2021年人類(lèi)航天五大看點(diǎn)

毛新愿

1.中國(guó)正式進(jìn)入空間站時(shí)代

人類(lèi)航天最難的技術(shù)莫過(guò)于載人航天。1961年，蘇聯(lián)和美國(guó)率先突破并全面掌握這項(xiàng)技術(shù)，之后一直處于壟斷地位，直到2003年10月15日，中國(guó)神舟五號(hào)飛船才打破這項(xiàng)壟斷。時(shí)至今日，中、美、俄依然是僅有的三個(gè)全面獨(dú)立掌握各項(xiàng)載人航天技術(shù)的國(guó)家。

對(duì)于載人航天技術(shù)而言，建立長(zhǎng)期在軌、多人駐留的空間站是最終目標(biāo)。2021年春，中國(guó)將向這一目標(biāo)發(fā)起挑戰(zhàn)，開(kāi)始天宮空間站建設(shè)。未來(lái)兩年內(nèi)，長(zhǎng)征二號(hào)F（發(fā)射神舟載人飛船）、長(zhǎng)征七號(hào)（發(fā)射天舟貨運(yùn)飛船）和長(zhǎng)征五號(hào)B（發(fā)射天宮最重要的核心艙和實(shí)驗(yàn)艙等）這三大主力火箭將陸續(xù)執(zhí)行11次任務(wù)。

千年之前蘇軾曾經(jīng)問(wèn)過(guò)：“不知天上宮闕，今夕是何年？”對(duì)于中國(guó)而言，2022年時(shí)，天上宮闕不再是古人浪漫的幻想，國(guó)際空間站也將不再孤獨(dú)。

2.人類(lèi)最強(qiáng)火星探測(cè)陣容陸續(xù)抵達(dá)

由于相對(duì)位置關(guān)系，從地球出發(fā)去火星，理想探測(cè)窗口每26個(gè)月才出現(xiàn)一次。在2020年7月出現(xiàn)的火星探測(cè)窗口，人類(lèi)派出了史無(wú)前例的火星探測(cè)陣容：7月20日，阿聯(lián)酋希望號(hào)火星探測(cè)器發(fā)射成功，它也是阿拉伯世界首個(gè)火星探測(cè)器；7月23日，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器發(fā)射升空，天問(wèn)一號(hào)包括軌道器、著陸器、巡視器，是人類(lèi)探測(cè)火星近幾十年來(lái)工程技術(shù)方面最復(fù)雜的一次任務(wù)；7月30日，美國(guó)毅力號(hào)火星車(chē)攜首架火星直升機(jī)—機(jī)智號(hào)一同前往火星，這是人類(lèi)最復(fù)雜、最昂貴的火星探測(cè)任務(wù)，也是人類(lèi)首次在地外天體使用直升機(jī)技術(shù)。

目前，阿聯(lián)酋希望號(hào)探測(cè)器已于2月9日進(jìn)入火星軌道；美國(guó)毅力號(hào)火星車(chē)2月18日成功著陸于火星表面；我國(guó)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器也于2月10日通過(guò)精準(zhǔn)的“剎車(chē)”制動(dòng)，成功進(jìn)入環(huán)火軌道，開(kāi)始實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”第一步“繞”的目標(biāo)，環(huán)火運(yùn)行約3個(gè)月后，著陸器連同巡視器將與環(huán)繞器分離，挑戰(zhàn)在火星軟著陸。

3.詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射

隨著技術(shù)難度和預(yù)期目標(biāo)的逐漸提升，原計(jì)劃2007年發(fā)射、預(yù)算5億美元的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，將拖延到2021年10月31日發(fā)射，預(yù)算逼近100億美元。這一遠(yuǎn)超哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的成本，使其成為迄今最昂貴的科學(xué)類(lèi)航天任務(wù)。

目前，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡迎來(lái)了一個(gè)重大進(jìn)展：五層太陽(yáng)傘測(cè)試完畢，這意味著它基本上能夠滿(mǎn)足2021年的發(fā)射目標(biāo)。五層太陽(yáng)傘每層展開(kāi)時(shí)約為300平方米，每層厚度25微米（第一層是50微米），小于人的頭發(fā)直徑（80～100微米），而且厚度已經(jīng)包括了鍍的硅膜和鋁膜。發(fā)射前，需要將它們先折疊起來(lái)塞進(jìn)火箭里；發(fā)射后，它們將在距離地球150萬(wàn)千米外的太空中完整展開(kāi)，這個(gè)過(guò)程會(huì)經(jīng)歷非常大的溫度變化。不僅如此，望遠(yuǎn)鏡的工作環(huán)境在–220℃左右。這意味著，它要有較好的降溫能力，能做到最高降溫300℃（理論設(shè)計(jì)值）。

望遠(yuǎn)鏡的18面鏡片要求更高，其加工拋光、展開(kāi)和控制、高低溫變形精度都在10納米級(jí)別，大概是幾十個(gè)鈹（鏡片主要材料）原子擺在一起的寬度。

不像哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，發(fā)射之后出了問(wèn)題還可以維修，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射是“一錘子買(mǎi)賣(mài)”，希望我們能見(jiàn)證這個(gè)不可思議的任務(wù)取得成功。

4.SpaceX迎來(lái)大破局之年

作為商業(yè)航天勢(shì)力的引領(lǐng)者，美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）在2020年進(jìn)行了26次火箭發(fā)射，獲得100%成功，總發(fā)射次數(shù)突破100，發(fā)射的載荷數(shù)量和重量都為世界之最。

2020年的26次發(fā)射，有5次使用新火箭，21次為復(fù)用火箭，并且突破了火箭7次發(fā)射復(fù)用技術(shù)。在26次發(fā)射任務(wù)中，2次為載人任務(wù)，3次為軍方載荷，14次為星鏈任務(wù)，共計(jì)部署了800余顆衛(wèi)星，使得SpaceX躍居為世界最大衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商。

2021年，SpaceX將迎來(lái)跨越式發(fā)展，預(yù)計(jì)完成48次火箭發(fā)射，大大超過(guò)2020年的火箭發(fā)射次數(shù)，并且絕大部分采用復(fù)用火箭。15次發(fā)射部署的星鏈衛(wèi)星數(shù)量相比現(xiàn)有規(guī)模將翻倍；商業(yè)載人任務(wù)將有三四次，甚至?xí)\(yùn)送包括影星湯姆·克魯斯在內(nèi)的4人乘組前往國(guó)際空間站拍攝電影。

2020年末，在12.5千米高飛行測(cè)試中，最多能運(yùn)送100名宇航員的星艦在最后時(shí)刻遺憾爆炸。2021年，星艦還將有密集的測(cè)試計(jì)劃，預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)首次全箭測(cè)試。

5.邁向深空，人類(lèi)的腳步越走越遠(yuǎn)

2021年，將會(huì)有一系列復(fù)雜的深空探測(cè)任務(wù)迎來(lái)重要節(jié)點(diǎn)時(shí)刻。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）已經(jīng)吞金近400億美元的重型火箭—太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）和獵戶(hù)座飛船組合將迎來(lái)關(guān)鍵時(shí)刻。這對(duì)目前世界上最先進(jìn)火箭和飛船的組合，未來(lái)將為阿爾忒彌斯（Artemis）月球探測(cè)計(jì)劃執(zhí)行首次飛行任務(wù)。不過(guò)令人遺憾的是，1月17日，SLS火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火測(cè)試失敗，原因正在排查當(dāng)中。

NASA露西號(hào)小行星探測(cè)器將會(huì)發(fā)射。這是迄今最復(fù)雜的一次小行星探測(cè)任務(wù)，在12年的時(shí)間內(nèi)，它將遍訪(fǎng)1顆主帶小行星和6顆特洛伊小行星。

NASA朱諾號(hào)木星探測(cè)器將迎來(lái)重要時(shí)刻。它已經(jīng)在太空中飛行了9年之久，原計(jì)劃在2021年7月30日完成第34次接近木星后受控墜入木星，實(shí)現(xiàn)類(lèi)似卡西尼號(hào)墜入土星的“華麗終章”?？茖W(xué)家們依然在評(píng)估它的狀態(tài)，可能會(huì)延長(zhǎng)它的服役時(shí)間。

NASA冥王號(hào)（OSIRIS-REx）小行星探測(cè)器將會(huì)從貝努出發(fā)，耗時(shí)3年返回地球。2020年，我們見(jiàn)證了日本隼鳥(niǎo)二號(hào)從小行星帶樣本成功返回地球的壯舉；2021年，我們期待著冥王號(hào)小行星探測(cè)器的精彩表現(xiàn)。

還有更多的太空勇士們?cè)诼贸讨校号量颂?yáng)探測(cè)器和太陽(yáng)軌道器依然在通過(guò)異常復(fù)雜的行星引力助推之旅前往太陽(yáng)；貝皮·科隆博號(hào)繼續(xù)飛在探索水星的旅途中；旅行者一號(hào)和二號(hào)已經(jīng)在太陽(yáng)系外旅行了43年，并且依然在工作；新視野號(hào)還在太陽(yáng)系的邊緣尋找下一個(gè)探測(cè)目標(biāo)……它們是人類(lèi)的使者，更是人類(lèi)的英雄。

2021年，人類(lèi)航天邁入新時(shí)代的大幕正在開(kāi)啟！