中国发布了成为太空大国的五年计划。中国、美国和欧洲的太空梦想是什么?

原创 哔普星人 返朴

2022年1月28日,国务院新闻办公室发布《2021中国的航天》白皮书,文中指出2016年以来,中国航天进入创新发展“快车道”,未来五年中国航天将立足新发展阶段,开启全面建设航天强国新征程。

同样,在世界范围内,太空征程的脚步也在加速前进。很多人认为,2022年会是太空探索特别的一年,中国空间站组合完成将开启航天员常驻太空时代;美国开启重返月球计划;欧洲和俄罗斯将尝试把航天器送上火星(他们此前的尝试均都失败了),还有小行星防御、私人太空旅行等等,多项任务启动,值得期待!

撰文 | 哔普星人

2022年1月28日,国务院新闻办公室发布《2021中国的航天》白皮书,介绍了中国航天事业在过去五年间的主要进展,以及未来五年的主要任务。未来5年,我们将中国航天将推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展,开启全面建设航天强国新征程。航天事业中最具战略意义,同时也最令人心潮澎湃的一段征程无疑是太空探索。这一领域的工作由三大核心板块组成——航天运输系统、载人航天以及深空探测。

航天运输系统方面,未来中国将加速实现运载火箭的升级换代:研制发射新一代载人运载火箭和大推力固体运载火箭,推动重型运载火箭工程研制,以及持续开展重复使用航天运输系统关键技术攻关和演示验证,等等。

2021年中国在载人航天方面实现了里程碑式的壮举:天宫空间站核心舱“天和”成功发射,天舟货运飞船和神舟载人飞船成功发射,并与“天和”对接,六名航天员先后进驻中国空间站,并开展各项任务。值得一提的是,神州十三号航天员组在空间站度过了第一个春节。

未来5年,我们期待能够全面建成天宫空间站,打造国家太空实验室,开展航天员长期驻留、大规模空间科学实验等工作。载人登月方案、技术攻关等进行中,还将研制新一代载人飞船。

深空探测方面,中国未来将派出更多嫦娥系列探测器执行更高难度的采样和探测工作,也会继续借助去年“登火”成功的祝融号漫游车开展火星采样;此外,小行星探测器发射、近地小行星采样和主带彗星探测等工作,都在我们的近期计划之中。

当然,向往璀璨星河的不只有中国。全球多家航天机构都有在近期踏上太空征途的计划——尤其是这热闹的2022,多项重磅任务启动在即,值得期待:殖民月球地,火星寻生机,反小行星防御,私人太空旅行……

最强火箭升空,猎户殖民月球

人们尤为关注美国国家航空航天局(NASA)的太空发射系统(space launch system,SLS)。作为NASA阿尔忒弥斯深空探索计划(Artemis Program)的一部分,SLS火箭是他们迄今设计出的最强大的火箭,高度超过100米,载重95吨(一阶段),是把宇航员送上月球及更远地方的基础。

SLS火箭的首次发射定于今年2月,将携带无人驾驶猎户座太空船(Orion)升空,后者飞行45万公里进入绕月轨道。猎户座会在月球表面上方约100公里的高度(最近)飞行,然后利用月球引力推进至7万公里处——这一高度意味着它是飞离地球最远的载人航天器。猎户座预计运载4-6名宇航员,并将配备一个欧洲服务模块,为自己在轨道里的“风骚走位”提供动力。欧洲航天局作为该服务模块的制造者,也有望就此成为阿尔忒弥斯任务的重要合作伙伴。

如果2月的任务成功,猎户座将于2024年进行载人绕月飞行,于2025年开展登月任务——距人类上一次的载人登月成功已经过去了53年。1972年12月,阿波罗17号登月舱由土星5号火箭运载升空,随后降落在金牛座利特洛峡谷(Taurus-Littrow),两名宇航员进行了3次月面活动。NASA猎户座太空船的模型

猎户座任务将标志着月球殖民计划的开端。宇航员会在此开展为期数月的任务,并开发可供未来火星殖民地使用的技术。他们的第一个主要目标是靠近月球南极的沙克尔顿陨石坑(Shackleton crater),据信那里有大量冰块。水不仅能为宇航员提供宝贵食物,还可通过电解转化为氢气和氧气,用作火箭燃料。

游隼飞过死亡之湖由NASA支持的私营公司建造的着陆器将把科学和技术任务带到月球表面。

NASA斥资26亿美元打造的商业月球有效载荷服务(Commercial Lunar Payload Services,CLPS)计划即将开启大规模的机器人任务,一支机器人探测器队伍将奔赴月球,第一批任务从2022年开始。这些探测器由得到NASA支持的私人公司研发,将尝试绘制地下水沉积图,研究月球内部深处,派出机器人漫游车调查月球表面等。

Astrobotic公司设计的“游隼”(Peregrine)着陆器将前往月球的“死亡之湖”(Lacus Mortis),即位于东北部表面的一处玄武岩平原。游隼号会携带各种仪器对月球环境进行全方位探测。

另一家美国公司Intuitive Machines紧随其后,将向“风暴之海”(Oceanus Procellarum)发送一艘载有6个有效载荷的航天器。

未来3年还将有12次CLPS任务——尽管NASA的科学负责人托马斯·祖布臣(Thomas Zurbuchen)警告称,这些私人资助的努力都面临着很高的失败风险,“多达一半可能出错。”

值得一提的是,俄罗斯和印度都计划于今年发射自己的月球着陆器,而韩国准备在月球轨道上放置一颗卫星以探究其矿物成分。

钻探火星地下的生命ExoMars漫游车的工作原型

今年,欧洲-俄罗斯联合的ExoMars任务将要启动。执行任务的机器人漫游者——欧洲航天局的“罗莎琳德·富兰克林号”(Rosalind Franklin rover)与俄罗斯的“哥萨克舞号”着陆器(Kazachok lander)——计划降落在火星北半球的含粘土平原奥克夏平原(Oxia Planum)。罗莎琳德·富兰克林号定于9月发射,预计到2023年6月份着陆;它会配备一个能探测火星表面下2米深处的钻头,旨在寻找可证明生命存在的标记物。

由于此前俄罗斯/苏联的19次和欧洲的2次登火尝试均以失败告终,所以人们并未对ExoMars任务持过于乐观的态度。2016年,欧俄火星登陆器“夏帕雷利号”(Schiaparelli)着陆器原本是作为此次ExoMars任务的试运行的,最终却因故障而坠毁。

另一方面,于去年2月登陆火星杰泽罗陨石坑的NASA毅力号漫游车最近完成了自身的维护和测试,并传回一份关于火星岩石的数据。接下来,它将继续在杰泽罗坑外做长期地质探索,寻找这片曾为三角洲之地的古代生命迹象,例如有机物质或微生物的痕迹。而跟着毅力号一起上火星的机智号直升机最近开始了它的第19次、也是2022年首次的火星飞行。

中国祝融号火星车在去年5月成功踏上火星,截止2021年底累计行驶超过1400米。今年的祝融号会继续高效开展火星表面的巡视探测任务,收集更多科学数据。值得一提的,火星北半球将从今年7月下旬开始进入长达半年的冬季,而祝融号已经做好充足准备。御寒方面,祝融号车身顶部设有集热窗,内填相变材料——白天在阳光下集热,晚上在低温下凝固放热。

毁灭小行星,拯救世界2022年最壮观的小行星任务将是NASA的小行星防御系统的测试。去年发射的双小行星重定向测试(DART)航天器将于今年9月撞上小行星Dimorphos。足球场大小的Dimorphos围绕其母星体Didymos运行。体重超600公斤的DART会以2400公里的时速冲向目标,尝试改变Dimorphos的轨道。

天文学家表示,DART任务若成功,将鼓励NASA和其他太空机构研发更大的飞行器用于防御小行星撞击地球。如果一颗 Dimorphos大小的小行星撞到地球,其后果相当于4-6亿吨TNT当量爆炸。DART的系统工程师埃琳娜·亚当斯表示:“Dimorphos的冲击可以彻底摧毁像曼哈顿这样的城市。DART任务旨在展示一种拯救世界的技术。”

NASA的其他几项小行星任务中还包括于今年8月发射“灵神星”探测器(Psyche Mission),造访一颗含有大量镍、铁及稀有金属的金属小行星,即灵神星(16 Psyche)。它被认为是某颗行星遭遇其他天体猛烈碰撞后的剩余物,且属于原行星的核心部分。对灵神星的研究将为科学家们提供一个探索行星核心和金属世界的机会,可谓千载难逢。航天员翟志刚和王亚平在空间站的天和核心舱外进行舱外活动。

空间来客

2021年4月,天宫空间站3个主要模块里的第一个模块——天和核心舱搭乘长征5B运载火箭升空。中国的空间建设事业自此进入全新时代。之后,天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船先后造访天和,并完成对接;神舟里的3位宇航员成功入驻空间站并将长期停留。

2022年,我们将看到问天实验舱和梦天实验舱先后发射,随后与天和对接。后续,将择机发射巡天空间望远镜,与空间站共轨长期独立飞行,开展巡天观测,短期停靠空间站进行补给和维护升级。

另一方面,位于美国休斯敦的公理太空公司(Axiom Space)准备于今年2月末发起首次奔赴国际空间站的纯私人太空任务。SpaceX将为此提供龙飞船和猎鹰9号火箭。飞船上的4名宇航员预计会在空间站停留8天。

天空旅行进行时理查德·布兰森在去年7月飞向太空边缘。期间他从维珍银河的VSS Unity客运飞船上观察地球。

波音公司希望于今年5月将其“星际客船”(Starliner)送入轨道,随后开始运送宇航员往返国际空间站。实际上,波音的星际客船已经落后计划数年:2019年的一次试航对接失败;去年的尝试也在最后一刻因燃料阀未能打开而被取消。相比之下,怀揣同样梦想的SpaceX却后来居上:2021年9月,他们用猎鹰9号火箭将龙飞船(Crew Dragon),载着4名普通人进行了为期3天的绕地球轨道旅行,完成了首次纯商业载人太空飞行任务。

由杰夫·贝索斯创立的蓝色起源(Blue Origin),以及由理查德·布兰森创立的维珍银河(Virgin Galactic),都于去年成功实现了首次载人亚轨道飞行。而在2022年,这两大巨贾麾下的太空“旅行舰队”预计将开始执行常规任务;飞船上的旅客们在返回地球前会感受到几分钟的失重状态。

1月28日中国国家航天局发布白皮书《2021中国的航天》中提到了未来五年培育壮大空间应用产业,其中就有“培育发展太空旅游”。

太空旅行,确实已不再是幻想。

参考来源

[1] https://www.theguardian.com/science/2022/jan/02/to-the-moon-and-beyond-what-2022-holds-for-space-travel

[2] https://purdue.edu/newsroom/releases/2022/Q1/perseverances-first-year-on-mars-purdue-professor,-mission-team-member-looks-at-what-is-ahead.html

[3] https://www.cast.cn/news/7123

[4] https://www.space.com/space-missions-to-watch-this-year

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原标题:《​中国发布航天强国五年规划,中美欧的太空梦想都有什么?》

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