原文發表於《科技導報》2026 年第3 期 《空間科學“十五五”：戰略突破、協同創新，邁向航天強國新徵程 》
20世紀中葉人類進入空間時代以來，空間科技得到了迅猛發展，逐漸成爲科技發展、經濟建設、國家安全和社會進步的戰略要地。《科技導報》邀請中國科學院國家空間科學中心王赤院士團隊撰寫文章，概述了中國空間科學在“十五五”時期面臨的戰略機遇與挑戰，分析了當前國內外空間科學發展現狀與中國存在的衛星數量、科學載荷等方面的差距和不足，闡述了以《國家空間科學中長期發展規劃（2024—2050 年）》爲藍圖，在“十五五”期間通過強化規劃落地、夯實人才根基、突破載荷技術瓶頸、培育原創生態等突破路徑實現跨越發展，展望了“十五五”期間在宇宙起源、空間天氣、系外行星探測等前沿領域實現突破的願景，強調必須緊抓機遇，發揮新型舉國體制優勢，加強戰略−戰術協同，加速佈局空間科學基礎研究和關鍵技術攻關與深化研究，切實解決空間科學成果產出的“前後一公里”難題，促進重大成果產出，有力支撐科技強國與航天強國建設。
空間科學是以航天器爲主要平臺，研究發生在地球空間、日地空間、行星際空間，乃至整個宇宙空間的物理、天文、化學、生命等現象及其規律的科學。20世紀中葉人類進入空間時代以來，空間科技得到了迅猛發展，逐漸成爲科技發展、經濟建設、國家安全和社會進步的戰略要地。空間科學不斷拓展人類知識體系新邊界，開拓人類生存與發展新疆域，爲空間技術發展提供強勁動力，促進關鍵核心技術新突破，是空間應用的先導和基礎。
世界航天強國日益重視空間科學對科技創新的引領作用，接續出臺中長期發展戰略規劃，加強頂層謀劃和長遠佈局，研製和發射了數以百計的空間科學衛星任務，原創性科學成果不斷湧現，正在成爲新一輪科技革命的重要引爆點，不僅助力破解宇宙起源、物質起源和生命起源的許多未解之謎，更關乎人類生存和賡續發展。
近年來，美國的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）通過研究高紅移宇宙亦即早期宇宙，找尋最遙遠的第1代星系，甚至第一代恆星，探索宇宙起源與演化。歐洲的太陽軌道器（solar orbiter）揭示慢速太陽風起源，其就位探測到的太陽風變化是由太陽大氣中多個來源的磁連接的時空變化驅動。日本的“隼鳥號”和“隼鳥2號”返回近地小行星的表土樣本，爲揭開賦予地球生命的水和物質的起源，以及太陽系誕生提供了新的研究契機。中國“嫦娥四號”與“嫦娥六號”揭示月背的奧祕，更新了人類對月球形成與演化的新認知。空間科學作爲航天強國科技實力與綜合國力的重要彰顯，是航天強國的重要標誌，堪稱“皇冠上的明珠”。
1 國內外發展現狀：機遇與挑戰並存
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1.1 國際空間科學前沿
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面對探索太空的人類夢想，無論是美歐最近幾年接續發佈的相關10年規劃或長期戰略，抑或中國空間科學中長期發展規劃（2024—2050年），都充分展現了人類對宇宙認知的“最大公約數”。
美國自20世紀60年代中期以來已完成了15個空間科學領域“10年調查”發展規劃，指導了近500項科學任務的遴選實施，爲至2035年的近60項新科學任務明確了方向。2020年以來各領域“10年調查”紛紛將系外行星探測、宇宙起源、生命起源、太陽爆發等前沿作爲未來重點發展方向。《2020年代天文學和天體物理學發現之路》提出未來10年應重點圍繞系外行星系統、新信使和新物理學、宇宙系統3個科學主題開展研究。《起源、世界和生命：2023—2032年行星科學和天體生物學》提出要聚焦“起源、演化及生命和宜居性”。《太陽和空間物理探索的未來10年：探索和保護人類的太空家園（2024—2033年）》建議雙管齊下，既要科學探索“宇宙唯一已知宜居星系（太陽系）”，又要破解“空間天氣對地球及人類空間活動的影響”。
歐洲迄今已發佈了《地平線2000》《地平線2000+》《宇宙憧憬》《遠航2050》等4版空間科學中長期規劃，2035年前安排了近20項任務，並明確了至2050年重點發展方向。2021年發佈的《遠航2050》確定了探索太陽系巨行星的衛星、系外行星或銀河系以及早期宇宙新物理等3個大型空間科學任務方向。
近年來，中國科學家持續開展了空間科學與深空探測發展戰略研究，將空間科學領域的世界科學前沿凝練爲“一黑兩暗三起源五表徵”：“一黑”旨在探索以黑洞爲典型代表的緻密天體及其極端條件下的物質運動規律；“兩暗”指迄今人們對其本質知之甚少的暗物質、暗能量；“三起源”聚焦宇宙起源、太陽系起源和生命起源；“五表徵”探尋地球系統、地月空間、太陽系、系外世界的特徵和運行規律，以及太空環境中的物質運動和生命活動規律。美國、歐洲和中國最新規劃的未來重點發展方向，充分體現了世界主要科學共同體的高度共識。
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1.2 中國空間科學成就
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中國已是世界公認的航天大國。60多年來，中國科技工作者憑藉“兩彈一星”精神，不斷在攻堅克難中追求卓越，樹起了中國航天3大里程碑，闖出了一條中國特色自主創新道路，已成爲舉世矚目的航天大國。
黨的十八大以來，中國成功實施了系列空間科學任務，取得了一批重大原創成果，戰略高技術領域迎來新跨越，創新驅動引領高質量發展取得新成效。中國科技工作者摒棄了動輒“對標國外”“就湯下麪”的跟蹤研仿思維定式，正在以科學問題與原創突破爲導向，規劃未來重大航天工程和科學任務，不斷增加先進平臺，以及新型載荷等核心關鍵技術的源頭供給，着力消除在覈心器件、可複用火箭、體系標準、原創理論方面與航天強國的代際差距。
中國空間科學正呈現多點突破的發展態勢。從量子力學空間尺度的實驗到量子通信的密鑰分發，“墨子號”率先實現星地千公里級糾纏分發的世界級突破，直接推動量子信息技術從夢想到現實邁出堅實步伐。“悟空號”首次直接探測到電子宇宙線能譜在1TeV附近的拐折，對其暗物質或宇宙線起源提供了關鍵線索；發現氦核、硼核等系列核素宇宙線能譜新結構，爲揭示宇宙線起源和傳播問題提供了新的重要依據。“慧眼號”衛星利用X射線掩食技術測量地球大氣密度，填補了中高層大氣密度的數據空白。“懷柔一號”發現緻密星併合伽馬暴的新子類，揭示了全新的磁陀星爆發模式。“羲和號”成功解構出爆發過程中太陽暗條的時序光譜特徵，爲從恆星整體Hα光譜數據中解構出恆星大氣活動爆發源區的相關物理過程提供了關鍵線索。“夸父一號”首次獲取了直接的萊曼阿爾法卡林頓圖，捕捉到白光耀斑的諧頻準週期脈動，揭示了高能C級太陽耀斑中的反常電子加速行爲。“天關”衛星成功捕捉到編號爲EP240414a的一個轉瞬即逝的宇宙X射線信號，爲揭示恆星死亡過程提供了全新視角；“澳科一號”衛星成功觀測到太陽X1級耀斑及地磁暴，對於地磁暴科學研究，以及未來展開潛在地磁暴災害實時預警具有重要意義。載人航天與深空探測實現原創突破。中國空間站全面建成並轉入常態化運營，國際首次獲得空間發育的水稻和再生稻新的種質資源；首次實現空間人胚胎幹細胞分化爲造血幹/前體細胞；國際上首次獲得寬域重力條件下池沸騰穩態傳熱數據並發現傳熱性能的反常重力標度行爲；利用中國空間站上的無容器材料科學實驗櫃，中國科學家成功將鎢合金加熱到超過3100℃，刷新了空間材料科學實驗的最高加熱溫度紀錄。“嫦娥五號”完成中國首次地外天體採樣返回，月壤樣品玄武岩經測定形成於約20億年前，將月球岩漿活動的結束時間推遲了約8億年。“嫦娥六號”實現人類首次月背採樣返回，基於中國月壤樣品的科學研究原創成果，首次揭示了月球背面古磁場信息，填補了月球古磁場記錄中長達10億年的空白，爲人類認識月球磁場演化過程提供了關鍵錨點；驗證了全月尺度月球岩漿洋假說；證明了月球背面南極−艾特肯盆地形成於42.5億年前，引領世界超越月球演化的阿波羅認知框架。
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1.3 客觀認知現實差距
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中國在空間科學領域已取得了長足的進步，但整體而言，與世界空間科學強國相比，仍存在較大差距。中國空間科學衛星數量較少，科學載荷能力與國際水平相比差距明顯，性能指標無法滿足重大前沿探測需求；缺乏標誌性重大原創科學成果，對宇宙演化、生命起源、物質結構等人類現代知識貢獻度較低。
中國科學衛星數量偏少，與航天大國地位不匹配。截至2025年底，全球在軌科學衛星152顆（含深空探測器49個），約佔民用航天衛星數量的15%。其中，美國在軌科學衛星83顆（含深空探測器24個），約佔民用航天衛星數量的30%；中國在軌科學衛星任務14個，佔比不到民用航天衛星數量的5%。
中國科學探測有效載荷技術水平亟待提高。當前，中國已基本形成光譜、成像、粒子、電磁場、輻射等參量的遙感和就位探測能力，但是載荷水平與國際相比差距明顯，載荷定標、載荷性能與可靠性等尚無法滿足重大前沿探測需求，還缺乏基於新原理、新方法的原創新型載荷。
中國亟待產出重大標誌性原創科學成果。作爲“極宏觀、極微觀、極端條件和極綜合交叉”科學研究的重要手段，空間科學在產出重大成果方面被寄予厚望。人類1957年進入太空時代以來，空間科學相關領域獲11項諾貝爾物理學獎，約佔諾貝爾物理學獎（61項）的18%，其中，美國獲獎者佔3/4。時至今日，中國還沒有產出具有世界影響力的諾貝爾獎級重大成果。雖然中國在高影響力期刊中發表的論文數量已經超過美國，但在全球前1%的高被引論文中，中國的排名遠低於美國和歐洲（圖1）。中國空間科學隊伍規模小，一些重要領域（如空間天文、月球與行星科學等）的研究人員數量僅爲美國、英國等單個國家的1/10；在科睿唯安持續發佈的年度“高被引科學家”名單中，空間科學領域中國高被引科學家竟然爲0，儘管科睿唯安對“空間科學”的統計口徑與中國的定義有所出入，但其榜單結果仍爲中國瞭解空間科學領域高水平人才的客觀差距提供了一個外部視角。與美歐等航天強國（地區），以及日本相比，中國在科學成果的數量和影響力等方面仍存在顯著差距，對人類現代知識的貢獻度還較低，對中國航天技術的牽引力度還不夠，空間科學服務經濟社會發展、培育新質生產力的“溢出效應”還未充分體現。
圖1 各領域前 1% 最高被引論文中的佔比
（圖片來源：Nature Portfolio）
中國空間科學亟需持續穩定、足夠強度的支持。近5年，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）年度預算均超過220億美元，其中空間科學約佔1/3。空間科學是歐洲航天活動重點，涵蓋了宇宙觀測、太陽系探索和空間地球科學。2022年歐洲空間局（European Space Agency，ESA）確認2023—2027年總投資爲169億歐元，其中，空間科學佔比近1/5，且爲ESA所有成員國必須支持的強制性計劃。
2 突破路徑
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2.1 強化國家規劃落地
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2024年10月，《國家空間科學中長期發展規劃（2024—2050年）》由中國科學院、國家航天局、中國載人航天工程辦公室聯合發佈。作爲當前和今後一個時期指導中國空間科學任務部署、開展空間科學研究的依據，中長期規劃提出了中國空間科學發展“三步走”戰略目標，形成了至2050年中國空間科學發展路線圖，屆時重要領域達到世界領先水平。中長期規劃凝練了極端宇宙、時空漣漪、日地全景、宜居行星、太空格物5大科學主題，圍繞暗物質與極端宇宙、空間引力波探測、外日球層探測、系外行星探測、空間生命科學等17個優先發展方向配置了大中小型任務（圖2），其中既有多個任務聚焦同一重大前沿，也有一項任務貢獻多個前沿突破，中小型任務亦可爲後續大型任務先導探路。
圖2 《國家空間科學中長期發展規劃（2024—2050 年）》
凝練出 5 大科學主題和 17 個優先發展方向
中長期規劃爲中國空間科學2050年前的發展描繪了清晰的近、中、遠3階段路線圖。“十五五”橫跨中長期規劃的前2個階段，具有至關重要的奠基意義。這一階段能否科學謀劃、精準施策，直接關係到整個規劃體系能否順利啓動並邁出堅實的第一步。因此，當前亟需集中力量，高質量編制和落實好“十五五”的各項任務部署，確保空間科學事業在規劃實施的開局階段就打下堅實基礎、贏得主動優勢，爲中國空間科學中長期目標的最終實現開好局、起好步。
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2.2 夯實人才發展根基
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空間科學的跨越式發展，其根本動能源於深厚的學科積澱與頂尖人才隊伍的支撐。當前，中國要實現具有全球引領性的重大科學發現與原創突破，亟需在學科基礎能力建設與拔尖創新人才培養上實現質的飛躍。亟需以空間科學任務作爲核心抓手，系統性地培育和引進高層次創新人才，強化科學研究和工程研製的頂尖人才儲備與高水平復合型人才培養體系，形成結構合理、梯次接續、活力迸發的戰略人才力量梯隊，努力培養造就一批具有國際影響力的科學大師、戰略科學家，一流科技領軍人才和創新團隊、青年科技人才，以及一大批卓越工程師、大國工匠，打造空間科學人才高地。
強化國家戰略科技力量的示範帶動作用，聯合國內優勢科研機構、高校與行業部門圍繞重大科學目標共同參與空間科學任務。發揮任務帶學科的優良傳統，加快教育、科技、人才一體化推進。應大力加強高校在空間科學相關優勢學科與院系的建設，使其成爲空間科學基礎研究與前沿探索的“源頭”。以相關高校的地球與空間科學學院、空間科學與技術學院、月球與行星科學學院等爲基礎，加快組建“中國高校空間科學學院聯盟”，以此爲樞紐，深度整合全國頂尖科教資源，打破學科壁壘與院校藩籬，構建起跨學科、跨機構、產學研深度融合的協同育人新範式。通過構築高水平人才培養與集聚平臺，爲空間科學領域的持續突破和國家航天強國戰略目標的實現，源源不斷地輸送核心骨幹力量，奠定厚實的人才基石。
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2.3 突破載荷技術瓶頸
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空間科學探索的本質在於不斷挑戰人類認知與技術的極限，每一項任務都是獨一無二、不可複製的，其成功實施必然要求顛覆性的設計理念與前沿技術的重大突破。必須以戰略眼光，集中力量突破一系列制約空間科學探索與科學發現的“卡脖子”關鍵核心技術，並前瞻佈局具有引領未來潛力的新興與顛覆性技術，儘早開展關鍵技術攻關與深化研究，爲後續國家重大空間工程奠定堅實可靠的技術基石。
面向空間探測的極限挑戰，亟需攻克極高分辨率與極遠距離深空探測技術，提升先進科學級紅外、特種光學膜系、激光干涉、超導探測器等的技術水平，推動超精密製造、極端精密測量等學科實現質的飛躍。同時，向太陽系邊際，乃至更遙遠的深空進發，必須突破新型高效能源與推進技術的瓶頸，並掌握在極闇弱、極低溫、極遠距離等極端嚴苛環境下穩定運行的能源供給、熱控與高可靠測控通信等核心技術，發展基於新原理、新方法、新工藝的下一代探測技術和有效載荷，強力牽引帶動極端環境條件下的新材料、儀器儀表與新器件等基礎性技術的系統性升級與代際躍遷，牽引中國航天運載火箭、測控通信、衛星平臺、載人飛船等共性通用技術的進步。
要充分發揮空間科學任務作爲尖端空間技術“策源地”與“試驗場”的獨特需求牽引作用，主動擁抱科技革命浪潮。隨着人工智能的快速發展，人工智能與空間科學的深度融合正在不斷催生新手段、新平臺、新方向與新範疇。通過發揮人工智能在海量數據、多模態多維度複雜問題處理上的強大能力，實現空間科學任務智能規劃，大幅提升空間天氣預報精度、深空複雜環境下長期自主運行、發現新天體，推動空間科學研究範式的深刻變革。超前部署和培育量子傳感器、超強激光等可能對未來航天，乃至整個科技領域產生影響的顛覆性技術，系統性提升中國航天技術的原始創新能力，爲航天強國建設注入科學驅動力。
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2.4 培育原創突破生態
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空間科學的重大原始創新成果產出具有顯著的長週期性特徵，必須建立覆蓋“任務孵化—工程實現—成果產出”全生命週期的體系化推進機制，着力破解“前後一公里”瓶頸至關重要。
針對“後一公里”重大成果產出的挑戰，必須重視基於衛星工程開展的建制化基礎研究。優先部署系列空間科學領域的重點研發計劃，依託中國空間站、月球與行星探測工程、空間科學衛星系列3大核心平臺產生的“第一手”數據，協同500 m口徑球面射電望遠鏡（FAST）、子午工程等國家重大科技基礎設施，並充分結合國內外各類探測數據資源，系統開展空間科學前沿基礎與應用基礎研究，力爭催生具有國際影響力的重大標誌性原創成果，確保重大投入轉化爲實際科學產出。
針對“前一公里”空間科學任務培育的源頭，必須強化前瞻佈局與持續部署。面向《空間科學中長期發展規劃（2024—2050年）》第2階段及更長遠目標，優先部署系列背景型號和預先研究項目，開展未來空間科學衛星工程的關鍵技術攻關與任務方案深化研究，系統性地解決空間科學創新價值鏈源頭的關鍵瓶頸問題，爲“十五五”期間及後續更長遠時期持續孵化具有重大科學潛力的新空間科學任務“種子”、確保創新源頭活水不斷。
加強體系保障，構建適應科研新範式的基礎設施平臺。針對空間科學研究及相關項目實施的測試實驗的迫切需求，亟需加快建成國家衛星有效載荷產品質量檢驗檢測中心，加快建設國際一流的國家空間科學數據中心，建設地外生存與保障、數智衛星平臺等重大科技基礎設施羣，助力突破關鍵核心技術，提升科技基礎能力，保障重大成果產出。
3 展望
空間科學集中體現了科學研究向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發力，不斷突破人類認知邊界的顯著特徵。
21世紀已步入第3個10年的後半程，世界百年未有之大變局加速演進，新一輪科技革命和產業變革正在重構全球創新版圖、重塑全球經濟結構。局部衝突和動盪頻發，全球性問題加劇，科技競爭與合作複雜多變，中國空間科學發展的挑戰機遇並存。
1）把握國際變局下的重大發展機遇期。當前，國際空間科學發展格局面臨深刻變革。美國NASA的空間科學方向與任務優先級呈現一定程度的搖擺和調整。“十五五”期間正是中國充分發揮新型舉國體制優勢，保持戰略定力，堅持規劃目標，搶抓機遇、迎頭趕上，甚至實現趕超的戰略攻堅期。
2）實現國家中長期規劃第1階段目標。
一方面，高質量完成中長期發展規劃至2027年的第1階段目標，依託中國空間站、月球與行星探測器、空間科學衛星3大平臺加強基礎研究，在“後一公里”實現科學研究水平整體躍升，在高能時域天文、日地聯繫、月球成因和火星演化、微重力物理和空間生命等方向形成若干有重要國際影響力的原創成果，進入世界空間科學大國第一方陣。
另一方面，堅持重大科學目標牽引和世界級成果導向，聚焦宇宙起源、空間天氣起源、生命起源等重大前沿問題，在“十五五”期間佈局實施一系列科學衛星任務，力爭在宇宙黑暗時代、太陽磁活動周、系外類地行星探測、極端宇宙條件下的物理規律等方面實現新突破。圍繞中低頻引力波探測、地外生命探尋、日地耦合與全球變化、暗物質與暗能量本質等目標，新論證實施若干科學任務，探索宇宙與地球奧祕，提升空間應用與服務能力，爲中長期發展規劃2028—2035年實現重大原創成果集羣突破，成爲中國躋身創新型國家前列的標誌性成果。
3）實現航天發展戰略與戰術高效協同。國家空間科學中長期發展規劃可謂“科技樹”，5年計劃是“施工圖”，兩者構成了“戰略−戰術”雙層決策體系。要科學制定“十五五”規劃，將中長期規劃的宏大敘事落地爲重大專項任務和重點研發計劃，將目標分解爲2026—2030年期間可執行的計劃，明確重大工程節點與考覈指標，前瞻安排好背景型號和預先研究。
星空浩瀚無比，探索永無止境。“十五五”時期，唯有錨定目標、腳踏實地，加強原始創新和關鍵核心技術攻關，方能加快搶佔空間科技制高點，實現從“大”到“強”的質變，推動空間科學、空間技術、空間應用全面發展，爲建設科技強國、航天強國作出重要貢獻。
本文作者：王赤、宋婷婷、曹松、範全林作者簡介：王赤，中國科學院國家空間科學中心，研究員，中國科學院院士，研究方向爲空間物理和空間天氣學。
文章來 源 ： 王赤, 宋婷婷, 曹松, 等. 空間科學“十五五”：戰略突破、協同創新，邁向航天強國新徵程[J]. 科技導報, 2026, 44(3): 50−56 .
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