邢強(qiáng)
(小火箭)
21世紀(jì)的第1個(gè)10年,以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展為代表的技術(shù)深刻地影響了人類的生活方式。在21世紀(jì)10年代后期,商業(yè)航天崛起,在全球范圍內(nèi),從技術(shù)層面(可重復(fù)使用運(yùn)載火箭、低軌巨型星座)和規(guī)模層面(占全球太空產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的76%),成為了人類太空探索和太空產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)力量。
在正式進(jìn)入21世紀(jì)20年代后,盤點(diǎn)一下2019年人類航天的20個(gè)大事件。

“一箭60星”成功發(fā)射“星鏈”首批衛(wèi)星
5月24日,美國(guó)太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的獵鷹-9(Falcon-9)運(yùn)載火箭把“星鏈”(Starlink)計(jì)劃首批60顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。這次發(fā)射是“一箭60星”,一舉終結(jié)了各方質(zhì)疑。低軌巨型星座正式開建!
2019年,“獵鷹重型”(Falcon Heavy)運(yùn)載火箭在4月和6月進(jìn)行了2次商業(yè)化發(fā)射,是其首發(fā)成功之后的第2次和第3次發(fā)射。“獵鷹重型”是人類迄今為止在役運(yùn)載火箭中運(yùn)載能力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭。
與商業(yè)航天對(duì)發(fā)射報(bào)價(jià)較為敏感的特性不同,美國(guó)軍方的發(fā)射任務(wù)更加注重任務(wù)執(zhí)行的可靠性和對(duì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的保障能力。從這個(gè)角度來看,美國(guó)SpaceX公司無需為了和同行競(jìng)爭(zhēng)而拉低發(fā)射報(bào)價(jià)。反而,因?yàn)樗麄円呀?jīng)證明了自己的可靠性,而且相關(guān)載荷量級(jí)內(nèi)尚無對(duì)手,一旦進(jìn)入美國(guó)空軍的采購(gòu)體系,就具備了絕佳的競(jìng)爭(zhēng)力。
在星多箭少的未來,運(yùn)載火箭方掌握了足夠高的定價(jià)權(quán),發(fā)射市場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生較大的變化。當(dāng)然,戰(zhàn)略規(guī)劃層面的考慮,除了大幅漲價(jià)之外,實(shí)際也會(huì)催生一些降價(jià)甚至免費(fèi)搭載的發(fā)射服務(wù)。

SpaceX公司的“獵鷹重型”運(yùn)載火箭發(fā)射升空

組裝中的雙曲線一號(hào)遙一運(yùn)載火箭

天鵲TQ-12液氧/甲烷液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)變推力長(zhǎng)程試車試驗(yàn)
7月25日,北京星際榮耀空間科技有限公司在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射雙曲線一號(hào)遙一運(yùn)載火箭。這標(biāo)志著我國(guó)成為繼美國(guó)之后,世界上第2個(gè)擁有具備入軌發(fā)射能力的民營(yíng)企業(yè)的國(guó)家。該公司也成為繼美國(guó)SpaceX公司和美國(guó)火箭實(shí)驗(yàn)室公司(RocketLab)之后,世界上第3個(gè)掌握運(yùn)載火箭研制技術(shù)的民營(yíng)企業(yè)。
10月26日,北京藍(lán)箭空間科技有限公司的天鵲TQ-12液氧/甲烷液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)順利完成變推力長(zhǎng)程試車。這次時(shí)長(zhǎng)為200s的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車的圓滿成功,使得我國(guó)成為繼美國(guó)之后,世界上第2個(gè)掌握大推力液氧/甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制技術(shù)的國(guó)家。北京藍(lán)箭空間科技有限公司成為繼美國(guó)SpaceX公司和美國(guó)藍(lán)色起源公司(Blue Origin)之后,第3個(gè)掌握大推力液氧/甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的民營(yíng)企業(yè)。
12月7日10:55,我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用快舟一號(hào)甲運(yùn)載火箭成功將吉林一號(hào)高分02B衛(wèi)星發(fā)射升空。同日16:52,我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用快舟一號(hào)甲運(yùn)載火箭采用“一箭六星”的方式,成功將和德二號(hào)A/B衛(wèi)星、天儀16/17衛(wèi)星、天啟四號(hào)A/B衛(wèi)星發(fā)射升空。上述衛(wèi)星全部順利進(jìn)入預(yù)定軌道,兩次任務(wù)均獲得圓滿成功。
這兩次發(fā)射,在同一衛(wèi)星發(fā)射中心,用同一型號(hào)運(yùn)載火箭,間隔僅5小時(shí)57分鐘,創(chuàng)造了人類自冷戰(zhàn)結(jié)束以來的最小間隔航天發(fā)射世界紀(jì)錄。

轉(zhuǎn)運(yùn)中的快舟一號(hào)甲運(yùn)載火箭
8月17日,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了捷龍一號(hào)運(yùn)載火箭,以“一箭三星”的方式,順利將3顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。這是由中國(guó)航天“國(guó)家隊(duì)”首次采用純商業(yè)化模式執(zhí)行的商業(yè)航天發(fā)射,拉開了我國(guó)商業(yè)航天領(lǐng)域的新篇章。

轉(zhuǎn)運(yùn)中的捷龍一號(hào)運(yùn)載火箭

人類歷史上第一張黑洞照片
4月10日,包括中國(guó)在內(nèi)的全球多地天文學(xué)家同步公布了首張黑洞真容。這一由200多名科研人員歷時(shí)10余年、從四大洲8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)“捕獲”的視覺證據(jù),有望證實(shí)愛因斯坦廣義相對(duì)論在極端條件下仍然成立。
這是人類第一次凝視曾經(jīng)只存在于理論中的天體—黑洞,一種體積極小、質(zhì)量極大的天體,如同一個(gè)宇宙“吞噬之口”,連光也無法逃逸。黑洞位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個(gè)陰影,周圍環(huán)繞一個(gè)新月狀光環(huán)。

嫦娥四號(hào)成果著陸月球背面,“玉兔”開始巡視勘察任務(wù)

長(zhǎng)征十一號(hào)海射型固體運(yùn)載火箭首次實(shí)現(xiàn)海上發(fā)射

航天員編組(左為杰西卡·梅爾,右為克里斯蒂娜·科赫)
1月3日,嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器成功完成了人類探測(cè)器的首次月球背面軟著陸。這是人類探測(cè)器首次實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸和巡視勘察,同時(shí)也是首次在月球的高緯度極地地區(qū)的著陸。11月26日,嫦娥四號(hào)工程被英國(guó)皇家航空學(xué)會(huì)授予航空?qǐng)F(tuán)隊(duì)金牌獎(jiǎng)。
6月5日,長(zhǎng)征十一號(hào)海射型固體運(yùn)載火箭在我國(guó)黃海海域某地實(shí)施發(fā)射,隨后將捕風(fēng)一號(hào)A/B星等7顆衛(wèi)星送入約600km高度的圓軌道,標(biāo)志著我國(guó)運(yùn)載火箭首次海上發(fā)射技術(shù)試驗(yàn)取得圓滿成功,也展示了運(yùn)載火箭的彈射發(fā)射技術(shù)。
10月17日,人類首次全女性航天員出艙編組完成太空作業(yè)。
截至2019年12月25日,共有565位航天員進(jìn)入過太空。其中,227人進(jìn)行過太空出艙活動(dòng)。而這565位航天員中,只有65位女性,占比僅為11.5%。中國(guó)有11位航天員進(jìn)入過太空,其中有2位女性,占比為18.2%。
3月2日,SpaceX公司的“載人龍”(Crew Dragon)飛船升空。3月3日,“載人龍”成功對(duì)接到“國(guó)際空間站”上。至此,該飛船完成了從發(fā)射到對(duì)接的測(cè)試,人類首款商業(yè)載人飛船問世。
這次測(cè)試飛行,為“國(guó)際空間站”送去了180kg的吃穿禮品,同時(shí)還帶了一件高科技產(chǎn)品—測(cè)試用假人,該產(chǎn)品是美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的“超級(jí)高科技零重力指示器”(SHTZI),其實(shí)就是一個(gè)毛絨玩具。
目前,SHTZI接受了“國(guó)際空間站”的女性航天員安妮的盛情邀請(qǐng),已常駐空間站,擔(dān)任其指示微重力環(huán)境的重任。

印度發(fā)射了一枚反衛(wèi)星攔截彈

尼泊爾衛(wèi)星-1在軌飛行示意圖
3月27日,印度發(fā)射了一枚反衛(wèi)星攔截彈。這次試驗(yàn)使得印度成為繼美國(guó)、蘇聯(lián)/俄羅斯、中國(guó)之后,第4個(gè)掌握反衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)家。
4月18日,尼泊爾的第一顆衛(wèi)星尼泊爾衛(wèi)星-1搭載美國(guó)諾格公司(Northrop Grumman)的“安塔瑞斯”(Antares)運(yùn)載火箭成功發(fā)射。尼泊爾成為繼蘇聯(lián)/俄羅斯、美國(guó)、加拿大等國(guó)家之后,世界上第70個(gè)擁有自己衛(wèi)星的國(guó)家/地區(qū)。
尼泊爾衛(wèi)星-1的質(zhì)量1.3kg,表面印有尼泊爾國(guó)旗和研制者的姓名,是由2位在日本九州工業(yè)大學(xué)(Kyushu Institute of Technology)留學(xué)的尼泊爾科學(xué)家研制的,用于鼓勵(lì)更多尼泊爾人投身到太空探索事業(yè)中來。星上配備對(duì)地觀測(cè)設(shè)備,可對(duì)尼泊爾進(jìn)行遙感成像。遙感數(shù)據(jù)將會(huì)下行到尼泊爾科學(xué)技術(shù)研究院(NAST)的地面站(目前世界上海拔最高、最接近太空的國(guó)家中心級(jí)衛(wèi)星地面站)。
4月12日,舉世矚目的同卵雙胞胎太空實(shí)驗(yàn)全部完成。
2015年3月27日,美國(guó)航天員斯科特進(jìn)入太空,他在“國(guó)際空間站”上生活和工作了342天,然后返回地球。他的雙胞胎兄弟馬克則在地球上生活與工作,成為了對(duì)照組對(duì)象。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:雖然人體從心理方面到基因?qū)用妫谔罩卸紩?huì)發(fā)生一些變化,但是在返回地球8個(gè)月后,大部分的變化都會(huì)消失,人體會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到進(jìn)入太空之前的狀態(tài)。
總體來說,實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人感到樂觀。而類似的實(shí)驗(yàn)仍需大量進(jìn)行,畢竟未來單程長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月,往返時(shí)間超過1年的載人火星之旅,需要這樣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐。
2月22日,日本隼鳥-2(Hayabusa-2)小行星探測(cè)器成功登陸小行星龍宮(Ryugu)。4月5日,隼鳥-2向龍宮表面成功發(fā)射金屬?gòu)椡瑁⒊晒φT發(fā)小行星地下巖石的噴涌。這是人類首次在距離地球3.0×108km遠(yuǎn)的地方向小行星實(shí)施彈丸轟擊。同時(shí),隼鳥-2完成了人類首次在同一顆小行星上進(jìn)行多次采樣的作業(yè)。預(yù)計(jì)2020年年底之前,隼鳥-2將帶著小行星樣本返回地球。
2月,機(jī)遇號(hào)(Opportunity)火星探測(cè)器正式宣布失效。
2003年7月7日,機(jī)遇號(hào)搭乘德爾他-2(Delta-2)運(yùn)載火箭升空。2004年1月25日,機(jī)遇號(hào)成功著陸在火星子午線高原,并在火星上發(fā)現(xiàn)了一塊隕石,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)切割分析后認(rèn)定該隕石含鐵93%、含鎳7%。這是人類在地球之外的天體上發(fā)現(xiàn)的第一塊隕石。

雙胞胎是這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)象(右邊是留在地面的馬克·凱利,左邊是上天的斯科特·凱利)

日本隼鳥-2小行星探測(cè)器成功向小行星發(fā)射金屬?gòu)椡?/p>

機(jī)遇號(hào)在火星上發(fā)現(xiàn)的一塊隕石
受火星全球性沙塵暴的影響,機(jī)遇號(hào)的太陽電池翼被沙塵覆蓋,難以獲取足夠的電能。2018年6月12日,機(jī)遇號(hào)突然失聯(lián)。此后的115個(gè)火星日,地球上的科學(xué)家一直在想方設(shè)法尋找機(jī)遇號(hào)。9月20日,“火星勘察軌道器”(MRO)找到了機(jī)遇號(hào),她已進(jìn)入極低電量保護(hù)狀態(tài)。
2月13日,在嘗試了100次喚醒失敗后,NASA決定讓超期服役的機(jī)遇號(hào)探測(cè)器就此長(zhǎng)眠在火星。
以色列民間組織太空以色列公司(SpaceIL)發(fā)起了人類首個(gè)由私人主導(dǎo)的登月計(jì)劃,該計(jì)劃得到了以色列政府和美國(guó)“谷歌X月球大獎(jiǎng)”(Lunar XPrize)委員會(huì)的大力支持。
2月22日,“創(chuàng)世紀(jì)”(Beresheet)月球探測(cè)器搭乘SpaceX公司的獵鷹-9運(yùn)載火箭順利升空。4月4日,該探測(cè)器成功被月球俘獲,完成了繞月飛行任務(wù)。4月11日,該探測(cè)器在嘗試進(jìn)行落月任務(wù)時(shí)突然失控,墜毀在月球表面。

“創(chuàng)世紀(jì)”月球探測(cè)器成功被月球俘獲

太空船-1

“新視野”飛越天涯海角小行星

長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭
10月28日, 維 珍 銀 河 公 司(Virgin Galactic)在紐約交易所上市,代碼為SPCE。這是世界第一家上市的商業(yè)航天企業(yè)。
維珍銀河公司的太空船-1(SpaceShipOne)自2003年5月20日首飛,2004年10月4日贏得“安薩里X大獎(jiǎng)”(Ansari X Prize)。獲獎(jiǎng)后,飛船隨即退役,成為第一個(gè)多次往返太空的由民營(yíng)企業(yè)研制的飛船藏品。
NASA“新視野”(New Horizons)2019年1月成功飛越距離地球最遠(yuǎn)的太陽系邊緣、名為天涯海角(Ultima Thule)的小行星,把人類的近距離觀測(cè)天體的紀(jì)錄,從冥王星推近到了位于柯伊伯帶(Kuiper belt)的天涯海角,并向地球傳回影像。
12月27日,長(zhǎng)征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空,成功將實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道。此次發(fā)射飛行試驗(yàn)任務(wù)主要考核長(zhǎng)征五號(hào)火箭總體方案、各分系統(tǒng)方案的正確性和協(xié)調(diào)性,對(duì)后續(xù)航天任務(wù)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星是地球同步軌道新技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星,將驗(yàn)證東方紅五號(hào)新一代大型衛(wèi)星平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù),并實(shí)施多項(xiàng)新技術(shù)驗(yàn)證工作,將開展地球同步軌道通信廣播業(yè)務(wù)。