一博
2021年是人類航天史上極不平凡的一年:世界各國共計(jì)實(shí)現(xiàn)了145次火箭發(fā)射,是史上發(fā)射次數(shù)最多的一年。而2022年,全球航天不僅在發(fā)射次數(shù)上有望再創(chuàng)新高,也將迎來一系列高難度的重大任務(wù)。接下來,就一起來看看2022年有哪些值得期待的航天大事件吧!
在過去的20多年內(nèi),國際空間站一直是人類唯一的空間站,也是國際載人航天長期在軌駐留的唯一平臺(tái)。但2021年4月29日,中國空間站天和核心艙成功發(fā)射升空,意味著中國正式開啟空間站建設(shè)。
我國計(jì)劃通過十一次發(fā)射任務(wù),將三個(gè)主要艙段、四艘載人飛船和四艘貨運(yùn)飛船送入太空并建立天宮空間站,預(yù)計(jì)將在2022年建成。這意味著人類載人航天將實(shí)現(xiàn)兩大空間站同時(shí)在軌運(yùn)行的局面,預(yù)計(jì)都將工作到2030年后。
與此同時(shí),國際載人航天事業(yè)也將迎來一系列成果:中美俄陸續(xù)推出新一代載人飛船和火箭;阿爾忒彌斯月球計(jì)劃中的“月球門戶”空間站將開始建設(shè);商業(yè)航天空間站進(jìn)入實(shí)質(zhì)發(fā)展階段,各太空旅游計(jì)劃蓬勃發(fā)展……這些都意味著從2022年起,人類各種載人航天紀(jì)錄都將被逐漸刷新,甚至將迎來爆炸性發(fā)展。
詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡已順利展開
2021年12月25日,由20個(gè)國家持續(xù)25年投入、數(shù)萬名科學(xué)家傾力合作造就的史上最貴航天器詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡成功發(fā)射,它的總預(yù)算已經(jīng)超過100億美元。考慮到它的質(zhì)量僅為6.5噸,這意味著它的單價(jià)超過10,000人民幣每克,是黃金單價(jià)的20余倍。它的各項(xiàng)頂級(jí)科技將聚焦于搜尋宇宙大爆炸后產(chǎn)生的首批紅外線,為我們揭示130多億年前的宇宙秘密,找尋世界的根源。
經(jīng)過十余天的旅途,韋布最重要的太陽傘和18面鏡片已順利打開。在經(jīng)過入軌機(jī)動(dòng)和在軌調(diào)試后,它將在約6個(gè)月后,發(fā)布首批成像圖片。毫無疑問,它是人類最強(qiáng)大的一雙“深空之眼”。
太空發(fā)射系統(tǒng)和獵戶座飛船
從1969年的阿波羅11任務(wù)實(shí)現(xiàn)人類首次登月,到50年后的現(xiàn)在,人類航天科技獲得了飛躍式發(fā)展。目前,幾個(gè)主要的航天大國計(jì)劃于未來十年重返月球,實(shí)現(xiàn)載人登月。其中,阿爾忒彌斯計(jì)劃和中俄聯(lián)合建設(shè)國際月球科研站將是兩大重要力量。此外,各國也紛紛立項(xiàng)重型登月火箭、新一代載人飛船和登月著陸器等航天項(xiàng)目,人力、資金和技術(shù)資源快速匯集。
值得關(guān)注的是,作為暫時(shí)處于領(lǐng)先地位的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)和獵戶座飛船組合,將會(huì)在2022年迎來首秀,實(shí)現(xiàn)一次環(huán)繞月球的“一箭多星”無人探月首飛測試任務(wù)。
Space X(太空探索科技公司)以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和各類火箭回收技術(shù)而知名,而它醞釀的最重大項(xiàng)目則是星艦和超級(jí)獵鷹火箭組合,目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全箭可回收、百人次載人航天、深空探測、行星著陸和返回等高難度技術(shù)。在過去的三年內(nèi),Space X一直在用完全顛覆傳統(tǒng)航天發(fā)展思路的“測試直到爆炸”技術(shù)開發(fā)手段。通過連續(xù)炸掉了十余個(gè)原型樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了星艦技術(shù)的快速迭代發(fā)展。
首個(gè)星艦與超級(jí)獵鷹火箭組合體實(shí)現(xiàn)了組裝測試,預(yù)計(jì)將在2022年首飛測試。若測試順利,星艦將攜帶顧客環(huán)繞月球旅行。星艦?zāi)艽钶d上百名乘客,推進(jìn)和運(yùn)輸能力甚至超過目前世界各國研發(fā)的新一代登月火箭。它還擁有月球(已獲NASA合同)和火星(未來規(guī)劃)著陸探測能力,前景無限。
DART將會(huì)實(shí)現(xiàn)人類史上首次太空防御
恐龍滅絕隕石說和通古斯大爆炸隕石說,讓人類對(duì)地外天體的“來訪”始終保持著擔(dān)憂。這并非杞人憂天,一顆在太空中看似“小不點(diǎn)”的千米級(jí)小行星如果撞擊地球,足以導(dǎo)致地球氣候節(jié)奏徹底崩潰,毀掉大批物種,直接威脅人類未來。如果遭受更大的小行星的撞擊,后果將不堪設(shè)想。因此,防范對(duì)地球有潛在威脅的危險(xiǎn)天體,毫無疑問是人類航天必須面對(duì)的課題。
2021年11月24日,人類首個(gè)小行星撞擊改道實(shí)驗(yàn)器“DART”成功出發(fā),它將撞擊一個(gè)雙小行星系統(tǒng)迪迪莫斯中的小個(gè)子迪莫夫斯,隨后評(píng)估撞擊對(duì)小行星軌道的影響。
早在出發(fā)時(shí),軌道已經(jīng)進(jìn)行了精細(xì)設(shè)計(jì),預(yù)計(jì)撞擊時(shí)間為2022年9月26日。屆時(shí),不僅它所攜帶的小衛(wèi)星將會(huì)記錄全程,地球上各大望遠(yuǎn)鏡也會(huì)對(duì)準(zhǔn)它們,圍觀這一次壯觀無比的“太空煙花”。
中國祝融號(hào)和美國毅力號(hào)/機(jī)智號(hào)代表人類火星探測的最新高度
2020年,人類派出了史無前例的火星探測陣容,中國、美國、阿聯(lián)酋均發(fā)射了火星探測器,并于2021年順利抵達(dá)火星。其中,中國的“天問一號(hào)”是人類首次成功的、單次任務(wù)實(shí)現(xiàn)“環(huán)繞、著陸和巡視”的探測器;NASA的“毅力號(hào)”則是史上最先進(jìn)的、攜帶了人類首架火星直升機(jī)“機(jī)智號(hào)”的探測器。
2021年,中美兩大火星探測器著陸后,花了大量時(shí)間進(jìn)行工程驗(yàn)證、測試和科學(xué)收集數(shù)據(jù)。例如,天問一號(hào)整體上攜帶了13種科學(xué)載荷,其中7個(gè)在火星上空的環(huán)繞器上,6個(gè)在降落火星表面的祝融號(hào)火星車上。它們共有五大科研目標(biāo),主要涉及火星空間環(huán)境、地表形貌特征、土壤表層結(jié)構(gòu)等研究,將為中國科研界帶來火星的第一手資料。2022年,更多數(shù)據(jù)將會(huì)被科學(xué)家們一一解讀,這將是人類探測火星史上最重要的科學(xué)成果之一,會(huì)極大增強(qiáng)人類對(duì)火星的認(rèn)知。
靈神星探測器將為我們揭示一個(gè)充滿寶藏的世界
人類的生存與發(fā)展離不開地球上各種寶貴的資源,特別是不可再生資源,其價(jià)值之高不言而喻,歷史上為此爆發(fā)的沖突也有很多。但在地球之外,這些資源的數(shù)量之多超乎想象,其中一類便是金屬資源。如果將目標(biāo)設(shè)定成獲取金屬資源,小行星帶內(nèi)的靈神星將會(huì)是一個(gè)完美的選擇。它幾乎是由鐵、鎳、金等元素構(gòu)成,像極了巖石行星的內(nèi)核,也極有可能含有更多稀有金屬。它的重量為2.7億億噸級(jí)別,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類每年利用的20億噸鐵礦石重量,足夠人類使用千萬年,可以說是某種程度上的“無限”資源。
預(yù)期在2022年8月1日,NASA將會(huì)利用獵鷹重型火箭發(fā)射靈神星探測器,出發(fā)前往這顆神秘的小行星,揭開它的面紗。雖然這個(gè)任務(wù)并不是真正意義上的“太空采礦”,但已然是一次標(biāo)準(zhǔn)的“太空探礦”。
“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)終于要發(fā)射了
火星探測窗口期每26個(gè)月才一次,著實(shí)不易。在2020年7月,中國、美國、阿聯(lián)酋都抓住了寶貴的機(jī)會(huì),但歐洲和俄羅斯醞釀許久的ExoMars第二個(gè)任務(wù)卻再次錯(cuò)失良機(jī)。該任務(wù)的巡視器(火星車)早在2019年雄心勃勃準(zhǔn)備發(fā)射時(shí),就已被命名為“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào),用以紀(jì)念這個(gè)在DNA和病毒研究領(lǐng)域做出過偉大貢獻(xiàn)的女性科學(xué)家。這也昭示了該火星車的核心使命之一是尋找火星水、有機(jī)物和潛在生命,和其他火星車的探測任務(wù)形成有效互補(bǔ)。
此前,“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)先后由于經(jīng)費(fèi)來源問題和方案設(shè)計(jì)變動(dòng)等因素中途兩次延期,2020年又因?yàn)橐咔楹蜏y試排期再次延后。2022年9月,地球再次迎來最佳探測火星窗口,“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)將借助歐空局深空巡航技術(shù)和俄羅斯著陸器技術(shù),再次發(fā)起嘗試。這次能否抓住機(jī)會(huì),如期發(fā)射,我們還需拭目以待。
歐空局阿里安6火箭藝術(shù)效果圖
運(yùn)載火箭是航天發(fā)展的基石,隨著航天發(fā)射需求日趨復(fù)雜,各大火箭家族也在快速擴(kuò)容。
對(duì)于幾個(gè)國家的火箭事業(yè)來說,預(yù)計(jì)2022年有以下新發(fā)展:中國長征系列已于近些年迎來長征5/5B/6/7/7A/8/11等新成員,一些正在研發(fā)中的重點(diǎn)新型號(hào)(長征6A/8R/9,新載人火箭)也將于2022年迎來重大進(jìn)展;俄羅斯正在發(fā)展安加拉系列,預(yù)計(jì)2022年再次試飛主力安加拉A5和A1.2火箭;美國則要進(jìn)行大換血,宇宙神和德爾塔目標(biāo)直接退役,逐漸由將在2022年首飛的火神火箭接班,重型火箭太空發(fā)射系統(tǒng)也將首飛月球;日本將在2022年迎來新一代H3火箭首飛;歐空局投資近40億歐元研發(fā)的新一代阿里安6火箭也將挑戰(zhàn)首飛。
除了各大航天國家隊(duì),商業(yè)火箭公司也如雨后春筍般崛起。除了風(fēng)光無限的Space X獵鷹系列火箭,2022年還將迎來多型商業(yè)火箭首飛。例如藍(lán)色起源蓄勢(shì)已久的“新格倫”重型火箭,將直接對(duì)標(biāo)獵鷹重型火箭的能力。
太空交通正在變得越來越繁忙,也越來越危險(xiǎn)。
如今是商業(yè)航天的黃金年代,但它在快速推廣、應(yīng)用航天技術(shù)的同時(shí),也在造成不小的問題。例如,星鏈在短短兩年就大規(guī)模組網(wǎng)到近2000顆衛(wèi)星,不僅給地球上的天文觀測造成麻煩,還數(shù)次逼迫多顆衛(wèi)星變軌避免碰撞,甚至導(dǎo)致天宮空間站的兩次避讓。而星鏈的長期規(guī)劃是數(shù)萬顆衛(wèi)星,遠(yuǎn)超目前的初期階段。
低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)“錢”途無限的紅海市場,在吸引大批硬核玩家加入,亞馬遜、三星、空客、一網(wǎng)、星網(wǎng)等都將有龐大的組網(wǎng)計(jì)劃。如果都成為現(xiàn)實(shí),意味著我們將在未來迎接多達(dá)十萬顆級(jí)別的衛(wèi)星數(shù)量。此外,大量商業(yè)火箭也在不斷向太空發(fā)射各式各樣的載荷,但不少載荷的科研意義極其有限,很快就會(huì)變成太空垃圾。未來,我們將面臨越來越頻繁的載人航天任務(wù),也將面臨越來越多的太空垃圾。如何商討出一套合理的太空開發(fā)規(guī)則并嚴(yán)格執(zhí)行,或許將是未來人類航天發(fā)展最大的課題之一。
2021年,人類航天獲得了歷史性的快速發(fā)展,2022年這種輝煌還將延續(xù)。我們?cè)谥饾u打開大航天時(shí)代的大門,為人類成為“跨行星生存物種”而努力。但我們也需要意識(shí)到,快速發(fā)展航天事業(yè)與和平有序利用太空是一個(gè)必須多國妥善合作的課題,越來越繁忙的太空,需要人類更多的智慧和協(xié)作。