月球及其以遠的深空是繼陸、海、空、近地空間之後人類活動的第五疆域。深空探測是指發射航天器至地月距離以遠的宇宙空間，對地外天體或空間進行探測的航天活動。
自1958年以來，人類已發射深空探測任務260餘次，覆蓋瞭太陽系內包括月球、行星、彗星、太陽等不同類型天體。深空探測活動取得大量科學探測和技術成果，拓展人類對太陽系和宇宙的認識，推動空間技術的進步。中國的深空探測起步於月球探測，探月工程“繞、落、回”三步走已經圓滿收官，行星探測工程也隨著“天問一號”的圓滿成功拉開瞭序幕。
深空探測是人類探索宇宙奧秘和尋求永續發展的重要途徑，是拓展人類生存空間、豐富人類認知的重大新興領域。開展深空探測活動，能夠極大豐富人類知識圖譜，牽引帶動大規模精密制造、新材料、新器件、深空超遠距離通信、先進推進、空間核能、智能自主控制等高新技術的發展和應用，深刻改變人類自然觀和宇宙觀，有力促進人類文明持續發展。
1、國外深空探測進展
深空探測已成為各國科技創新的競技場，美國、俄羅斯、歐洲、日本、印度和以色列等國傢和地區均制定瞭深空探測計劃並積極推進實施。人類深空探測已處於新的活躍期。
1.1 美國相關進展
美國是最早開展深空探測的國傢之一，探測范圍覆蓋整個太陽系，實現對太陽、月球、系內行星、小行星、彗星等各類天體的探訪。其有代表性的任務和成就如下。
美國在1958—1976年的空間競賽期間，大量投入，通過“先驅者”“徘徊者”“勘測者”“阿波羅”等系列月球探測活動快速突破瞭月球飛越、環繞、軟著陸、表面巡視、采樣返回和載人登月等探測技術。美國6次成功實施載人登月，共有12名宇航員先後踏上月球，帶回約382 kg的月球樣品，獲取前所未有的科學探測成果，促進大量新興學科的誕生，一大批科學技術成果廣泛應用於經濟建設。20世紀90年代以來，發射瞭“克萊門汀號”（Clementine）探測器、“月球勘探者號”（Lunar Prospector）探測器、“月球勘測軌道器”（LRO）、“月球隕坑觀測和遙感衛星”（LCROSS）等，這些探測器針對月球極區水冰探測獲得大量科學成果，其中LRO獲取瞭月球極區高精度數字高程模型（DEM）和影像數據，至今仍在軌運行，如圖1所示。“月球大氣與塵埃環境探測器”（LADEE）上搭載一臺空間激光通信實驗載荷，成功實現人類首次星際空間激光通信實驗，傳輸速率高達622 Mbps。2017年推出“阿爾忒彌斯”（Artemis）載人月球探測計劃，並聯合多國參與。2023年計劃發射尋找月球南極水冰的“毒蛇號”（VIPER）月球車等。
圖1 月球勘測軌道器（圖片來源：https://www.nasa.gov/）
1977年發射的“旅行者1號”（Voyager 1）、“旅行者2號”（Voyager 2）探測器已經飛出太陽系進入星際空間，截至2021年11月，二者已經距離地球將近230億km。2005年發射的“深度撞擊號”（Deep Impact）任務飛行4.3億km後，實現對坦普爾1號彗星核精準撞擊探測。2006年發射的“新地平線號”（New Horizons）探測器成功實現冥王星飛掠探測，正在快速飛離冥王星、進入柯依伯帶中心地帶。美國已成功實施9次火星表面著陸探測，將5輛火星車帶到火星表面，其中2020年發射的“毅力號”（Perseverance）火星車已經開展火星氧氣制備等資源開發利用技術驗證，如圖2所示，所攜帶的“機智號”（Ingenuity）無人直升機實現在火星表面飛行。2011年發射的“朱諾號”（Juno）探測器實現對木星的環繞探測，傳回大量木星極區和大紅斑等科學探測數據。2016年發射的“奧西裡斯-REx”（OSIRIS-REx）探測器在貝努小行星上發現瞭水痕跡，並成功實現小行星采樣，正在返回途中。2018年發射的“帕克號”（Parker）太陽探測器，已成功穿過太陽大氣層，第一次近距離“接觸”到太陽。2021年實施的“雙小行星重定向測試”（DART）任務，意在開展小行星在軌撞擊防護操控技術驗證。2021年成功發射“詹姆斯·韋伯”（James Webb）空間望遠鏡等空間探索項目，展示其在深空探測領域的領先地位。
圖2 “毅力號”火星車（圖片來源：https://www.nasa.gov/）
未來美國將繼續深入開展火星探測活動，探測目標仍將是搜尋火星過去或現在的生命跡象，將與歐洲聯合推動火星采樣返回計劃，擬在2026年實施火星取樣返回任務，並制定以載人登陸火星為長遠目標的深空探索路線圖，為將來載人火星探測奠定技術基礎，確保美國在火星及深空探測領域的領先優勢。
1.2 蘇聯/俄羅斯相關進展
蘇聯自1958年發射首個月球探測器以來，實現瞭深空探測歷史上的多個“第一”，如“月球-2”（Luna-2）首次成功撞擊月球，“月球-16”（Luna-16）首次實現月球無人采樣返回，“金星-7”（Venera-7）首次成功著陸金星表面等。“月球-24”（Luna-24）是蘇聯發射的最後一個月球探測器，采集170 g月球樣品返回地面。俄羅斯正積極推動月球探測計劃，以期通過月球探測的實施提升和展示本國空間技術實力，重振俄羅斯的深空探測能力，近期計劃瞄準月球南極，已明確“月球-25、26、27、28”（Luna-25、26、27、28）共4次月球探測任務，主要科學目標是繪制月表全圖，探測月球表面、亞表面結構，探測月球引力場，研究月球周圍空間環境，采集月球表面樣品，實現采樣返回。主要工程目標是驗證月面軟著陸技術、月表低溫鉆探取樣技術等，為載人月球探測打下基礎。其中，“月球-25”（Luna-25）月球南極著陸探測任務計劃2022年發射。
俄羅斯全面掌握金星掠飛、環繞和著陸技術，在金星探測方面處於領先，並提出“金星-D”（Venera-D）探測計劃，擬於2026年和美國合作實施該任務。
1.3 歐洲航天局相關進展
歐洲航天局特別重視國際合作，已在多個領域實現國際聯合深空探測。2003年發射“智慧-1”（SMART-1）探測器，成功實現月球環繞探測和撞擊，是世界上第1個采用太陽能離子發動機作為主要推進系統的探測器，第1次獲得月球表面包括鈣和鎂在內的一些化學元素的含量數據。近期，又提出“月球村”（Moon Village）構想，突出其工程和科學載荷優勢，聯合主要航天國傢開展探測，同時積極響應美國“深空之門”（Gateway）月球軌道空間站計劃，還與俄羅斯達成月球探測合作協議，計劃合作實施“月球-27”月球極區資源勘測任務。
歐洲航天局將繼續和俄羅斯合作實施“火星生物學”（ExoMars）項目第2次任務，還將與美國合作火星采樣返回計劃。歐洲航天局將發射“赫拉”（Hera）小行星觀測項目，探測受美國DART任務撞擊後小行星的特征、軌道及其旋轉變化等，為未來的行星防禦技術提供基礎數據。2018年10月和日本聯合研制並發射瞭“貝皮·哥倫佈號”（BepiColombo）水星探測器，是世界上第3個水星探測器，也是第1個通過兩器開展水星磁場聯合測量的探測器。2020年與美國合作發射的太陽軌道探測器（Solar Orbiter），開展對日觀測，加深對太陽的各種物理現象理解，並為提升對太陽風暴等極端空間天氣的預報能力奠定基礎。
1.4 其他新興國傢相關進展
日本於2007年9月成功發射“月亮女神號”（SELENE）月球環繞探測器，實現瞭月球探測的亞洲第一。2014年發射的“隼鳥2號”（Hayabusa 2）小行星探測器，於2020年12月返回，成功實施瞭世界首次小行星采樣返回任務，一舉取得小行星探測的領先地位。目前正在實施“小型月球軟著陸器任務”（SLIM），旨在實現百米級的精確軟著陸；同時還有日本私營月球機器人探索公司（Ispace）正在實施“白兔-R”（Hakuto-R）任務，驗證月面著陸技術並進行資源探測。此外，日本還與美國航空航天局（NASA）簽署瞭《阿爾忒彌斯協定》（Artemis Accords），為美國“深空之門”月球軌道空間站提供電池和貯箱等部件、月面數據及補給服務等。
印度2008年完成“月船一號”（Chandrayaan 1）繞月探測，並於2013年成功發射“曼加裡安號”（Mangalyaan）火星環繞探測器，成為亞洲第1個實現火星探測的國傢。2019年發射自主研制的“月船二號”（Chandrayaan 2）探測器，在即將著陸月面時發生異常，未能成功著陸月面，但並未影響印度著陸月球的願景，其擬於2023年左右實施“月船三號”（Chandrayaan 3）月球著陸與巡視任務，該任務將與日本合作，采用H3運載火箭發射，其中著陸器由印度提供，月球車由日本提供。
以色列SpaceIL公司於2019年發射“創世紀號”（Beresheet）月球著陸器，雖然最終未成功著陸月面，但已經說明以色列在月球探測技術方面取得瞭重大突破，以色列正計劃發射第2個月球探測器。
韓國計劃2022年發射“月球軌道器探路者”（KPLO）環月探測任務，2030年前實現月球著陸。
阿聯酋與美國聯合研制並於2020年成功發射瞭“希望號”（Hope）火星探測器，這是阿拉伯國傢首次執行星際探測任務。目前正在研制“拉希德1號”（Rashid 1）月球車，計劃於2022年由日本Ispace公司“白兔-R”任務搭載發射，推進空間探測合作。
1.5 趨勢分析
（1）主要航天國傢均制定符合本國發展特點的任務規劃。各國均結合本國實際，制定符合發展規律、富有技術特色的探測規劃。月球既是深空探測活動的首選，也是開展更遠深空探測的跳板。據不完全統計，2030年前，各國規劃後續月球探測任務約18次，火星探測任務5次，小行星探測任務5次，巨行星探測任務3次等，符合由近及遠、由易到難的探測規律。
（2）地外資源開發利用逐漸成為深空探測的熱點。月球、火星和小行星等地外天體上都含有人類生產、生活所需的資源和其他礦物質，如氦-3、金屬資源、水資源等，人類對地外天體的資源開發利用已提上日程，並可能催生地月經濟圈、地外天體采礦、太空制造等新興產業生態。
（3）國際合作日益增多、實施模式呈現多元化。各國均高度重視在深空探測領域的國際合作，發揮各國優勢技術資源，共攤投入、風險和收益；同時除瞭政府出資外，商業公司參與度越來越高，其研制模式更加靈活，如美國SpaceX公司批量生產“星艦”（Starship）並通過實際發射試錯方式，快速形成定型產品。
2、中國深空探測進展
自2007年成功發射“嫦娥一號”月球探測器以來，共實施7次深空探測任務。中國按期圓滿完成探月工程“繞、落、回”三步走戰略目標，形成月球探測的工程技術能力，獲得瞭月球高分辨率圖像、月球結構與演化等多項原創成果。同時，“天問一號”作為中國首次火星探測任務，一步實現對火星的環繞、著陸與巡視探測。中國通過深空探測活動，建立瞭較為完整的深空探測科研和工程體系，為人類探索宇宙奧秘作出貢獻。
2.1 嫦娥一號
2007年10月24日，“嫦娥一號”月球探測器成功發射，獲取瞭中國首幅月面圖像和120 m分辨率全月球立體影像圖，以及大量科學探測數據，圓滿完成“繞”月任務，成為中國航天發展繼“東方紅一號”衛星和“神舟五號”載人飛船之後的第3個裡程碑。“嫦娥一號”月球探測器突破繞月探測的軌道設計、高精度高自主控制、地月距離測控通信、復雜環境熱控等關鍵技術，總體性能達到國際先進水平。
“嫦娥一號”實現中國千年奔月夢想，開創瞭“微波月亮”先河，開啟中國人走向深空探索宇宙奧秘的時代，標志著中國已經進入世界具有深空探測能力的國傢行列。
2.2 嫦娥二號
2010年10月1日，“嫦娥二號”月球探測器成功發射，在環月軌道上對全月球進行高精度立體成像，並對“嫦娥三號”預選著陸區進行分辨率優於1.5 m的詳查。“嫦娥二號”在完成既定月球探測任務後，於2011年8月飛抵距離地球150萬km的日地拉格朗日L2點，開展環繞L2點的空間探測；又於2012年12月，飛抵距離地球700萬km處，實現與4179（圖塔蒂斯）小行星的交會飛越探測，成為中國第1個環繞太陽飛行的人造航天器。“嫦娥二號”月球探測器突破直接地月轉移、高精度延時積分成像、行星際軌道設計與控制、千萬公裡級深空測控通信等關鍵技術，首次實現“一探三”，通過一次發射任務，實現月球、日地拉格朗日L2點和小行星的多目標多任務探測，總體性能達到國際先進水平。
“嫦娥二號”的研制與成功實施，開辟瞭深空探測新領域，開創瞭任務新模式，取得“低成本、高質量、高回報”的突出實效，將中國深空探測事業推進到一個新的高度。
2.3 嫦娥三號
2013年12月2日，“嫦娥三號”月球探測器成功發射，13 d後實現月球虹灣地區精準軟著陸。此後，著陸器與“玉兔號”月球車成功實現兩器分離、兩器互拍，並分別開展月面就位探測和巡視探測，圓滿完成“落”月任務，如圖3和圖4所示。“嫦娥三號”月球探測器突破瞭月球著陸自主導航控制與懸停避障、變推力推進、著陸緩沖、月面移動、月面生存、遙操作控制等關鍵技術，在國際上首次實現在月面著陸探測器、月球車的多種形式的科學探測；首次采用對月測距測速和地形識別敏感器及7500 N變推力發動機實現月球表面高精度軟著陸；首次采用重力輔助兩相流體回路技術，實現極端溫度環境下的月面生存。“嫦娥三號”月球探測器首次實現中國地外天體軟著陸和巡視探測，成為繼美國、蘇聯之後第3個成功實現地外天體軟著陸和巡視勘查的國傢。與同類任務相比，“嫦娥三號”月球探測器總體技術水平已躋身世界同類任務的領先行列。
圖3 “嫦娥三號”著陸器（圖片來源：http://www.cnsa.gov.cn/）
圖4 “嫦娥三號”巡視器（圖片來源：http://www.cnsa.gov.cn/）
2.4 嫦娥四號
為提前建立月球背面對地中繼鏈路，2018年5月21日，承擔“嫦娥四號”中繼通信任務的“鵲橋”中繼星成功發射，進入地月拉格朗日L2點使命軌道。2018年12月8日，“嫦娥四號”月球探測器成功發射。2019年1月3日，“嫦娥四號”實現人類航天器首次在月球背面軟著陸，“玉兔二號”月球車率先在月球背面刻上中國足跡，如圖5和圖6所示。“嫦娥四號”任務首次利用地月拉格朗日L2點衛星中繼通信，支持探測器在月球背面著陸和巡視探測，是人類航天發展史上的又一新的突破。“嫦娥四號”突破地月中繼通信、復雜地形著陸、空間同位素熱/電源等多項關鍵技術，具備全月面到達、自主精準著陸、地月L2點中繼、高精度高可靠發射、多目標月球測控通信、同位素電源國產化等能力，填補瞭國際空白；帶動新能源、新材料、新工藝、人工智能、先進電子等技術的進步，促進中國空間射電天文學、行星科學等發展，對推動航天強國和科技強國建設、提高民族凝聚力，具有重大現實意義和深遠歷史影響。
圖5 “嫦娥四號”著陸器（圖片來源：http://www.cnsa.gov.cn/）
圖6 “嫦娥四號”巡視器（圖片來源：http://www.cnsa.gov.cn/）
“嫦娥四號”還首次搭載德國、荷蘭、沙特等多個國傢的科學載荷，建立國際合作的有效機制，為人類和平利用太空，貢獻中國智慧、中國方案、中國力量。
2.5 嫦娥五號
“嫦娥五號”月地高速再入返回飛行器於2014年10月24日發射；2014年11月1日，服務艙與返回器分離，返回器在內蒙古四子王旗預定區域順利著陸；服務艙經過規避機動後，執行瞭地月L2點探測、環月軌道交會對接遠程導引飛行試驗、“嫦娥五號”著陸區高分辨率成像等試驗。月地高速再入返回任務的實施，使中國掌握瞭第二宇宙速度半彈道跳躍式再入返回技術，構建瞭月地高速再入返回工程體系，實現第二宇宙速度安全返回。
2020年11月24日，中國發射“嫦娥五號”月球探測器。2020年12月17日，“嫦娥五號”返回器成功著陸在內蒙古預定著落區，完成中國首次月球采樣返回，時隔44年再次為人類帶回月球樣品。“嫦娥五號”突破月面起飛上升技術，月面自動采樣封裝技術，無人月球軌道交會對接和樣品轉移技術，月地轉移入射和攜帶月球樣品高速再入返回地球的技術，復雜探測器裝配、集成與測試（Assembly, Integration and Test, AIT）技術，建立月面無人自動采樣返回地面試驗體系。“嫦娥五號”探測器效果圖如圖7所示。
圖7“嫦娥五號”探測器效果圖（圖片來源：http://www.cnsa.gov.cn/）
“嫦娥五號”任務是探月工程的第6次任務，也是中國航天迄今為止最復雜、難度最大的任務之一，實現中國首次月球無人采樣返回，創造單次無人采樣量最多（1731 g）的世界記錄，獲得月球樣品20億年的定年結果，比此前國際預示的最年輕月球樣品又年輕瞭約10億年，深化瞭月球成因和演化歷史等科學認知。
2.6 天問一號
“天問一號”火星探測任務是中國行星探測首次任務，於2020年7月發射。2021年5月15日，“天問一號”探測器著陸於火星烏托邦平原南部預選區域，在火星上首次留下中國人的印跡。2021年5月22日，“祝融號”火星車駛下著陸平臺，6月11日完成兩器拍照，高起點、高質量地圓滿完成中國首次火星探測任務，“祝融號”火星車和著陸平臺在火星表面工作如圖8所示。這是國際上首次通過一次任務完成火星環繞、著陸和巡視探測，對火星的表面形貌、土壤特性、物質成分、水冰、大氣、電離層、磁場等開展科學探測；國際上首次采用基於配平翼的火星大氣進入方案、在火星車上采用太陽能集熱等關鍵技術，使中國成為世界上第2個成功著陸火星並開展巡視探測的國傢，實現中國在深空探測領域的技術跨越。
圖8“天問一號”探測器（圖片來源：http://www.cnsa.gov.cn/）
“天問一號”任務成功是中國航天事業自主創新和跨越發展的標志性成就。在中國航天發展史上實現瞭6個首次：一是首次實現地火轉移軌道探測器發射，二是首次實現行星際飛行，三是首次實現地外行星軟著陸，四是首次實現地外行星表面巡視探測，五是首次實現4億km距離的測控通信，六是首次獲取第一手的火星科學數據。在世界航天史上，“天問一號”不僅在火星上首次留下中國人的印跡，而且首次成功實現通過一次任務完成火星環繞、著陸和巡視三大目標，充分展現中國航天人的智慧，標志著中國在行星探測領域跨入世界先進行列。
總之，中國深空探測起步晚，但起點高。從無到有，取得一系列空間技術突破和空間科學成果，逐步建立起較為完備的學科體系和科研平臺，具備跨越發展的基礎。但與航天強國和人類探索未知的願望相比，中國仍存在不小差距。主要表現在：一是在探測目標天體的數量和科學發現方面，存在較多欠缺和空白，需要持續開展；二是在探測技術手段，探測深度、廣度和精細化程度上，還存在不足；三是對地外天體資源開發利用技術尚處於地面研究階段。
3、中國深空探測未來展望
習近平總書記創造性地提出人類命運共同體理念，為開啟中國深空探測新征程和人類共同的太空活動指明發展方向。中國應在現有深空探測基礎上，乘勢而上，加速開展月球及其以遠的深空探測活動，敢於探盲區，勇於拓新區，通過若幹任務實施，推動深空技術、深空科學和深空利用跨越發展。
3.1 未來任務設想
3.1.1 月球探測
在月球探測領域，應通過月球基地或科研站建設，在深化月球科學探測和月球資源開發利用上持續發力。近期，應通過幾次任務，圍繞月球極區這片人類尚未涉足的處女地，實現月球極區資源詳細勘查，並開展無人月球科研站關鍵技術先期攻關，建設月球科研站基本型。圍繞月球地質構造、空間天文、資源與環境等科學問題開展深化研究，獲得原創性科學成果，為未來月球科研站建設與運營，以及載人探月奠定基礎。首先開展月球極區環境與資源勘查，突破月面高精度詳查、永久陰影區飛越探測、適應極區環境的智能機器人等關鍵技術，揭示月球深部結構和物質組成等，開展月球水冰證認。其次，實施月球極區樣品采樣返回，揭示月球早期撞擊和風化層月壤等形成與演化過程，深化月球地質構造研究。最後開展月球極區資源開發利用試驗，突破智能機器人協同操作、月球科研站指揮中樞綜合控制等關鍵技術。這些探測器通過協同工作，構成月球科研站基本型，既對月球開展長期科學探測，又對地球進行大范圍、全尺度、長周期觀測，並為後續科研站建設所需的關鍵技術開展實地驗證。
同時，應與相關國傢、國際組織和國際合作夥伴共同開展國際月球科研站建設，按照“共商、共建、共享”的原則，在充分繼承中國探月工程已掌握的探月技術基礎上，在月面建設和運營基礎設施和共享平臺，支撐開展長期、較大規模的月球軌道與月面探測、天文與對地觀測、基礎科學試驗、資源開發利用和技術驗證等。此外，應持續深化載人登月方案論證，組織開展關鍵技術攻關，研制新一代載人飛船，夯實載人探索開發地月空間基礎。
3.1.2 月球以遠的行星探測
在月球以遠的行星探測領域，應在廣度和深度上持續發力。圍繞行星科學前沿重大問題，應加速實施小行星探測、火星取樣返回、木星系及行星際穿越等探測任務，深化火星、巨行星和行星際科學認知，揭示太陽系起源與演化規律，帶動深空技術跨越發展。
小行星探測任務。圍繞人類尚未涉足的小行星或彗星，突破自主導航控制、弱引力天體表面附著、表面弱引力取樣、輕小型化高速再入返回等關鍵技術。測定小行星與主帶彗星的軌道、自轉、形狀和熱輻射等物理參數，研究軌道起源與動力學演化，探測小行星與主帶彗星物理性質、化學組分和結構，揭示小行星演化歷史，深化太陽系起源與演化研究。
火星取樣返回任務。應突破火星表面起飛上升、微生物污染檢測與防護等關鍵技術。深化火星形貌、物質成分等探測，取回火星樣品，研究火表物質結構、物理特性、物質組成，深化火星成因和演化認識，開展生命蹤跡、比較行星學等研究。
木星系及行星際穿越探測任務。應突破空間高效同位素發電、強輻射環境防護、極端高低溫自適應熱控制、長壽命自主運行等關鍵技術。探測木星系空間的磁場、等離子體和粒子分佈、木星磁層的動力學及其與太陽風耦合過程，探測木星衛星表面形貌、物質組成和構造特征，探測從金星至天王星的行星際空間環境，深化巨行星和行星際科學研究。
太陽系邊際探測作為空間科學研究的前沿領域，逐漸成為國際空間探測的熱點。太陽系邊際探測任務不僅可以填補中國空間物理、空間天文和行星科學等在深遠空間的研究空白，而且對包括核電推進、太陽帆推進、電帆推進等新型動力技術，以及超遠距離行星際測控通信、超長壽命空間產品保證、先進探測載荷等技術，具有顯著的發展牽引作用，為人類共同期待的未來星際探測的發展作出應有貢獻。
3.2 未來主要關鍵技術
深空探測任務的開展依賴於航天技術的進步和國傢綜合實力的提高。為促進未來深空探測任務平穩順利發展，應先期開展若幹關鍵技術研究，並取得突破。其中，深空探測器總體技術、新型能源、深空測控通信、智能自主控制、新型結構與機構、新型科學載荷等技術是亟需突破和掌握的關鍵技術。
1）深空探測器總體技術
對於深空探測任務而言，探測器總體技術的特點體現在多任務多目標多約束下的深空探測器優化設計技術，其中如何實現燃料最省、時間最短到達預定目標的軌道設計與控制策略是航天任務設計中首要而關鍵的一環。相比近地衛星軌道，深空目標天體繁多且存在復雜變化的引力場環境，深空探測軌道技術包括多體系統低能量軌道設計與控制策略、不規則弱引力場軌道設計與控制策略、新型推進衍生的軌道設計與控制策略等。此外，小天體探測任務目標選擇、復雜序列借力軌道等也是未來深空探測軌道設計與優化技術重要的研究方向。
2）新型能源技術
高效的能源系統是進行深空探測任務的一項基本保障。核能源具有能量密度高、壽命長的特點，是解決未來深空探測能源問題的一個有效途徑，包括同位素衰變能源、核裂變反應堆能源等。核電源具有不依賴太陽、能量自主產生、能量密度高等優點，可大幅提高空間可用電功率水平和推進系統可使用時間，特別適用於難以獲取太陽能或具有瞬時大功率能量需求特點的深空探測任務，主要技術包括空間堆技術、高效熱電轉換技術、大功率熱排散技術、輕質高效輻射屏蔽技術、地面試驗驗證技術、核安全技術等。
3）新型深空測控通信技術
深空測控通信技術是天地信息交互的唯一手段，也是深空探測器正常運行、充分發揮其應用效能不可或缺的重要保證。深空探測器的測控通信面臨著由於遙遠的距離所帶來的信號空間衰耗大、傳輸時間長、傳播環境復雜等一系列問題，是深空探測的難點之一。近10餘年來，為解決深空探測測控通信時延、深空測角以及測控弧段等問題，世界主要深空測控通信網均在加大深空站天線口徑、提高射頻頻段、探索深空光通信技術等方面進行大量技術研究。未來測控通信的發展主要包括高頻通信技術、天線組陣技術、光通信技術等。此外，建立深空測控中繼站、構建行星際網絡以及采用量子通信技術等也將是未來深空測控發展的方向。
4）智能自主控制技術
深空探測器飛行距離遠、所處環境復雜、任務周期長、與地球通信存在較大時延，利用地面測控站進行深空探測器的遙測和遙控已經很難滿足探測器操作控制的實時性和安全性要求。深空探測器智能自主控制技術，即通過在探測器上構建一個智能自主管理軟硬件系統，自主地進行工程任務與科學任務的規劃調度、命令執行、器上狀態監測與故障時的系統重構，完成無地面操控和無人參與情況下的探測器長時間自主安全運行。為瞭實現深空探測器在軌自主運行與管理，必須突破自主任務規劃、自主導航、自主控制、自主故障處理等關鍵技術。
5）新型結構與機構技術
深空探測器的結構與機構是承受有效載荷、安裝設備、在軌操作和提供探測器主體骨架構型的基礎。深空探測任務目標的多樣性與特殊性決定瞭需要研發新型的結構與機構，尤其是對於在地外天體表面開展巡視探測的航天器。為完成這一目標，就必須研究適應不同天體與目標要求的新型著陸器結構與機構、巡視器結構與機構、鉆取采樣結構與機構等技術。
6）新型科學載荷技術
科學有效載荷是直接執行特定航天器任務的儀器設備，直接關系科學探測成果的獲取和傳輸。深空探測科學目標具有多樣性，如水冰探測、空間環境探測、金屬等各類礦物質探測等，決定瞭需要不同的新型載荷。同時，深空探測器的小型化和輕量化，以及科學探測精細化等特點，對載荷的小型化、輕量化和探測精度提出新要求。
7）深空天體資源利用技術
隨著人類深空探測活動不斷深入，月球、火星等深空天體資源利用尤其是原位利用已成為人類追求的目標。要實現這一目標，必須圍繞不同天體的地質構造、物質成分，表面環境等因素，在地面提前開展深空天體資源利用技術研究，包括原位制氫與制氧技術、3D打印技術、原位建造技術等。
4、結束語
對未知世界的探索、發現是人類發展的永恒動力。近年來，中國月球與深空探測任務的實施，為實現航天大國向航天強國邁進奠定瞭雄厚的技術基礎。當今世界，開展深空探測活動正在由技術驅動和科學牽引並舉逐步發展到以科學引領為主、牽引技術進步的階段。深空探測活動的目標是加深對宇宙的認知、拓展人類的活動空間、探尋地外生命信息，進一步揭示宇宙奧秘與生命起源、瞭解並保護地球、激發科學探索精神。可以預見，重大科學發現將越來越多地誕生於深空探測領域，人類的生存發展將越來越多地依賴於空間科學、空間技術和空間應用的發展進步。基於此，中國應加快開啟深空探測新征程，持續開展深空探測任務，加速推進向深度和廣度發展，為構建人類命運共同體貢獻更多的中國力量和中國智慧。
註：本文轉載自“前瞻科技雜志”，原標題《綜述與述評 | 於登雲院士：中國深空探測進展與展望》。