃至宇宙的起源演化、物質結構、生命起源、人類生存環境等基本和重大基礎前沿科學問題，也包括在空間特殊或極端條件下關於物質運動和生命活動規律的基礎科學與應用研究，是人類認識自然並獲取新知識的重要源泉之一。

空間技術

空間技術即航天技術，是探索、開發和利用空間的綜合性工程技術體系，包括航天運載器（運載火箭、太空梭等）、空間飛行器（人造衛星、深空探測器、載人飛船、空間站等），以及航天發射場、測控通信系統等設施。幾十年來，空間技術的發展日新月異，創造了人類歷史上一個又一個激動人心的工程技術奇蹟，是空間科學與應用的基礎和保障。

空間應用

空間應用指服務於經濟社會發展和軍事用途的空間與地面設施及相關活動，包括各種應用衛星（及開展應用的有效載荷）和相應地面應用系統。應用衛星有通信衛星、廣播衛星、中繼衛星、導航衛星，以及多種對地觀測衛星，如氣象衛星、海洋衛星、資源衛星、環境衛星、測繪衛星、軍事偵察衛星、預警衛星等。當今空間應用越來越深入地滲透到經濟、社會、公眾生活和軍事活動各個方面，成為社會發展和軍事鬥爭不可或缺的基礎設施。空間應用也包括未來可能實現的直接開發利用空間能源和物質資源等活動。

空間科學、空間技術和空間應用具有密切的內在聯繫，並相互促進、相互滲透。一方面，空間技術催生出具有重大影響的空間科學，創建了具有巨大效益的空間應用產業，空間技術的進步有力地保障了空間科學和空間應用，並不斷拓展其深度和廣度；另一方面，從根本上講，空間科學和空間應用是空間活動的主要目的，人類探究太空奧秘的渴望及人類進入太空後出乎意料的巨大科學應用和軍事收益，成為推動空間技術持續發展的不竭動力。此外，空間科學對推動空間技術的發展有特殊作用，其不斷超越前人和挑戰極限的內在需求有力地牽引著空間技術向更高水平發展，促進尖端探測技術進步，不斷創造最新方法，是航天核心技術發展的強勁動力，也是空間應用的先導和基礎。同時，空間應用中提出的科學問題和採用的先進技術也促進了空間科學的發展。

空間科學的作用

空間科學的主要作用是利用其獨特優勢發現新現象、探索科學規律。進入太空開展科學研究，衝破了地球大氣屏障，直接面對或深入廣袤無垠的宇宙，突破性地拓展了人類的視野和活動疆域，另闢蹊徑地開創了地面無法進行或受限的全新實驗方法，成為全新的當代科學研究的主要途徑之一。空間科學以前所未有的嶄新手段和強大能力開展研究，取得了重大成就，在許多領域中的科學發現猶如井噴，革命性的發現源源不斷，極大地豐富了人類的知識，深刻地改變了人類的自然觀和宇宙觀，為當代科學技術的整體發展做出了巨大貢獻。

空間科學涉及當代基礎科學的許多前沿領域，不斷湧現出新的重大科學挑戰，是充滿新發現機遇的突破口，成為當代自然科學許多領域的探路者和探索發現的先鋒。

當今，空間科學、空間技術和空間應用組成了航天領域的三大支柱。由於空間科學獨特的作用，空間科學的探索和研究高潮迭起，其成果產出源源不斷，成為推動空間技術發展的活躍力量，在航天領域中佔有重要和特殊的地位。

空間科學的分支領域劃分

本書從空間任務與各相關學科結合的角度研究空間科學及其發展戰略，將空間科學劃分為太陽物理和空間物理學、空間天文學、月球與行星科學、空間地球科學、空間生命科學、微重力科學等分支領域或學科。

不同國家在不同時期，或在不同的文獻中，對空間科學的領域劃分有不同的提法，如早期將太陽、月球、行星等作為天文學的觀測對象和研究內容。比較常見的是將太陽物理學單獨列為空間科學的分支領域，還有將空間地質學、空間化學、空間大地測量學列為空間科學的分支領域，領域名稱在不同場合也不盡相同。

本書將對月球、行星等太陽系天體的研究及空間地質學、空間化學統一歸入月球與行星科學；太陽作為距離地球最近的恆星，是空間天文學的重要研究對象，考慮到太陽是驅動日地空間和行星際空間物理過程的源頭，與空間物理學關聯密切，本書將其從空間天文學中分出，與空間物理學放在同一部分論述；空間生物技術研究主要利用微重力條件，應作為微重力科學的內容，本書從母學科歸類考慮將其與空間生命科學放在一起論述；本書的微重力科學包括微重力流體和燃燒、空間材料及空間基礎物理，其中空間基礎物理包括相對論驗證、量子科學、冷原子物理等研究內容，而將有些文獻歸入空間基礎物理的中子星、黑洞、引力波和大爆炸宇宙論等相關內容歸入空間天文學；空間地球科學是空間科學的重要組成部分，涉及內容範圍廣泛。

本文摘編自國家自然科學基金委員會和中國科學院聯合組織編寫的《中國學科發展戰略·空間科學》，標題有調整。也歡迎廣大科研工作者投稿，聊聊你們的所見所聞、所感所思，投稿郵箱：[e-mail]。