2021年是人类航天史上极不平凡的一年:世界各国共计实现了145次火箭发射,是史上发射次数最多的一年。而2022年,全球航天不仅在发射次数上有望再创新高,也将迎来一系列高难度的重大任务。今天,就一起来看看2022年有哪些值得期待的航天大事件吧!
中国天宫空间站建成:开启崭新载人航天时代。在过去的20多年内,国际空间站一直是人类唯一的空间站,也是国际载人航天长期在轨驻留的唯一平台。
但2021年4月29日,中国空间站天和核心舱成功发射升空,意味着中国正式开启空间站建设。我国计划通过十一次发射任务,将三个主要舱段、四艘载人飞船和四艘货运飞船送入太空并建立天宫空间站,预计将在2022年建成。这意味着人类载人航天将实现两大空间站同时在轨运行的局面,预计二者都将工作到2030年后。
与此同时,国际载人航天事业也将迎来一系列成果:中美俄陆续推出新一代载人飞船和火箭;阿尔忒弥斯月球计划中的“月球门户”空间站将开始建设;商业航天空间站进入实质发展阶段,各太空旅游计划蓬勃发展……这些都意味着从2022年起,人类各种载人航天纪录都将被逐渐刷新,甚至将迎来爆炸性发展的年代。
2021年12月25日,由20个国家持续25年投入、数万名科学家倾力合作造就的史上最贵航天器詹姆斯·韦布太空望远镜成功发射,它的总预算已经超过100亿美元。考虑到它的质量仅为6.5吨,这意味着它的单价超过10000人民币每克,是黄金单价的20余倍。它的各项顶级科技将聚焦于搜寻宇宙大爆炸后产生的首批红外线,为我们揭示130多亿年前的宇宙秘密,找寻世界的根源。
韦布虽然昂贵,但贵有贵的道理:韦布的镜片面积(25.4平米)远超它的前辈哈勃太空望远镜(4.5平米),以至于它必须先将18面镜子折叠,进入太空后再展开。同时,它还携带了五层厚度不足头发丝的巨大隔热板(太阳伞)隔绝热量,躲在距离地球150万千米外的日-地拉格朗日2点,这一系列操作必须一次成功,因为它无法回到地球维修。
从1969年的阿波罗11任务实现人类首次登月,到50年后的现在,人类航天科技获得了飞跃式发展。目前,几个主要的航天大国计划于未来十年重返月球,实现载人登月。其中,阿尔忒弥斯计划和中俄联合建设国际月球科研站将是两大重要力量。此外,各国也纷纷立项重型登月火箭、新一代载人飞船和登月着陆器等航天项目,人力、资金和技术资源快速汇集。
SpaceX(太空探索科技公司)以火箭发动机和各类火箭回收技术而知名,而它酝酿的最重大项目则是星舰和超级猎鹰火箭组合,目标是实现全箭可回收、百人次载人航天、深空探测、行星着陆和返回等高难度技术。在过去的三年内,SpaceX一直在用完全颠覆传统航天发展思路的“测试直到爆炸”技术开发手段。通过连续炸掉了十余个原型样机,实现了星舰技术的快速迭代发展。
恐龙灭绝陨石说和通古斯大爆炸陨石说,让人类对地外天体的“来访”始终保持着担忧。这并非杞人忧天,一颗在太空中看似“小不点”的千米级小行星如果撞击地球,足以导致地球气候节奏彻底崩溃,毁掉大批物种,直接威胁人类未来。如果遭受更大的小行星的撞击,后果将不堪设想。因此,防范对地球有潜在威胁的危险天体,毫无疑问是人类航天必须面对的课题。
2020年,人类派出了史无前例的火星探测阵容,中国、美国、阿联酋均发射了火星探测器,并于2021年顺利抵达火星。其中,中国的“天问一号”是人类首次成功的、单次任务实现“环绕、着陆和巡视”的探测器;NASA的“毅力号”则是史上最先进的、携带了人类首架火星直升机“机智号”的探测器。
人类的生存与发展离不开地球上各种宝贵的资源,特别是不可再生资源,其价值之高不言而喻,历史上为此爆发的冲突也有很多。但在地球之外,这些资源的数量之多超乎想象,其中一类便是金属资源。如果将目标设定成获取金属资源,小行星带内的灵神星(16 Psyche)将会是一个完美的选择。它几乎是由铁、镍、金等元素构成,像极了岩石行星的内核,也极有可能含有更多稀有金属。
火星探测窗口期每26个月才一次,着实不易。
在2020年7月,中国、美国、阿联酋都抓住了宝贵的机会,但欧洲和俄罗斯酝酿许久的ExoMars第二个任务却再次错失良机。该任务的巡视器(火星车)早在2019年雄心勃勃准备发射时,就已被命名为“罗莎琳德·富兰克林”号,用以纪念这个在DNA和病毒研究领域做出过伟大贡献的女性科学家。这也昭示了该火星车的核心使命之一是寻找火星水、有机物和潜在生命,和其他火星车的探测任务形成有效互补。
运载火箭是航天发展的基石,随着航天发射需求日趋复杂,各大火箭家族也在快速扩容。
对于几个国家的火箭事业来说,预计2022年有以下新发展:中国长征系列已于近些年迎来长征5/5B/6/7/7A/8/11等新成员,一些正在研发中的重点新型号(长征6A/8R/9,新载人火箭)也将于2022年迎来重大进展;俄罗斯正在发展安加拉系列,预计2022年再次试飞主力安加拉A5和A1.2火箭;美国则要进行大换血,宇宙神和德尔塔目标直接退役,逐渐由将在2022年首飞的火神火箭接班,重型火箭太空发射系统也将首飞月球;日本将在2022年迎来新一代H3火箭首飞;欧空局投资近40亿欧元研发的新一代阿里安6火箭也将挑战首飞。
如今是商业航天的黄金年代,但它在快速推广、应用航天技术的同时,也在造成不小的问题。例如,星链在短短两年就大规模组网到近2000颗卫星,不仅给地球上的天文观测造成麻烦,还数次逼迫多颗卫星变轨避免碰撞,甚至导致天宫空间站的两次避让。而星链的长期规划是数万颗卫星,远超目前的初期阶段。低轨卫星互联网这个“钱”途无限的红海市场,在吸引大批硬核玩家加入,亚马逊、三星、空客、一网、星网等都将有庞大的组网计划。
如果都成为现实,意味着我们将在未来迎接多达十万颗级别的卫星数量。此外,大量商业火箭也在不断向太空发射各式各样的载荷,但不少载荷的科研意义极其有限,很快就会变成太空垃圾。
2021年,人类航天获得了历史性的快速发展,2022年这种辉煌还将延续。我们在逐渐打开大航天时代的大门,为人类成为“跨行星生存物种”而努力。但我们也需要意识到,快速发展航天事业与和平有序利用太空是一个必须多国妥善合作的课题,越来越繁忙的太空,需要人类更多的智慧和协作。