盧波（北京空間科技信息研究所）

世界空間探測活動經(jīng)歷半個世紀的發(fā)展，已步入穩(wěn)步和快速發(fā)展階段。2018年主要航天國家在空間探測技術(shù)和科學(xué)發(fā)現(xiàn)方面繼續(xù)取得新的突破和成就，全球?qū)嵤┝?次新的空間探測任務(wù)，2次任務(wù)取得新成果，另有2個空間探測器結(jié)束使命。

截至2018年年底，美國、蘇聯(lián)/俄羅斯、歐洲、日本、中國、印度等國家和組織先后發(fā)射實施了250次空間探測任務(wù)。不考慮搭載任務(wù)，目前全球在軌工作或飛行途中的探測任務(wù)共有32次（包括34個探測器），其中火星探測器9個，月球探測器7個，小行星探測器2個，金星探測器1個，水星探測器1個，木星探測器1個，冥王星探測器1個，太陽探測器6個，星際探測器2個，深空技術(shù)試驗器1個以及地球以遠空間科學(xué)望遠鏡3個。按所屬國家劃分，分別是美國21個，歐洲5個，日本3個，中國4個，印度1個。

世界各國家和組織實施的空間探測任務(wù)次數(shù)

美國成功發(fā)射“洞察”火星著陸器

“洞察”（InSight）火星著陸器是美國國家航空航天局（NASA）的新型深度鉆巖著陸器，于2018年5月5日在美國西海岸加利福尼亞州的范登堡空軍基地搭乘宇宙神－5（Atlas－5）運載火箭發(fā)射升空。該任務(wù)將首次鉆探火星表面以下5m深處，對火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行深入研究，包括火星地殼、地幔和地核。

隨“洞察”著陸器一起發(fā)射的還有2顆立方體衛(wèi)星—火星立方－1（MarCO－1），首次利用立方體衛(wèi)星進行了深空中繼通信能力驗證。這2顆立方體衛(wèi)星在飛掠火星完成中繼測試任務(wù)后，將繼續(xù)飛入深空。這次試驗任務(wù)將是立方體衛(wèi)星向深空發(fā)展進程中的重要一步。

“洞察”經(jīng)歷6個月的巡航飛行，于11月27日抵達火星并成功著陸在火星赤道以北的埃律西昂平原（Elysium Planitia）。著陸器的進入、下降與著陸過程持續(xù)6.5min，采用防熱罩、降落傘和反推火箭等綜合手段來降低下降速度?！岸床臁碧綔y器的主任務(wù)期約為1個火星年（約2個地球年），即728個地球日。

MarCO－1成功為“洞察”著陸器的進入、下降與著陸提供了實時通信中繼，驗證了立方體衛(wèi)星在深空探測任務(wù)中的可行性，為立方體衛(wèi)星在未來深空任務(wù)中的應(yīng)用開辟了新機遇。MarCO－A在飛越火星的過程中還進行了火星大氣的測量；MarCO－B在“洞察”著陸后不久傳回了拍攝的火星圖像。

為提升公眾對空間探索的關(guān)注，NASA還通過網(wǎng)絡(luò)在世界范圍為“洞察”征集了公眾簽名活動，將全球240多萬人的名字刻在硅質(zhì)薄片上，其中包括中國26萬人的名字，隨“洞察”一起飛往火星。

美國成功發(fā)射“帕克太陽探測器”

NASA“洞察”火星著陸器

NASA“帕克太陽探測器”示意圖

2018年8月12日，NASA采用德爾他－4H（Delta－4H）重型運載火箭成功發(fā)射了“帕克太陽探測器”（Parker Solar Probe）。該探測器是世界首個飛進太陽日冕進行探測的航天器，任務(wù)目的是深入研究日冕和太陽風(fēng)，并對可能影響人類日常生活的太陽風(fēng)暴和空間天氣進行預(yù)警?！芭量颂柼綔y器”將于2024年12月最終抵達距離太陽6.0×106km處，是迄今為止人造航天器最接近太陽的地方，將獲得比以往太陽探測任務(wù)更清晰、更全面的成果，進而揭示日冕的能量和熱量的流動機制，探索太陽風(fēng)加速的原因。

“帕克太陽探測器”將在近7年的時間里利用7次金星借力飛行逐漸縮小環(huán)繞太陽的橢圓軌道，將近日點從35Rs（Rs為太陽半徑）逐漸減小到約9.5Rs，最后抵達距離太陽約6.0×106km處。探測器的最終軌道為（5.9×106）km×（1.1×108）km的大橢圓軌道，相對于黃道面的軌道傾角為3.4°，軌道周期為88天。

在“帕克太陽探測器”之前，人類有史以來發(fā)射的距離太陽最近的探測器是1976年德國和美國合作發(fā)射太陽神－B（Helios－B）探測器，近日點為0.29AU，而“帕克太陽探測器”與太陽的距離則為太陽神－B與太陽的距離的1/7。因此，“帕克太陽探測器”將獲得比以往太陽探測任務(wù)更清晰和更全面的探測成果。

“貝皮-科倫布”探測器組合體的飛行狀態(tài)

歐日合作成功發(fā)射 “貝皮-科倫坡”水星探測器

“貝皮-科倫布”（Bepi-Colombo）是ESA與日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）合作實施的水星探測任務(wù)，于2018年10月19日（北京時間10月20日09：45）搭乘阿里安－5ECA（Ariane－5ECA）運載火箭在法屬圭亞那庫魯發(fā)射場發(fā)射升空。這是人類第三次探測水星，是首次采用2個軌道器組成的編隊對水星展開探測，也是歐洲和日本首次嘗試對距離太陽最近、溫度極高的水星進行環(huán)繞探測?！柏惼?科倫布”預(yù)計將于2025年底飛抵水星，將對水星環(huán)境進行全面觀測，尋找水星上的撞擊坑，探測水星的大氣、磁層、表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，研究水星的起源和演化，并驗證愛因斯坦廣義相對論。

“貝皮-科倫布”探測器由“水星行星軌道器”（MPO）、“水星磁層軌道器”（MMO）、“水星轉(zhuǎn)移模塊”（MTM）和“MMO遮光罩及連接機構(gòu)”（MOSIF）等四部分構(gòu)成。其中，ESA負責(zé)研制“水星行星軌道器”、“水星轉(zhuǎn)移模塊”和“MMO遮光罩及連接機構(gòu)”；JAXA負責(zé)研制“水星磁層軌道器”。

探測器組合體預(yù)計在2025年12月進入遠水點為1.78×105km的繞水星大橢圓軌道，“太陽能電推進模塊”先從“水星轉(zhuǎn)移模塊”分離出去，之后，啟動化學(xué)推力器降低軌道高度，使探測器組合體進入400km×12000km的環(huán)繞水星大橢圓軌道，“水星磁層軌道器”與組合體分離，獨立運行在該軌道上。之后，再啟動化學(xué)推力器，使余下的組合體進一步降低軌道高度，進入400km×1500km的水星極軌道。此時“水星行星軌道器”與“水星轉(zhuǎn)移模塊”分離，獨立運行在400km×1500km、傾角90°的環(huán)繞水星極軌道上。

目前，“貝皮-科倫布”探測器組合體飛行正常，在飛往水星的7.2年時間里將經(jīng)歷1次地球飛越、2次金星飛越和6次水星飛越，飛行大約9.0×109km的距離，預(yù)計2025年12月5日進入環(huán)繞水星軌道，此后將開始為期1年的主觀測任務(wù)?！柏惼?科倫布”任務(wù)將通過2個軌道器的編隊探測，首次實現(xiàn)對水星的最全面覆蓋觀測。

中國成功向月球發(fā)射2個探測器

由于嫦娥－4（Chang’e－4）在月球背面著陸，對地球不可見，需要通過中繼衛(wèi)星實現(xiàn)著陸器與地面的通信聯(lián)系，以完成地面測控和科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸。

2018年5月21日，承擔嫦娥－4通信中繼任務(wù)的“鵲橋”（Queqiao）由中國長征－4C運載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。6月14日，“鵲橋”飛抵距離月球約6.5×104km的地月拉格朗日L2點附近，進入環(huán)繞L2點的Halo軌道?！谤o橋”是世界首顆運行于地月拉格朗日L2點的通信衛(wèi)星。

“鵲橋”為降落在月球背面的著陸器與巡視器進行通信中繼的示意圖

玉兔－2巡視器全景相機對嫦娥－4著陸器成像

嫦娥－4著陸器地形地貌相機對玉兔－2巡視器成像

2018年12月8日，嫦娥－4由長征－3B運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。

嫦娥－4于2019年1月3日成功著陸在月球背面馮·卡門撞擊坑內(nèi)，攜帶的玉兔－2巡視器也在當天與著陸器成功分離，順利駛抵月背表面。目前，著陸器和玉兔－2已完成互拍成像，下一步將開展對月球背面著陸點周圍環(huán)境的進一步探測。

日本隼鳥－2探測器在龍宮小行星表面成功部署小型著陸器

2018年10月3日，日本隼鳥－2（Hayabusa－2）小行星探測器在距離龍宮（Ryugu，即1999JU3）小行星表面51m處，成功將“吉祥物”（MASCOT）小型著陸器投放到龍宮小行星表面。

隼鳥－2是日本第二次小行星采樣返回任務(wù)，任務(wù)目的是對龍宮小行星進行探測和采樣，并攜帶樣品返回地球。隼鳥－2于2014年12月3日搭乘H－2A運載火箭從種子島空間中心發(fā)射。經(jīng)過3年半的飛行，于2018年6月底進入繞龍宮小行星運行的軌道。

美國“奧西里斯-雷克斯”探測器成功進入環(huán)繞貝努小行星的軌道

2018年12月31日，美國NASA于2016年發(fā)射的“奧西里斯-雷克斯”（OSIRIS-Rex）小行星探測器成功進入環(huán)繞貝努（Bennu）小行星的軌道，距離該小行星中心約1.75km，創(chuàng)造了記錄，此前尚無航天器如此近距離環(huán)繞這種小天體。貝努小行星直徑僅500m，是人類航天器迄今在軌繞行的最小天體。

進入環(huán)繞貝努小行星軌道后，探測器將進行多次降軌機動，對貝努小行星進行1年半左右的詳細測繪和采樣點考察。2020年7月，探測器將根據(jù)科學(xué)團隊確定的采樣地點，進行下降和接近小行星表面的一系列操作，但并不著陸，而是利用TAGSAM機構(gòu)的機械臂采集約60g的小行星樣品。

完成采樣后，探測器計劃于2021年3月開始返回地球的旅程，預(yù)計于2023年9月到達地球。

美國“開普勒”空間望遠鏡因燃料耗盡結(jié)束使命

2018年10月30日，美國NASA宣布其2009年發(fā)射的“開普勒”（Kepler）空間望遠鏡因燃料耗盡結(jié)束任務(wù)使命?！伴_普勒”望遠鏡的設(shè)計軌道壽命為4年，實際在軌運行了9年多。

Hayabusa－2抵達龍宮小行星

“開普勒”空間望遠鏡在軌飛行示意圖

“開普勒”空間望遠鏡是NASA于2009年3月7日用德爾他－2型運載火箭發(fā)射的天文觀測空間望遠鏡，進入環(huán)繞太陽的日心軌道，是世界首個用于搜尋太陽系外類地行星的空間探測器。

在“開普勒”任務(wù)之前，人們只發(fā)現(xiàn)了大約80顆系外行星。截至2018年底，人類已確認發(fā)現(xiàn)了約3800顆系外行星，其中有2662顆是“開普勒”發(fā)現(xiàn)的，約占被發(fā)現(xiàn)類地行星總數(shù)的70%。“開普勒”的觀測結(jié)果使我們可以將太陽系同銀河系的其他行星系統(tǒng)進行聯(lián)合比較研究。

美國“黎明”小行星探測器因燃料耗盡結(jié)束使命

2018年11月1日，美國NASA宣布其2007年發(fā)射的“黎明”（Dawn）小行星探測器因燃料耗盡結(jié)束任務(wù)使命?！袄杳鳌笔鞘讉€進入主帶小行星軌道的探測器和首個環(huán)繞探測2個獨立天體的探測器。

“黎明”探測器是NASA于2007年9月27日采用德爾他－2運載火箭發(fā)射的小行星探測器。任務(wù)目標是探測太陽系2顆最大的小行星灶神星（Vesta）和谷神星（Ceres），考察這2顆小行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并進行對比研究，以確定小行星演化歷史及水在演化過程中的作用，并最終揭示太陽系形成初期時的條件和過程。

“黎明”探測器是首次對灶神星和谷神星進行全面的探測，獲得的數(shù)據(jù)資料對研究太陽系起源和演變、類地行星的形成過程等都具有重要科學(xué)意義。