瞭望未來十年航天新動向

龐之浩

十年，在浩瀚宇宙的發(fā)展史上，可謂滄海一粟，短促到可以忽略不計。十年，在科技迅猛發(fā)展的時代中，卻足以完成革新甚至是技術(shù)革命。十年之前，也許你我都不敢想象楊利偉能夠遨游太空；不敢想象中國可以實現(xiàn)奔月的千年夢想。十年之后，世界航天又將會帶給我們怎樣的驚喜呢？我們不妨提前窺探一二。

火箭：能上能下

2012年12月17日，太空探索技術(shù)公司在得克薩斯州火箭研發(fā)基地對“蚱蜢”試驗運載火箭進行了第3次測試。在飛行29秒，上升至40米高度后，“蚱蜢”采用閉環(huán)矢量推力和油門控制，并利用配有液壓阻尼器的四個著陸支架完成了盤旋和降落等動作?！敖德洹保繘]錯，火箭也能降落了。如果火箭能夠像航天飛機那樣實現(xiàn)重復(fù)使用，將大大降低使用成本，從而促進航天科技更迅猛的發(fā)展。這也體現(xiàn)了未來運載火箭的發(fā)展趨勢，即進一步降低成本和污染，提高可靠性和運載能力。

2013年，美國太空探索技術(shù)公司計劃在范登堡空軍基地試射近地軌道運載能力達53噸的“重型獵鷹”火箭。大直徑、少級數(shù)和大運載能力是除了上述可重復(fù)使用運載外，火箭未來發(fā)展的另一條思路。美國、俄羅斯等國已把載人航天的目標(biāo)瞄準(zhǔn)了月球、小行星和火星。所以首先要研制出可發(fā)射深空載人飛船的重型運載火箭。太空探索公司還擬研制近地軌道運載能力達170噸的“超級載重火箭”。美國航空航天局正在研制的“航天發(fā)射系統(tǒng)”重型運載火箭采用航天飛機的發(fā)動機，近地軌道運載能力為70噸，改進后將達到130噸。我國航天專家也擬定了近地軌道運載能力130噸的重型運載火箭方案。

衛(wèi)星：集體更新?lián)Q代

201X年，Ka頻段的寬帶多媒體通信衛(wèi)星將成為通訊衛(wèi)星領(lǐng)域的主力軍，以滿足這個越來越豐富多彩的世界對語音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等多媒體數(shù)據(jù)的處理和傳送需求。與以往的通信衛(wèi)星僅提供低速及語音業(yè)務(wù)不同，新型通訊衛(wèi)星可為多媒體和高數(shù)據(jù)速率的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供一種無所不在的通信方式。同時，美國寬帶、窄帶和受保護三類軍用通信衛(wèi)星將完成更新?lián)Q代，通信能力將提高10倍以上。

2020年，美國將逐步啟用可同時預(yù)警來襲戰(zhàn)略導(dǎo)彈和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星“天基紅外系統(tǒng)”取代“國防支援計劃”。美國和歐洲已開始陸續(xù)發(fā)射更加敏捷，能執(zhí)行快速反應(yīng)任務(wù)的第四代“陸地衛(wèi)星”和“斯波特”資源衛(wèi)星。為克服天氣條件對空間信息的影響，未來遙感衛(wèi)星將重點發(fā)展微波遙感。專業(yè)性更強、目標(biāo)更明確的小衛(wèi)星甚至微納衛(wèi)星將得以發(fā)展，這種研發(fā)周期相對較短、更加節(jié)省研發(fā)及發(fā)射經(jīng)費，所謂“快、好、省”的空間系統(tǒng)特別受航天新興國家的歡迎。

2014年，美國將陸續(xù)發(fā)射定位精度更高、抗干擾能力更強的GPS-3衛(wèi)星。到2020年，美國、俄羅斯的導(dǎo)航衛(wèi)星將完成更新?lián)Q代，美國將部署完畢12顆最先進的GPS-2F。俄羅斯也將部署完畢27顆第3代導(dǎo)航衛(wèi)星GLONASS-K，定位精度將達3米。中國和歐洲也將建成各具特色的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，與美俄形成“四足鼎立”的局面?！氨倍贰睂?dǎo)航衛(wèi)星采用3種運行軌道，定位精度高可達米級，同時還兼具一定的通訊功能，可發(fā)送短信。日本、印度也將建造區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)必將在未來十年中更加多元化。

2018年，“韋伯”空間望遠(yuǎn)鏡將正式從偉大的“哈勃”手中接過探索宇宙的重任?！绊f伯”工作在拉格朗日L2點上，集中紅外譜段的觀測兼顧部分可見光譜段，以探索宇宙的起源和結(jié)構(gòu)、銀河系的形成等。與“哈勃”相比，“韋伯”體積更大、功能更強，但質(zhì)量更小。 “韋伯”主鏡直徑6.5米，約為“哈勃”主鏡的2倍，但質(zhì)量只有“哈勃”的一半。

載人航天：我有新玩法

2018年，美國航空航天局投資研制的“獵戶座”多用途乘員飛行器有望投入使用。同年，俄羅斯“新一代載人航天運輸系統(tǒng)”也計劃執(zhí)行首次載人任務(wù)，它能運載6人和500千克貨物到近地軌道，并易于改裝成登月型載人飛船。美俄的此類新型宇宙飛船可一船多用，兼具飛往空間站、月球、小行星和火星等多個不同類型目的地的功能。還有望實現(xiàn)可重復(fù)使用，同時大幅提升運載能力，據(jù)悉每次可以運送4～7人，將大大降低運送成本。2020年，我國將在建成3個艙段組成的空間站，成為世界第3個獨立研制空間站的國家。

2014年，俄羅斯“進步”系列貨運飛船和“聯(lián)盟”系列載人飛船將正式使用第3代“航向”交會對接系統(tǒng)“航向”NA。該系統(tǒng)將目前正在使用的“航向”A系統(tǒng)5副天線合并為1副，同時以數(shù)字信號處理裝置代替模擬信號，提高安全性的同時降低了功率。其質(zhì)量是“航向”A的一半，能耗減少了2/3。飛船還將正式采用快速交會對接技術(shù)，將目前從飛船發(fā)射到交會對接所需的2天時間縮短為6小時。

201X年，載人航天將出現(xiàn)以商業(yè)模式運作的近地軌道載人天地往返。美國太空探索技術(shù)公司的“龍”客貨兩用型飛船、軌道科學(xué)公司的“天鵝座”貨運飛船、美國波音公司的乘員航天運輸-100載人飛船、美國內(nèi)華達山脈公司的“追夢者”雙翼航天飛機等都將投入使用。

2020年，美國比格羅航天公司和俄羅斯軌道技術(shù)公司的太空旅館將投入使用。英國維珍銀河航天公司將推出亞軌道旅游業(yè)務(wù)，屆時太空游客乘“太空船”2號體驗太空飛行只需要花20萬美元。

2018年，英國正在研制的“云霄塔”空天飛機將實現(xiàn)軌道試飛，2020年有望實現(xiàn)商業(yè)運營。這種像普通客機水平起降的載人航天器是世界上首個采用混合動力發(fā)動機的天地運輸器，它不僅能取代航天飛機，還有望將太空旅行提升到新高度。

空間探測：我將去更多的地方

未來十年，月球?qū)⒂瓉砀嗫纯?，除了遠(yuǎn)觀還要在月表仔仔細(xì)細(xì)地望聞問切一番。除月球外，“金木水火土”這航天五行在未來十年都有望被涉及。

2013年，美國將發(fā)射“月球大氣和塵埃環(huán)境探測者”，用于收集月表數(shù)據(jù)，及月表附近環(huán)境對塵埃的影響信息，了解未來月球探測活動可能對月球環(huán)境造成的影響，以及月球環(huán)境對未來前往探測的人員和探月計劃本身有何影響。同年，我國將發(fā)射全新的“嫦娥”3號月球探測器， 首次實現(xiàn)我國航天器在地外天體的軟著陸和巡視，并有望用機械臂抓取月壤在車內(nèi)進行分析。“嫦娥”5號取樣返回探測器計劃在2018年發(fā)射。2015年，日本的“月亮女神”2號著陸器以及歐洲的月球著陸器將在2015年和2018年相繼發(fā)射。俄羅斯、日本等已提出要在2020年左右建立自動化月球基地，勘探、開發(fā)和利用月球資源，并用作天文觀測。

2013年，美國將陸續(xù)發(fā)射“火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)”、“洞悉”等類似“好奇號”的火星車等，還擬在2022年發(fā)射火星取樣返回探測器。歐洲與俄羅斯合作在2018年發(fā)射“火星生命探索者”火星車，日本也計劃在2018年發(fā)射“火星探索著陸器與軌道器”。

2019年，歐洲和日本聯(lián)合研制的“貝皮·科倫布”水星探測器將進入水星軌道，研究水星表面特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和磁場狀態(tài)等。2016年，美國計劃發(fā)射“土星海探測器”。2020年9月美國和歐洲將發(fā)射聯(lián)合研制的“土衛(wèi)6土星系統(tǒng)任務(wù)”探測器。2022年，歐洲還將發(fā)射“木星冰月探測器”。美國將在2021年發(fā)射造價約20億美元的“木衛(wèi)二快帆”探測器，探測木衛(wèi)二是否有生命跡象，該任務(wù)也將為未來的登陸任務(wù)提供重要的早期勘察結(jié)果。一些航天大國正在制定新的金星探測計劃，包括設(shè)計金星探測飛機、金星漫游車、金星探測氣球等。

2015年7月，人類第一個冥王星探測器“新地平線”在飛行9年后將圍繞冥王星和冥衛(wèi)1展開為期5個月的探測。2014年11月，歐洲“羅塞塔”將進入楚留莫夫·格拉西門克彗星軌道。2014年發(fā)射的日本“隼鳥”2將于2020年攜帶1999 JU3小行星表面物質(zhì)返回地球。2016年發(fā)射的美國“奧西里斯”風(fēng)化層探測者探測器將于2023年攜帶至少60克1999 RQ36小行星表面物質(zhì)返回地球。2017年1月發(fā)射的美國“埃莫”小行星探測器將于2021年11月達到2001 SN263小行星。

實習(xí)編輯：武瑾媛