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概述 来自维基百科，自由的百科全书
中國航天是中華人民共和國在外層空間的活動，包括進出、探索、利用和治理空間的能力[1]。其中「航天」一詞由中國著名導彈與火箭工程的奠基人錢學森於1967年提出，範圍被界定為地球大氣層以外太陽系以內，以避免當今科學技術條件下「宇航（宇宙航行）」一詞描述的誇大。與此對應地，中國執行載人航天飛行任務的人員被稱為「航天員」。[2]
中國的航天事業始於1956年國防部第五研究院的組建，以導彈工程起步，於1970年4月24日使用長征一號運載火箭自酒泉成功發射第一顆人造衛星「東方紅一號」，成為繼蘇聯、美國、法國、日本之後世界上第五個擁有自主航天能力的國家[3]。經過半個多世紀的發展，如今中華人民共和國已掌握長征系列火箭為核心的完善的航天發射能力，擁有酒泉、太原、西昌、文昌四大陸上航天發射場和東方航天港這一個海上航天發射母港，發射及運營大量遙感、通信、導航、科學探測等功能的衛星，活動範圍涵蓋從近地軌道到地外行星軌道與陸地的空間，並且是世界上僅有的三個可以獨立完成載人航天的國家之一。
當前，中國的航天活動主要由中國國家航天局管理，主要項目包括中國載人航天工程、北斗衛星導航系統、中國探月工程、高分專項工程、中國行星探測工程等，活躍程度居世界前列。近年來的重大成就有嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥五號、嫦娥六號、天問一號、中國空間站等。未來數年內，中國還將執行大型空間望遠鏡、小行星與彗星探測、火星採樣返回、木星系探測、載人登月等具有世界先進水平的航天任務。
根據國務院新聞辦公室發布的《2021年中國的航天》白皮書，中國發展航天事業的宗旨為：[1]
白皮書同時指出，中國發展航天事業服從和服務於國家整體發展戰略，堅持創新引領、協同高效、和平發展、合作共享的原則，推動航天高質量發展。
1949年中華人民共和國成立後，國家處於百廢待興的狀態，工業基礎極度薄弱，導彈火箭相關的知識幾乎不存在。1950年上半年，中央人民政府開始着手組建新中國的現代國防工業。國務院在制定《1956~1967年科學技術發展遠景規劃綱要（草案）》時，特別強調要重點發展以導彈、原子能為代表的尖端技術。朝鮮戰爭結束後的1955年，當時世界導彈火箭權威之一的錢學森從美國返回中國。1956年2月17日，剛從美國回國不滿半年的錢學森完成了中華人民共和國國務院總理周恩來交辦的任務，起草了《建立我國國防航空工業意見書》，並提交給周恩來。2月22日，周恩來將《意見書》送中國共產黨中央委員會主席毛澤東審閱並致信說明：「這是我要錢學森寫的意見，準備在今晚談原子能時一談。」2月28日，周恩來又將《意見書》批給中共中央軍委秘書長、國防部副部長黃克誠及中央軍委各委員。《意見書》很快投入實施，實際上成為中國導彈研製工程的指導方案及技術文件。[4] 1956年4月，中共中央成立中華人民共和國航空工業委員會，統一領導中國的航空和火箭事業，聶榮臻元帥任主任，黃克誠大將、趙爾陸上將任副主任[5]。同年5月，又組建國防部導彈管理局和導彈研究院，中國把開發火箭技術納入國家12年科學技術發展規劃。
1956年10月8日，中國第一個導彈研究機構——國防部第五研究院（簡稱國防部五院，錢學森任院長）正式成立，代號0038部隊，後按照專業分工建立了總體設計室、空氣動力室、結構強度室、發動機室、推進劑室、控制系統室、控制元件室、無線電室、計算技術室、技術物理室等10個研究室。國防部五院的成立標誌着中國有了自己的導彈火箭事業，被認為是中國航天事業的誕生日[4]。1957年11月16日，由部分研究室組成的國防部五院一分院成立，此即中國運載火箭技術研究院的前身[6]
國防部五院成立後，聶榮臻在呈交給中央的報告中指出，中國的導彈研究要採取「自力更生為主，力爭外援和利用資本主義國家已有的科學成果」的方針[7]。1957年12月，根據該年10月達成的協議，蘇聯將兩枚P-2導彈經滿洲里口岸運抵中國，國防部五院組織了全院人員對兩枚導彈進行參觀研究，這也是多數中國研究人員首次見到導彈實物，對起步中的中國導彈事業起到了重要的參考作用。隨着1958年後續蘇聯導彈設計資料與專家的陸續抵華，中國加快了仿製蘇聯導彈的步伐，力求實現在1959年10月之前發射中國的首枚導彈，代號「1059」。但由於基礎過於薄弱，該目標最終無法實現，之後計劃隨之進行了調整，導彈仿製以穩紮穩打的方式繼續進行[8]。在仿製進行的同時，中國於1958年初在蘇聯專家的協助下開始在內蒙古阿拉善盟額濟納旗的巴丹吉林沙漠建設最早的導彈試驗基地，即後來的酒泉衛星發射中心的前身[9]。
隨着1957年10月4日蘇聯成功發射世界上第一枚人造地球衛星斯普特尼克1號，人類社會進入太空時代，包括錢學森等人在內的中國科學家意識到了航天技術對於國防事業的重大戰略意義。1958年5月，中國科學院黨組書記張勁夫向中央建議研製並發射人造衛星，得到了中央領導人的肯定。之後，中國科學院和國防部五院把研製發射人造衛星列為1958年的重點任務，計劃在1959年新中國成立10周年之際將第一顆人造衛星發射上天，這個設想被稱為「581工程」[10][11]。但由於技術基礎不足及國力過於薄弱，581工程遭遇了很大的困難。1959年，鄧小平指示暫緩衛星發射，隨後中國科學院調整了計劃，將主要研究目標調整為較為基礎的探空火箭。[12]
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1960年2月19日16時47分，在經過了五個月的研製後，中國第一枚自行設計、製造的試驗型液體探空火箭T-7M在上海市南匯縣老港公社東進大隊簡易發射場首次發射成功，邁出了中國探空火箭技術的第一步。儘管飛行高度只有8千米，但T-7M是中國一枚真正工程意義上的火箭，讓中國的火箭研究人員對火箭的設計、製造和試驗技術有了初步認識。[13][14]
雖然蘇聯自1957年開始對中國的導彈事業提供了大量幫助，但隨着緊接而來的中蘇關係惡化的加深，1960年7月16日蘇聯宣布撤回所有在華專家，中止了包括導彈事業方面在內的所有對華合作。儘管如此，中國的導彈事業依舊在「自力更生」精神的堅持下取得了重大進展。不到兩個月後的9月10日，酒泉發射基地第一次由中國發射人員發射了採用國產燃料的蘇制P-2導彈[9]。1960年11月5日，全長17.7米、最大直徑1.65米、起飛重量20.5噸、採用液氧和酒精作為燃料的「1059導彈」在酒泉發射基地成功發射並命中目標，中國在克服了原材料品種規格不全、生產設備不足、圖紙資料不齊、工廠技術力量薄弱的四大困難後仿製P-2並自行生產的第一枚導彈獲得成功，該型導彈後被命名為「東風一號」[15][16]。
在對蘇聯P-2導彈進行仿製的同時，錢學森領導下的國防部五院就已經開始着手組織研製「東風二號」。1962年3月21日，東風二號導彈首次發射但遭遇失敗。在進行了多種改進、歷經17項地面試驗、105次發動機試驗後，1964年6月29日，東風二號的第二次發射試驗在酒泉發射場取得圓滿成功，標誌着中國自此擁有了自行研製導彈的能力。[17]
1963年3月14日，中共中央就「兩彈一星」國防工業建設問題做出指示：「兩彈為主，導彈第一」[18]。1965年11月，由東風二號改進而來的「東風二號甲」導彈的首次飛行試驗獲得成功。1966年10月27日上午9時，搭載核彈頭的東風二號甲導彈從酒泉發射基地發射升空，經過了9分14秒的飛行後在新疆羅布泊戈壁上爆炸，「兩彈結合」試驗獲得圓滿成功。[19]
隨着中國導彈技術的逐漸成熟，研製運載火箭發射衛星的計劃再次被提上議程。1965年1月，周恩來批示了中國科學院提出的研製衛星的具體方案。1965年8月2日，中央專委召開會議正式批准了《關於發展我國人造衛星工作的規劃方案建議》，也就是「651工程」，目標是發射中國的首顆人造衛星，並且在重量、壽命、技術等方面都要比蘇聯和美國的第一顆衛星先進。[12][20][21]
為了更好地進行衛星的研製，1968年2月20日，由錢學森擔任首任院長的中國空間技術研究院成立，後成為中國各類航天器研製的核心機構。除此之外，中國在這一時期還進行了載人航天的前期研究。中國科學院生物物理所在1964至1966年間先後將白鼠、果蠅、小狗等生物用T-7A探空火箭送上高空[12]。1968年4月，代號「507研究所」的宇宙醫學及工程研究院宣告成立，此機構負責航天員的生命保障、醫學監督保障及航天員的選拔訓練，是後來的中國航天員科研訓練中心的前身，標誌着中國載人航天事業的實質性起步[22]。
儘管受到了文化大革命的衝擊，中國的導彈與火箭研製工作依然在壓力中前進。在經歷一次失敗後，1970年1月30日，中國自行研製的「東風四號」中遠程導彈飛行試驗取得成功，驗證了兩級火箭的級間連接和分離技術、火箭發動機地面高空模擬試驗和高空點火技術、火箭的穩定控制和制導技術，對中國掌握多級火箭技術起到了重要作用。[23][24]
1970年4月24日，長征一號運載火箭在酒泉衛星發射場將中國第一顆人造地球衛星東方紅一號發射升空，衛星隨後準確進入預定軌道，使中國成為世界上繼蘇聯、美國、法國、日本之後第五個獨立完成衛星發射的國家，並且該衛星的重量（173千克）大於前四國首顆衛星重量之和[25]。作為中國首枚運載火箭，「長征一號」由東風四號衍生而來，為三級結構，前兩級推進劑為液體的硝酸和偏二甲肼，第三級為固體推進劑，全長29.46米，最大直徑2.25米，起飛質量81.5噸，近地軌道運載能力為300千克[26][27]。中國的首顆人造衛星東方紅一號上安裝了一台樂音裝置，可自太空播放《東方紅》樂曲並被地面接收。衛星在運行了超過設計壽命的28天後因電池耗盡而停止發送信號，但至今仍運行在近地點超過400千米、遠地點超過2000千米的軌道上[28][29]。
在東方紅一號成功發射的促進下，中國進行了首次載人航天的嘗試。1970年7月14日，毛澤東圈閱了國防科委關於發展載人航天的報告，同意開展載人飛船的研究工作，代號「714工程」，其中載人飛船名為「曙光一號」，19名空軍飛行員被秘密選拔出來成為待訓航天員的候選人。但由於薄弱的綜合國力及載人航天的巨大難度，工程於1971年被下令暫停並最終取消，中國人進入太空的夢想被暫時擱置。[22]
在長征一號研製的同期，為了達成中國的戰略核威懾能力，中國自1965年開始了洲際彈道導彈的研製，最終的成果即為「東風五號」[30]。東風五號洲際導彈於1980年5月18日完成首次全射程試驗，但在這之前的1971年就進行過低彈道飛行試驗，之後其技術就被航天運載火箭所運用，使得相比長征一號更大型的運載火箭的研製成為可能。由當時的上海機電二局（後來的上海航天技術研究院前身）從1969年開始抓總研製、使用偏二甲肼和四氧化二氮作為推進劑的「風暴一號」就是東風五號的衍生產物之一。1973年9月10日，風暴一號運載火箭首飛，但經歷了中國的第一次衛星發射失敗。在經歷了1974年的另一次失敗後，1975年7月26日，風暴一號成功發射重達1107千克的長空一號衛星，這是中國第一次成功發射重量達到一噸以上的衛星。風暴一號隨後於1981年9月20日成功將「實踐二號」系列的一組共三顆空間物理探測衛星發射至預定軌道，這是中國首次實現「一箭三星」的成就，引起了世界的關注。之後，根據國家對火箭研發計劃的調整，風暴一號系列的研製不再繼續進行，但其技術之後由長征四號系列及長征二號丁火箭繼承，並逐漸成為中國太陽同步軌道衛星發射的主力。[31][32][33]
除風暴一號之外，從東風五號洲際導彈衍生出的另一型運載火箭為由中國運載火箭技術研究院（時為第七機械工業部第一研究院）抓總研製的「長征二號」。長征二號運載火箭長32.6米，最大直徑3.35米，起飛重量190噸，近地軌道運載能力1.8噸，推進劑同樣使用偏二甲肼和四氧化二氮[34]。在經歷了1974年的一次首飛失敗後，1975年11月26日，長征二號在酒泉衛星發射中心成功發射中國首顆返回式衛星「尖兵一號」。衛星在軌道上運行3天，繞地球47圈後成功返回並回收，使中國成為繼蘇聯和美國後世界上第三個掌握衛星返回技術的國家，也是第一個首次發射返回式衛星就在本國國土上成功回收衛星的國家。尖兵一號衛星上的儀器設備的重量總和超過1.5噸，是「東方紅一號」的十倍，充分驗證了長征二號的運載能力。之後在長征二號基礎上改進而來的，近地軌道運力達到2.4噸的長征二號丙運載火箭及其後續改進型號在相當一段時間內承擔了中國大部分近地軌道的發射任務，奠定了使用常規液體燃料的傳統長征系列運載火箭的基礎。[35][36][37]
進入20世紀80年代後，中國的航天事業逐漸進入應用化的時代。隨着國家的發展，中國對於衛星通信的需求激增，通信衛星的研製與發射成為中國航天事業的下一個重大突破口。衛星通信工程的正式啟動始於1975年3月31日中央批准《關於發展中國通信衛星工程的報告》，該工程的代號即為「331工程」，包括通信衛星、運載火箭、測控系統、發射場和通信地球站五大系統[38]。其中通信衛星被命名為「東方紅二號」，由著名人造衛星專家孫家棟擔任總設計師，於1983年研製成功。發射地點被安排在了於1980年竣工的西昌衛星發射中心，該處緯度較低，可以更方便地將通信衛星發射至運行所需要的地球靜止軌道[39]。
在核心的運載火箭方面，發射中國首顆通信衛星的重任交給了當時中國最先進的長征三號運載火箭。長征三號是在長征二號丙的基礎上增加第三級而得，其早期探索工作始於「331工程」之前，設計的焦點在於火箭的第三級是採用保守的常規推進劑還是先進的液氫液氧低溫推進劑，以及是否開發二次啟動功能。儘管常規推進劑及一次啟動方案路徑較為簡單，但曾任中國液體火箭發動機研究所所長的著名導彈及火箭技術專家任新民深刻意識到了氫氧發動機的巨大潛力以及對未來中國航天事業發展的重大促進作用，他在決定性時刻的堅持使得可二次啟動的氫氧發動機方案最終被通過。從1976年至1983年，在進行了129次、累計工作時間33500秒的試車後，擁有高空二次啟動能力的中國氫氧發動機YF-73完成研製。[40][41]
1984年1月29日，長征三號在西昌進行了首次發射，目標是將首顆東方紅二號試驗通信衛星發射至地球同步轉移軌道。但第三級的氫氧發動機在第二次點火時發生故障，衛星最終只能進入遠地點高度為6480千米的大橢圓軌道，發射未能取得成功。儘管如此，試驗人員依然抓住機會，對衛星進行了姿態控制、軌道控制、通信、測控等多種功能試驗，驗證了衛星方案的正確性。第三級氫氧發動機的故障原因也在短短的70天內被定位，改進措施被應用到了待發射的第二枚同型號火箭上。[38][40]
1984年4月8日19點20分02秒，長征三號運載火箭再次自西昌衛星發射中心發射，成功把第二顆東方紅二號試驗通信衛星送入地球同步轉移軌道，4月16日衛星成功定點於東經125度赤道上空，5月14日正式交付使用，成為中國第一顆靜止軌道同步通信衛星[42][43]。長征三號與東方紅二號衛星的成功發射實現了中國氫氧低溫發動機技術的突破，將中國帶入了實用衛星的時代，在中國航天史上具有里程碑式的意義。中國也成為世界上第五個獨立研製和發射地球靜止軌道通信衛星、第三個掌握低溫高能推進技術和第二個掌握低溫發動機高空二次點火技術的國家[40]。1986年2月1日，長征三號將中國第一顆東方紅二號平台的實用通信廣播衛星發射入預定軌道，中國從此擁有了獨立自主的衛星通信事業，完全依賴於租用外國通信衛星進行電視廣播的歷史宣告結束[42]。到了20世紀80年代中後期，東方紅二號系列通信衛星已經滿足了中國總人口83%以上的通信需求[44]。
除通信衛星創造歷史外，中國第一顆太陽同步軌道衛星和第一顆傳輸型遙感衛星風雲一號A星於1988年9月7日由長征四號甲運載火箭發射入軌，中國成為世界上第三個擁有極軌氣象衛星的國家。雖然作為試驗星，風雲一號A星只工作了39天就因為失去控制而停止工作，但依然實現了中國氣象衛星零的突破[45][46]。也正是由於這次發射，始建於1967年，中國首座自主設計建設卻長期處於保密狀態的太原衛星發射中心首次向世界公開，並在之後承擔了大量的太陽同步軌道發射任務[47]。該次發射也是長征四號系列火箭的首次飛行，長征四號系列火箭是在風暴一號的基礎上增加採用常溫推進劑的第三級而來，原設計用於「331工程」，之後被安排用於發射風雲一號A星。長征四號甲火箭在1990年完成了風雲一號B星的發射以後退役，其後續型號長征四號乙與長征四號丙先後投入使用，完成了大量太陽同步軌道衛星的發射。[48]
在80年代的同期，世界載人航天活動進入了高潮，美國的航天飛機和蘇聯的空間站先後服役並進行了大量活動，中國於70年代初期被擱置的載人航天計劃也逐漸復活。1986年3月3日，王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位科學家向中央提出了全面追蹤世界高科技的發展和制定中國發展高科技計劃的建議和設想。經過時任中共中央顧問委員會主任兼中央軍委主席鄧小平批示，中華人民共和國國務院批准了《國家高技術研究發展計劃綱要》，根據提出的時間將其命名為「863計劃」[49]。863計劃包含了七大領域，其中航天技術位列第二，研究內容包括載人空間站系統及其應用，新時代的中國載人航天相關工作隨之開展並進入前期研究論證階段[50][51]。
從1990年代初開始，中國航天正式進入了國際商業航天發射時代。在之前的1985年10月，航天工業部向世界宣布長征系列運載火箭將面向國際用戶從事商業發射活動，之後西方國家短時間內的數次航天發射失敗事件為尋求進入國際市場的中國航天帶來了機會[52]。1989年1月，中國長城工業總公司與香港的亞洲衛星通信公司簽訂合同，使用長征三號運載火箭發射由美國休斯公司製造的「亞洲一號」通信衛星[53]。
1990年4月7日，長征三號在西昌衛星發射中心發射，將「亞洲一號」成功送入預定的地球同步轉移軌道，且衛星入軌精度超過了休斯公司以往的任何一次發射，圓滿完成了中國首個對外商用通信衛星發射合同，中國商業航天發射取得「開門紅」[54]。
儘管首次商業發射獲得了成功，但長征三號1.5噸的地球同步轉移軌道運力依然不足以承擔當時2.5噸以上的國際新一代通信衛星的發射任務，發射這類衛星的重擔落到了中國首個捆綁式火箭、外號「長二捆」的長征二號捆綁式運載火箭肩上[55]。長二捆的地球同步轉移軌道運力達到3噸，其研製始於1988年中國長城工業公司與美國休斯公司簽訂的發射澳大利亞奧賽特公司通信衛星（簡稱「澳星」）的合同，當時長二捆無論是火箭還是塔架都僅存在於設計圖紙之上。儘管如此，中國航天人僅用了18個月就完成了長二捆的設計、生產與施工，創造了航天史上的一個奇蹟[56]。1990年7月16日，長二捆搭載澳星模擬星首飛成功，中國首次突破了助推器捆綁、推進劑利用系統、大型發射台等關鍵技術，為澳星的正式發射鋪平了道路，長二捆也成為了20世紀90年代初期中國航天的明星級產品[55]。
但是天有不測風雲，1992年3月22日，長二捆在西昌衛星發射中心發射首顆澳星正式衛星的時候出現故障，火箭在點火後未能起飛，發射中止，且畫面通過直播傳遍了全世界[56]。事後的調查表明，故障的原因是少量多餘鋁屑引發點火控制電路短路，導致一、二級助推器發動機氧化劑副系統斷流閥門電爆管誤爆，最終引發所有發動機緊急關機。儘管短暫的點火產生的巨大振動導致長二捆火箭在塔架上沿順時針方向轉動了1.5度，但火箭最終沒有倒下，經過現場人員長達39小時的奮力搶救，衛星、火箭、發射台均被安全保留。近五個月後，1992年8月14日，長二捆再次發射澳星獲得圓滿成功，中國的商業發射度過了驚險的一關。[57][58]
在接下來的三年多時間裡，長二捆又執行了五次發射，其中三次成功，兩次失敗（經中美雙方調查判定與火箭質量無關鍵聯繫）[59][60][61]。與此同時，地球同步轉移軌道運力達到2.6噸的長征三號甲也於1994年完成首飛投入使用。然而，1996年2月15日，長征三號甲的後續型號長征三號乙運載火箭在西昌衛星發射中心首飛發射「國際通信衛星708星」時，火箭起飛兩秒後迅速傾斜，22秒後撞擊在附近山坡，最終導致星箭俱毀及6人死亡、57人受傷，成為中國航天史上最嚴重的事故。該事故故障原因最終被確定為火箭控制系統慣性基準元件的工藝質量缺陷導致的火箭姿態判斷輸出異常[62][58]。儘管同年7月3日長征三號火箭成功發射了香港的「亞太IA」通信衛星，但兩個月後的8月18日，長征三號在發射「中星七號」通信衛星時，因為三級發動機二次點火故障而再度導致發射失敗[63][64]。
約半年時間內的兩次發射失敗對長征火箭的國際信譽造成了沉重打擊，許多已簽訂的合同被用戶提前終止，國際保險公司要麼拒絕為長征火箭發射承保，要麼大幅提高保費[64]。在這種艱難的局面下，中國航天行業啟動了全方位嚴肅認真的質量整頓與改革工作。1997年初，《中國航天工業總公司強化科研生產管理的若干意見》（簡稱「72條」）、《強化型號質量管理的若干要求》（簡稱「28條」）相繼出台，獨立的質量監督代表系統被建立。此外質量管理部門還總結出了在技術和管理方面解決質量問題（即「歸零」）的五條標準，合稱「雙歸零」[64][58][65]。在嚴格的質量管理體系下，中國航天的發射成功率得到了立竿見影的提高。從1996年10月20日至2011年8月6日的近15年間，中國長征系列運載火箭實現連續102次發射成功[66]。1997年8月20日，長征三號乙火箭自西昌衛星發射中心成功發射，將美國美國勞拉空間系統公司製造的，重3770千克的菲律賓「馬部海」通信衛星送入預定軌道。長征三號乙的成功復飛標誌着中國從此擁有了5噸的地球同步轉移軌道運載能力，足以發射國際市場上的多種重型衛星，極大地增強了中國在國際商業發射服務市場上的競爭力[67]。長征三號乙運載火箭從此成為了中國中高軌道航天發射的絕對主力，並占據中國火箭運力之最的寶座近二十年。
在長征系列火箭力圖重新奪回國際商業發射市場失地的時候，來自美國的政治陰雲卻開始籠罩在中國航天的上空。1998年，美國方面指控休斯公司和勞拉公司在參與長征火箭發射失敗故障調查的過程中輸出了有助於中國改進洲際導彈的技術，之後發表的《考克斯報告》進一步宣稱中國「竊取美國軍事技術」。1999年，美國政府將商業衛星的出口納入到《國際武器貿易條例》（「ITAR」）中，禁止用中國火箭發射由美國製造或者包含美國製造部件的衛星[68][69]。至此，中美之間的商業發射合作宣告中斷，1999年6月12日由長征二號丙火箭發射的兩顆「銥星」成為了最後一批由中國火箭發射的美國載荷[70]。並且，由於美國的嚴苛限制以及其在世界衛星行業的壟斷性地位，長征火箭事實上被排除在了國際主流商業發射市場之外，商業發射活動在數年時間內趨於停滯[68]。
儘管商業發射活動在經歷了極大的波折後陷於低潮，但中國航天依然在這個十年臨近結束之際取得了重大突破。1999年11月20日06時30分，中國第一艘試驗載人飛船「神舟一號」搭乘長征二號F運載火箭在酒泉衛星發射中心升空。飛行約10分鐘後，飛船與運載火箭成功分離，準確進入預定軌道。飛船按預定程序在軌運行14圈後開始執行返回程序，返回艙於11月21日凌晨03時41分順利降落在內蒙古蘇尼特右旗賽漢塔拉主着陸場，中國首次試驗飛船任務取得圓滿成功[71][72]。這次任務的成功使得自1992年起秘密進行的中國載人航天工程被正式公諸於世。中國載人航天工程於1992年9月21日正式立項，代號「921」。工程的目標用「三步走」 來描述，可分別概括為實現天地往返、突破關鍵技術與實現短期駐留、建造空間站[73]。工程的實施帶動了一大批先進項目的研製與建設，如三艙結構的神舟載人飛船、基於長二捆的「長二F」載人火箭、酒泉載人航天發射場、北京航天飛行控制中心、中國航天員科研訓練中心等，十四名預備航天員也被選拔出來組成了中國人民解放軍航天員大隊接受載人飛行訓練[74]。隨着神舟一號任務的完成與公開，中國在21世紀即將來臨之時正式公開向美俄近四十年來在載人航天領域的壟斷地位發起了挑戰。
2000年後，中國經濟進入了高速增長的時期，國家綜合實力的迅速壯大使得航天活動也日益活躍。2000年11月，中國政府首次發布關於中國航天發展政策的白皮書《中國的航天》，將其後十年左右的發展目標定為：[75][76]
白皮書中提到的自主衛星導航定位系統即北斗衛星導航系統。早在1983年，後來的863計劃倡導者之一的陳芳允院士就提出過用「雙星定位」的方式建設初級的衛星導航系統。之後曾任「東方紅一號」設計師的中國著名衛星專家孫家棟提出了「三步走」的發展戰略以建設中國自己的衛星導航系統，服務範圍依次從中國擴展至亞太再至全球。2000年10月和12月，中國先後發射兩顆北斗導航試驗衛星，建立了「第一步」的北斗一號衛星導航試驗系統為中國及周邊區域提供定位、授時、廣域差分服務，並擁有雙向短報文通信功能，以初步探索的形式實現了中國衛星導航的從無到有。2007年與2009年，中國接連發射兩顆北斗二號導航衛星，成功競爭占得國際電信聯盟授予的衛星導航所需的頻率，開始實現「第二步」，即構建中高軌混合星座架構的實用衛星導航系統以服務亞太地區。[77][78][79]
白皮書中的另一個重點目標是「實現載人航天飛行」。中國的載人航天在進入21世紀後也繼續了良好的發展勢頭，從2001年1月到2003年1月，中國載人航天工程在兩年的時間裡實施了三次不載人的神舟飛船飛行任務，完成了從發射到運行到返回的全過程，驗證了載人航天所有系統的正確性與穩定性[80]。其中2002年12月30日發射的「神舟四號」是神舟飛船正樣的最後一次不載人演練，在飛行6天18小時、繞地球108圈後於2003年1月5日安全着陸，圓滿完成了技術要求最高、參試系統最全、難度最大的一次無人飛行試驗，為中國實施首次載人航天飛行任務掃清了障礙，中國人「飛天」夢想的實現進入倒數階段[81][82]。
北京時間2003年10月15日09時00分，長征二號F遙五運載火箭在酒泉衛星發射中心載人航天發射場將搭載着航天員楊利偉的「神舟五號」發射升空。9時10分左右，飛船進入預定軌道，楊利偉成為首位進入太空的中國人。16日5時35分，北京航天指揮控制中心成功向正在太空運行的神舟五號發送返回指令，飛船開始返回。10月16日6時23分，神舟五號在內蒙古主着陸場成功着陸，航天員楊利偉在飛行21小時23分、繞地球14圈後安全出艙，中國首次載人航天飛行獲得圓滿成功[83]。楊利偉的首次飛天引起了全球的關注，多國航天機構向中國表示祝賀與肯定，時任聯合國秘書長科菲·安南也於10月15日和16日先後兩次發表聲明對神舟五號的成功表示熱烈祝賀[84][85]。神舟五號任務的圓滿成功標誌着中國正式成為繼前蘇聯/俄羅斯和美國之後第三個獨立掌握載人航天能力的國家，是中國航天史上的一個重大里程碑，也預示着科技實力不斷上升的中國開始改變21世紀世界航天的格局[86]。
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在完成歷史性的首次載人航天飛行任務後，中國載人航天工程並沒有從此停下腳步。2005年10月12日至17日間，神舟六號飛船搭載費俊龍、聶海勝兩名航天員順利完成了中國首次多人多天的載人航天任務，全面驗證了神舟載人飛船的性能[80]。2008年9月25日至28日間，神舟七號任務成功執行，航天員翟志剛、劉伯明和景海鵬進入太空並安全返回。其中在9月27日下午34分至17時00分間，翟志剛身着中國研製的「飛天」艙外航天服，與身着俄羅斯「海鷹」艙外航天服的劉伯明互相配合，成功實施了中國首次空間出艙活動，即「太空行走」[80][87]。神舟七號任務的成功表明中國載人航天工程進展順利，已經進入「第二步」的關鍵技術突破階段，更多意義更重大、技術難度更高的任務將在下一個十年間實施。
在載人航天取得初步成功之後，中國航天很快將探索的腳步踏進了另一個具有重大意義的領域——深空探測。對於深空探測，最佳的起步目標就是離地球最近的自然天體——月球，《中國的航天》白皮書中就提到要在2000年代「開展以月球探測為主的深空探測的預先研究」。事實上，和許多其它航天項目一樣，中國月球探測的前期研究開始的時間遠早於政府公開之日。早在1994年，中國科學家就進行了月球探測的必要性與可行性研究[88]。而在經過了多年更深入的研究與論證後，中國的月球探測工程於首次載人航天飛行成功後的第二年也就是2004年的1月正式獲批[89]。立項後的中國探月工程又被命名為「嫦娥工程」，整體被劃分為「探月」、「登月」、「駐月」三個階段，簡稱「探、登、駐」。而其中首先實施的探月階段又分為三步，全部由無人探測器完成，分別進行月球的環繞探測、軟着陸與巡視、採樣返回，簡稱「繞、落、回」。[90][91]
北京時間2007年10月24日18時05分，中國的首個月球探測器「嫦娥一號」從西昌衛星發射中心由長征三號甲運載火箭成功發射，目標是對月球進行全球性、整體性與綜合性探測[90][92]。在經過了13天14小時200萬公里的行程後，嫦娥一號成功進入月球軌道，成為中國第一顆人造月球衛星。11月26日，嫦娥一號向地球傳回第一幅月面圖片和月球三維圖像。2008年11月7日，設計工作壽命一年的嫦娥一號成功在軌運行一周年，實現了工程提出的「精確變軌，成功繞月，有效探測，壽命一年」的預定目標。2009年3月1日，超期服役的嫦娥一號探測器在地面的指揮下受控撞擊在月球，嫦娥一號作為中國的首次深空探測任務以圓滿方式結束，被視為是中國航天繼人造地球衛星、載人航天飛行後的第三座里程碑，中國從此進入世界深空探測俱樂部。[92][93]
儘管自1999年以來遭受了美國的嚴厲打壓，中國的商業發射行業在21世紀的頭十年依然取得了一定的進展。2005年4月12日，中國使用長征三號乙運載火箭成功將法國阿爾卡特公司製造的「亞太六號」通信衛星送入超地球同步轉移軌道，以採用歐洲設計規避美國限制的方式迎來了沉寂六年後的首次商業發射成功[94]。2007年5月14日，中國再次使用長征三號乙運載火箭將尼日利亞通信衛星一號送入太空，該衛星由中國空間技術研究院研製，使用中國第三代通信廣播衛星平台「東方紅四號」，這是中國首次以整星出口，即以火箭、衛星及在軌交付的方式進行商業發射，標誌中國擁有了為世界提供全產業鏈衛星服務的能力[95][96]。
從2000年到2010年，中華人民共和國的國內生產總值增長了三倍[97]。隨着國民經濟的高速發展，中國對高分辨率、高精度對地觀測系統的需求與日俱增。為了結束對於航空遙感和國外高分辨率衛星系統獲取高分辨率遙感數據的依賴，中國在2010年5月12日正式啟動了「高分辨率對地觀測系統」重大專項，簡稱「高分專項」。高分專項的目的是建成中國高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率的對地觀測系統，並在2020年擁有具有時空協調、全天時、全天候、全球範圍的觀測能力，被視為建立中國戰略性空間基礎設施的重大工程。2013年4月26日，高分專項的首顆衛星「高分一號」由長征二號丁運載火箭發射升空並送入預定軌道[98]。在其後的數年間，多顆高分衛星被發射入軌，遙感方式涵蓋可見光、多光譜、紅外、高光譜、微波等[99]。2020年，隨着「高分七號」衛星的正式投入使用，高分專項目標打造的天基對地觀測能力初步形成[100]。
北斗衛星導航系統在2007年發射首顆北斗二號衛星後迎來了突飛猛進式的發展，僅2010年就發射了五顆北斗二號導航衛星。2012年底，由14顆衛星組成，可向亞太大部分地區提供定位導航授時服務的北斗二號系統構建完成[78]。從2017年11月開始，更為先進的北斗三號系統開始建設，僅用了不到三年時間就發射了24顆地球中圓軌道衛星，3顆傾斜地球同步軌道衛星和3顆地球靜止軌道衛星，刷新了全球衛星導航系統組網速度的世界紀錄[77]。2020年7月31日，中國共產黨中央委員會總書記習近平出席北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式，正式宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通[101]。完成後的北斗三號全球衛星導航系統具備導航定位和通信數傳兩大功能，可提供定位導航授時、全球短報文通信、區域短報文通信、國際搜救、星基增強、地基增強、精密單點定位共七類服務且性能指標先進，全球範圍定位精度優於10米、測速精度優於0.2米/秒、授時精度優於20納秒、全球服務可用性優於99%，已成為聯合國衛星導航委員會認定的全球衛星導航系統四大核心供應商之一[102][103]。
在2010年代，中國載人航天工程聚焦於關鍵技術突破與太空短中期駐留能力的完善。2011年9月29日，長征二號F/T1運載火箭將「天宮一號」目標飛行器發射至預定軌道以驗證中國的空間交會對接技術。11月1日，長征二號F遙八火箭將神舟八號無人飛船發射升空。11月3日凌晨，神舟八號與天宮一號以自動模式成功實現中國首次空間交會與對接。至此，載人航天的三項基本技術（天地往返、出艙活動、交會對接）均已被中國掌握[104]。2012年6月16日，神舟九號飛船搭載航天員景海鵬、劉旺和劉洋發射升空後與天宮一號對接，三名航天員進入天宮一號，隨後進行了約十天的短期駐留並完成了首次手控交會對接試驗，其中劉洋憑藉這次任務成為中國首位進入太空的女航天員[105][106]。差不多一年後的6月11日，神舟十號載人飛船發射升空並與天宮一號對接，三名航天員聶海勝、張曉光、王亞平進入空間站。在15天的飛行任務中，三名航天員進行了首次太空授課、第二次手控交會對接和首次繞飛交會試驗[107]。
儘管天宮一號具備了空間實驗室或空間站的某些性質，但其功能離它們尚有一定的差距，中國第一個真正意義上的空間實驗室為2016年9月15日發射的「天宮二號」。與天宮一號不同的是，天宮二號具備太空補加功能，可開展大規模科學實驗，配套設備數量和安裝複雜度均創造了歷次載人航天器任務之最。2016年的10月17日至11月18日間，神舟十一號乘組航天員景海鵬、陳冬進駐天宮二號生活了三十多天，進行了三十多項在軌實驗操作，刷新了中國載人航天的記錄[82]。之後，2017年4月20日，天舟一號貨運飛船成功發射並與天宮二號完成自動交會對接[108][109]。4月27日，天舟一號與天宮二號成功完成首次推進劑在軌補加試驗，標誌着中國突破和掌握推進劑在軌補加技術。至此，隨着空間實驗室、短中期駐留、在軌補加等任務的順利完成，中國載人航天工程完成了設定的「第二步」的目標，為2020年代長期空間站的建造工程做好了充分的技術準備[110]。
深空探測方面，在2007年嫦娥一號實現中國探月工程「繞」的目標後，中國開始為第二步的「落」做準備。中國第二個繞月探測器「嫦娥二號」於2010年10月1日發射，並首次使用地月轉移軌道在10月9日到達月球實現環月飛行，其在接下來的約八個月的工作時間內包括以15千米的低軌道高度對未來的中國探測器預選着陸區虹灣進行局部區域成像，為月球軟着陸做準備[111]。2013年12月2日，長征三號乙改進型運載火箭從西昌衛星發射中心升空，將中國的首個地外着陸器與巡視器組合體「嫦娥三號」送入地月轉移軌道。12月14日，嫦娥三號着陸器在月球正面的虹灣地區順利完成月面軟着陸，中國成為世界上第三個成功實現航天器地外天體軟着陸的國家。12月15日，「玉兔號」月球車被順利部署到月球表面，其後開展月面巡視勘察，中國探月工程二期「落/巡」的目標達成。[112]
特別值得一提的是，中國在這一時期還進行了對更遠的深空世界的初步探測嘗試。2011年，由中國科學院國家空間科學中心發起、與俄羅斯合作的「螢火一號」火星探測任務進入實施階段，這是一次獨立於國家重大航天工程之外的小型地外探測活動，探測器重量僅約100千克，被搭載在俄羅斯聯邦航天局的「福布斯－土壤」探測器上前往火星，目的為進入環繞火星軌道進行在軌探測[113]。然而在2011年11月成功發射後，由於「福布斯－土壤」探測器的主發動機未能按計劃啟動，俄羅斯探測器連同搭載的螢火一號最終未能離開近地軌道，於次年1月再入地球大氣層並墜毀於太平洋海域，任務最終失敗[114][115]。儘管螢火一號由於非中方因素未能取得預想中的成績，但中國的獨立行星際深空探測也從此進入萌芽階段。2012年12月13日，結束了月球探測的嫦娥二號在拓展試驗任務中在距離地球700萬公里處以3.2公里的最近距離飛掠小行星4179並拍照記錄，成為中國首個行星際探測器[116]。2016年1月11日，中國的首個獨立火星探測任務正式立項並被列入《2016年中國的航天》白皮書中的近期目標內，計劃在2020年發射探測器並史無前例地在一次任務中實現火星的環繞、着陸、巡視探測[117][118]。
在對地觀測、衛星導航、載人航天、地外探測等重大項目皆全面開花結果的同時，作為航天系統絕對基礎的中國運載火箭領域也在經歷着一場重要變革。自20世紀70年代以來，長征系列運載火箭長期使用以偏二甲肼和四氧化二氮作為推進劑的發動機，此類發動機雖然簡單可靠，但存在着有毒、有污染、比沖低、循環方式落後等缺點，至20世紀80年代中後期的時候已經顯著落後於其它世界航天大國的水平[82]。為了擺脫這種落後局面，自863計劃在1986年立項起，中國就開始對新型航天動力系統推進劑的選用問題進行論證。在經過了十多年的前期研究後，於2000年正式立項研製採用高壓補燃循環的120噸級液氧煤油發動機[119]。儘管在進入工程研製階段後遭遇了如發動機試車失敗甚至爆炸等的極大困難，研製團隊依然突破了高溫合金、起動技術等難關，於2006年成功完成了發動機的600秒長程試車，並於2012年通過了國防科工委的驗收[120][121]。2015年9月20日，採用了一台120噸級液氧煤油發動機即YF-100的「長征六號」小型運載火箭首飛成功，新一代發動機圓滿完成首次實戰[122]。2016年6月25日，使用了六台YF-100的「長征七號」中型運載火箭首飛成功，將中國火箭的低地球軌道最大運力提升至13.5噸，中國開始進入無毒、無污染、大推力的新一代運載火箭時代[123]。
長征七號的首飛同時也是位於海南省文昌市的中國文昌航天發射場所執行的首次發射任務，標誌着文昌航天發射場從此登上中國乃至世界航天的歷史舞台。與老牌的酒泉、太原和西昌相比，於2009年9月開工建設的文昌是最年輕也是最先進的航天發射場。由於文昌優越的地理條件，火箭在低緯度的文昌航天發射場發射時可提升10%至15%的運力，而且殘骸落區位於大海，極大地減少了對地面人員設施的潛在威脅，沿海的位置也使得大直徑火箭的運輸變得可能[124]。獨特的優點使得文昌航天發射場在接下來的數年內成為了中國諸多重大航天任務的出發地，一次次吸引了世界的目光。
比長征七號更重大的運載火箭領域的突破來自「長征五號」。長征五號的前期論證始於1986年，自2006年開始正式立項研製，其長達十年的研製過程共突破12大類247項核心關鍵技術，被稱為跨時代的研製項目[125][126][127]。作為中國的首型大型運載火箭，外號「胖五」的長征五號總長約57米，起飛質量約870噸，其芯級直徑突破了傳統長征火箭的3.35米，達到了5米之巨，其近地軌道與地球同步轉移軌道運力分別達到25噸與14噸，將長征三號乙火箭保持了多年的相應記錄大幅提升到了其2.5倍以上，被航天界視為實現中國航天發射綜合能力歷史性跨越、由航天大國邁向航天強國的重要基石[125][126]。然而，在2016年11月4日自文昌航天發射場成功首飛後，長征五號遙二運載火箭在2017年7月2日的第二次驗證飛行中出現異常，發射失利[125][128]。長征五號遙二任務的失利使得長征五號火箭進入了漫長的「歸零」階段，中國航天未來數年內的多個完全依賴於長征五號進行的重大項目遭受或面臨被大幅推遲的不利局面。
儘管面臨着長征五號前景不明的陰霾，中國航天在接下來的兩年內依舊達成了一個足以載入世界航天史冊的成就。由於潮汐鎖定的作用，作為地球唯一天然衛星的月球長期以同一面朝向地球旋轉，在航天時代到來之前，人類從未見過月球背面的模樣。儘管隨着20世紀60年代以來多國月球環繞器的到達，月背的大致模樣已被人類所熟知，但由於通信障礙等因素，人類直至21世紀初也尚未對月背進行過近距離的探測。這一缺憾在2019年被中國的「嫦娥四號」任務終結。2018年12月8日，原本作為嫦娥三號備份的嫦娥四號探測器在西昌衛星發射中心由長征三號乙運載火箭成功發射飛往月球[129]。在此前發射並成功運行於地月拉格朗日L2點的「鵲橋號」中繼衛星的支持下，2019年1月3日，嫦娥四號在月球背面的馮·卡門撞擊坑成功完成軟着陸，成為人類歷史上首個成功在月背軟着陸的探測器，並拍下傳回世界第一張近距離拍攝月背影像圖[130][131]。幾個小時後，着陸器將「玉兔二號」月球車釋放至月背表面，留下人類探測器的第一道印跡，開始人類在月背表面的首次巡視探測[132]。嫦娥四號月背探測任務填補了人類月球探測的空白，使得中國航天站在了國際航天界月球研究的前沿，於2020年獲得國際宇航聯合會的最高獎「世界航天獎」，是該國際組織成立70年來首次把這一獎項授予中國航天界人士[133]。
除了嫦娥四號，這一時期內中國航天的其它主要事件與成就包括：2016年3月8日，中華人民共和國國務院決定自2016年起，將每年的4月24日也就是東方紅一號的發射紀念日設立為「中國航天日」[134]。8月16日，世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」成功發射[135]。2017年6月15日，中國首顆X射線調製望遠鏡衛星「慧眼」成功發射，推動高能天體物理研究進入世界先進行列[136]。8月21日，中國航天員中心在山東省煙臺市附近海域組織實施了為期17天的中歐航天員海上救生訓練，共有16名中國航天員和2名歐洲航天員參加，是首次有外國航天員參與中國組織的大型訓練任務[137][138]。2018年，中國成功完成了35次軌道發射，首次位居世界第一[139]。2019年6月5日，「長征十一號」在黃海海域成功完成中國首次海上運載火箭發射[140]。7月25日，中國民營航天公司星際榮耀首次發射「雙曲線一號」小型固體火箭並成功將載荷送入軌道，這是中國民營公司首次成功實施商業運載火箭的軌道發射[141]。
時間來到2010年代的尾聲，經過了兩年多共908天的歸零後，2019年12月27日，長征五號遙三運載火箭在文昌航天發射場復飛成功，將東方紅五號衛星公用平台首飛試驗星實踐二十號送入預定軌道[142]。隨着這次任務的完美成功，2017年遙二失利的陰霾被一掃而空，長征五號實現了「王者歸來」，中國進入空間的能力得到跨越式的提高，中國航天的數個重大項目都將隨着長征五號的復飛成功在2020年代初集中迎來歷史性的飛躍。
作為21世紀初中國運載火箭技術集大成之作，長征五號的問世使得一系列先前受限於載荷重量大小限制而難以進一步發展的項目獲得了期待已久的解放。從2020年開始，中國的載人航天及地外探測在長征五號系列火箭的支持下，以高歌猛進的態勢在短短數年間就完成了諸多令世界矚目的重大成就。
中國載人航天工程在2020年邁開了計劃的「第三步」。2020年5月5日，長征五號B運載火箭攜帶新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙在文昌航天發射場成功完成首飛。此次任務中，柔性充氣式貨物返回艙試驗艙在返回過程中出現異常，而新一代載人飛船試驗船返回艙則在自主提升至大橢圓軌道數日後於5月8日成功着陸於內蒙古東風着陸場[143][144][145]。長征五號B是長征五號系列火箭的一個分支，擁有20.5米長的整流罩，專門用於向近地軌道運送大型載荷，運力高達25噸，其首飛標誌着中國擁有了發射大型空間站艙段的運輸工具，為中國空間站的建設奠定了基礎[146][147]。2021年4月29日，長征五號B運載火箭在文昌航天發射場成功發射中國空間站的首個艙段天和核心艙，中國空間站的建造全面開啟，載人航天工程開始進入前所未有的密集發射階段[148]。5月29日，天舟二號貨運飛船成功發射並與天和核心艙完成自主快速交會對接[149][150]。6月17日9時22分，長征二號F遙十二運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射神舟十二號載人飛船，後者於約6.5小時後與天和核心艙完成自主快速交會對接[151][152]。航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先後進入天和核心艙，中國人首次進入自己的空間站[153]。9月17日13時34分，神舟十二號載人飛船返回艙安全降落在東風着陸場預定區域，持續約三個月的中國空間站階段的首次載人飛行任務取得圓滿成功[154]。
從2021年9月20日到2022年6月5日的約九個月的時間內，中國載人航天工程先後向天和核心艙發射了兩艘貨運飛船與兩艘載人飛船，將神舟十三號與神舟十四號兩個乘組共六名航天員分別送入空間站，其中神舟十三號乘組的翟志剛、王亞平、葉光富完成了中國首次長達六個月的長期太空駐留[155][156]。2022年7月24日，長征五號B遙三運載火箭成功將中國空間站的首個科學實驗艙、重23噸的問天實驗艙送入預定軌道[157]。13小時後，神舟十四號乘組的航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲在天和核心艙內迎來與問天實驗艙的對接，中國空間站進入多艙體組合時代[158]。9月30日，問天實驗艙利用轉位機構成功完成平面轉位，中國首次完成在軌大體量艙段轉位操作[159]。大約一個月後，中國空間站的第三個艙段及第二個科學實驗艙夢天實驗艙於2022年10月31日由長征五號B遙四運載火箭成功發射，在發射的後約13小時與天和核心艙完成對接，之後於11月3日完成轉位並實現航天員進駐。至此，中國空間站三艙「T」字基本構型在軌組裝完成[160][161][162][163]。2022年11月30日7時33分，神舟十五號乘組的費俊龍、鄧清明、張陸在飛船發射以及完成與中國空間站的對接後進入空間站，與等待的神舟十四號乘組完成了中國的首次「太空會師」，中國空間站首次達到最大承載人數6人[164]。2022年12月2日晚，神舟十四、神舟十五號航天員乘組進行交接儀式，這是中國航天員完成首次在軌交接，中國空間站正式開啟長期有人駐留模式。[165][166]
2023年5月29日，中國載人航天工程辦公室在神舟十六號載人飛行任務的新聞發布會上宣布中國載人月球探測工程登月階段任務已在近期啟動實施，目標是2030年前實現中國人首次登陸月球。為此，中國載人航天在前期關鍵技術攻關及方案論證的基礎上，已全面啟動部署研製建設工作，包括研製長征十號、新一代載人飛船、月面着陸器、登月服等飛行產品，新建發射場相關測試發射設施設備等。[167]
中國探月工程三期「回」的任務也在2020年等到了實施的機會。早在2014年11月，中國就完成了探月再入返回飛行試驗，成功掌握航天器以接近第二宇宙速度再入返回的關鍵技術，原計劃在2017年正式執行「嫦娥五號」月球採樣返回任務[168][169]。然而，長征五號在2017年7月的失利打亂了已有的部署，嫦娥五號任務在探測器已完成研製的情況下被迫無限期推遲，直至長征五號在2019年底完成復飛。2020年11月24日4時30分，長征五號遙五運載火箭自文昌航天發射場成功發射嫦娥五號探測器[170]。12月1日，嫦娥五號探測器着陸器和上升器組合體成功着陸月面，並於12月2日完成月球表面自動採樣[171][172]。12月3日，嫦娥五號上升器自月面起飛，攜帶樣品進入環月軌道，實現中國首次地外天體起飛[173]。12月6日，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體完成交會對接，將樣品轉移至返回器中，這也是世界上首次在地球軌道以外進行航天器自主交會對接[174][175]。12月13日，嫦娥五號軌道器和返回器組合體在發動機點火後成功進入月地轉移軌道[176]。12月17日，嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功着陸，中國首次地外天體採樣返回任務圓滿完成[177]。
2020年12月19日，國家航天局在北京舉行探月工程嫦娥五號任務月球樣品交接儀式，經測量，嫦娥五號任務共採集月球樣品約1731克[178]。嫦娥五號任務連續實現了中國航天史上首次月面採樣、月面起飛、月球軌道交會對接、帶樣返回等多個重大突破，成為中國當時複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，也標誌着中國探月工程「繞、落、回」三步走規劃的勝利完成[177]。
在目標為38萬千米遠的嫦娥五號任務開始實施之前，中國的首個自主火星探測器就已經動身，出發前往4億千米外的火星。自從2016年獲得立項以來，火星探測所需的深空測控網、超音速開傘、懸停避障試驗等技術準備工作先後完成，唯一有能力搭載探測器的長征五號也在2019年底完成復飛，中國的首次自主火星探測任務在2020年7月的地火轉移窗口來到之前已經處於萬事俱備的狀態。2020年4月24日，國家航天局在該年的中國航天日上公開了中國行星探測工程的規劃，將中國行星探測任務命名為「天問」，中國首次獨立火星探測任務作為該工程的首個任務被命名為「天問一號」[179]。2020年7月23日，由環繞器、着陸器、巡視器組成的天問一號探測器在文昌航天發射場搭乘長征五號運載火箭起飛並被成功送入地火轉移軌道，與同期的阿聯酋「希望號」和美國的「毅力號」一起組成了人類2020年的遠征部隊，踏上了前往火星的旅途[180][181]。
在經過了約七個月的旅程後，2021年2月10日，天問一號順利實施近火制動，成功進入火星停泊軌道，成為中國第一顆人造火星衛星[182]。隨後環繞器載荷開機，開始對火星進行科學探測，為着陸火星做準備[183]。在接下來的三個月內，國家航天局公布了多幅由天問一號環繞器拍攝的火星影像[184]。在同年4月的中國航天日啟動暨中國航天大會開幕儀式上，天問一號攜帶的巡視器被命名為「祝融號」[185]。
2021年5月15日凌晨1時許，天問一號探測器開始實施降軌。4時左右，着陸巡視器與環繞器分離，環繞器隨後返回停泊軌道，着陸巡視器則在之後經歷了約三小時的火星大氣飛行。7時18分，在經過減速、懸停避障和緩衝後，天問一號着陸器攜帶祝融號火星車成功着陸於火星烏托邦平原南部預選着陸區[186]。5月22日10時40分，祝融號火星車安全駛離着陸平台，到達火星表面，開始巡視探測。[187]。6月11日，國家航天局公布了由祝融號拍攝的首批科學影像圖，標誌着中國首次火星探測任務取得圓滿成功[188]。天問一號作為中國的首次自主火星探測任務，以極為大膽的方式一次性地完成了火星環繞、着陸與巡視的「繞、落、巡」三大步，使中國成為繼美國之後第二個完成火星着陸巡視的國家，象徵着中國深空探測的又一巨大成功，再次引起國際社會的廣泛讚譽[189][190][191]。2022年，天問一號火星探測任務團隊獲得國際宇航聯合會2022年度「世界航天獎」，是中國航天繼2019年的嫦娥四號任務後再次獲得這一殊榮[192]。
2022年5月，祝融號火星車在火星表面的工作時間達到一年。為應對沙塵天氣導致的太陽翼發電能力降低及冬季極低的環境溫度，祝融號火星車按照設計方案和飛控策略於此時轉入休眠模式，原本預計將於同年12月前後的初春季節恢復正常工作，但其後一直未能重新建立聯絡。[193]
在天問一號任務的圓滿成功的推動下，中國將繼續開展更高難度的深空探測。2021年底，中國探月工程四期正式通過立項審批[194]。2022年1月28日，中國政府發布《2021中國的航天》白皮書，明確表示在未來的五年內將發射「嫦娥六號」探測器、完成月球極區採樣返回，發射「嫦娥七號」探測器、完成月球極區高精度着陸和陰影坑飛躍探測，完成「嫦娥八號」任務關鍵技術攻關，與相關國家、國際組織和國際合作夥伴共同開展國際月球科研站建設。繼續實施行星探測工程，發射小行星探測器、完成近地小行星採樣和主帶彗星探測，完成火星採樣返回、木星系探測等關鍵技術攻關。論證太陽系邊際探測等實施方案[1]。
2024年3月20日，探月工程四期鵲橋二號中繼星由長征八號遙三運載火箭在文昌航天發射場成功發射升空，在經過約112小時奔月飛行後順利進入環月軌道，準備為之後的嫦娥六至八號及後續國內外月球探測任務等提供中繼通信支持[195][196]。同年5月3日，嫦娥六號探測器在文昌航天發射場搭乘長征五號運載火箭發射升空並進入地月轉移軌道，後在經過軌道修正和近月制動後順利進入環月軌道。6月2日，探測器的着上組合體成功降落在月球背面南極-艾特肯盆地預選區域。在完成了約兩天的採樣工作後，6月4日上升器點火自月面起飛，於6日完成與軌道器和返回器組合體之間的交會對接及樣品轉移。軌返組合體在等待了13天後進入月底轉移軌道，返回器於6月25日與軌道器分離，之後準確着陸於內蒙古四子王旗預定區域，自此圓滿完成全部任務，實現世界首次月球背面採樣返回[197]。經測算，嫦娥六號任務共採集月球背面樣品1935.3克[198]。
目前，中國航天科技集團為中國主要的航天發射服務供應商，其主力傳統運載火箭長征二號系列、長征三號系列、長征四號系列使用偏二甲肼和四氧化二氮作為主推進劑，即「毒發」。新一代運載火箭長征五號系列、長征六號系列、長征七號系列、長征八號系列使用液氧和煤油等無污染物質作為主推進劑。長征十一號使用固體推進劑。還有正在研製中的長征十號運載火箭和長征九號運載火箭。
除此之外，中國還有其它國企及民營企業提供發射服務，包括中國航天科工集團、藍箭航天、星際榮耀、星河動力、中科宇航、天兵科技等。
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根據《中國航天科技活動藍皮書（2022年）》，截至2022年底，中國在軌航天器數目超過700個，其中大中型遙感衛星、導航衛星數量居世界第一。[199]
當前部分進行航天器研發的機構與企業有：
中華人民共和國設有3個航天發射中心，5個發射場：
在中國西北的喀什，東北的佳木斯和南方的三亞之間形成一個新的大三角綜合陸地空間網絡監測站。[227]
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