2019誰是太空中最耀眼的那顆星

文/李宇飛

▲奧西里斯-雷克斯探測(cè)器

轉(zhuǎn)眼間，世界航天重登高峰、精彩不斷的2018年已經(jīng)遠(yuǎn)去。站在新的起點(diǎn)，讓我們重整行裝，抬頭遠(yuǎn)望，看看在2019年，宇航領(lǐng)域會(huì)帶給我們哪些新的驚喜。

航天運(yùn)輸亮點(diǎn)紛呈

在2019年航天運(yùn)輸領(lǐng)域最重要的一件事可能要算美國(guó)恢復(fù)載人航天發(fā)射能力了，而且這一次恢復(fù)利用的將是商業(yè)航天運(yùn)輸能力。這件事的意義就如同美國(guó)宇航局（NASA）局長(zhǎng)布萊登斯坦在宣布參加首批載人飛行任務(wù)航天員的儀式上所說的那樣，“我們又站到了用美國(guó)火箭從美國(guó)本土發(fā)射美國(guó)航天員的邊緣，而這是2011年以來的第一次?！?/p>

自從2011年美國(guó)航天飛機(jī)退役以來，美國(guó)不得不求助于太空競(jìng)賽中的老對(duì)手，依賴俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)載人飛船進(jìn)行國(guó)際空間站的人員更替。這對(duì)于航天強(qiáng)國(guó)美國(guó)來說，不能不說是一件很丟面子的事。而且，俄羅斯在座位費(fèi)的問題上也是獅子大張口，可以說是逐年飛漲，每個(gè)艙位要價(jià)已達(dá)7000萬美元。NASA一直希望能夠盡快擺脫這種受制于人的局面。

在經(jīng)歷了多次的進(jìn)度延遲之后，美國(guó)將在2019年確定性地開展商業(yè)載人運(yùn)輸計(jì)劃中的試飛任務(wù)。NASA商業(yè)載人運(yùn)輸計(jì)劃首次試飛的發(fā)射日期已經(jīng)確定，太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的一艘載人版龍飛船發(fā)射升空，進(jìn)行無人飛行試驗(yàn)。飛行成功后，接下來該飛船將在年內(nèi)進(jìn)行2次載人試飛和飛行中終止試驗(yàn)，即在起飛后“載人龍”利用其終止系統(tǒng)與獵鷹9火箭脫離逃逸。同屬于商業(yè)載人運(yùn)輸計(jì)劃的波音CST-100星際線飛船也在2019年安排了同樣的計(jì)劃，不過其運(yùn)載火箭由聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的“宇宙神5”來?yè)?dān)當(dāng)。

▲載人版龍飛船

除了私營(yíng)航天以外，NASA還計(jì)劃在2019年對(duì)自研的獵戶座飛船進(jìn)行載人飛行前的上升逃逸系統(tǒng)飛行試驗(yàn)，屆時(shí)由和平保衛(wèi)者導(dǎo)彈一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的助推器將會(huì)把飛船助推至預(yù)定高度和速度，然后實(shí)施逃逸，整個(gè)過程歷時(shí)約3分鐘。另外藍(lán)色起源公司也將對(duì)可重復(fù)使用亞軌道航天器新謝潑德號(hào)進(jìn)行首次載人飛行試驗(yàn)。

另外一個(gè)引人關(guān)注的方面就是2019年將有大量的新型運(yùn)載火箭進(jìn)行首飛試驗(yàn)，包括美國(guó)螢火蟲宇航公司的Alpha火箭、維珍軌道公司的運(yùn)載器一號(hào)空射火箭、矢量公司的矢量R火箭，歐空局的維加C火箭，西班牙零至無窮公司的氣球發(fā)射火箭、PLD航天公司的繆拉亞軌道重復(fù)使用火箭，印度的SSLV火箭。在中國(guó)，星際榮耀公司的雙曲線一號(hào)火箭、科工火箭公司的快舟十一號(hào)火箭、長(zhǎng)征火箭公司的捷龍一號(hào)火箭也很有可能在這一年加入戰(zhàn)團(tuán)。而已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)射的火箭實(shí)驗(yàn)室公司，則計(jì)劃在2019年實(shí)現(xiàn)每?jī)芍馨l(fā)射一次電子號(hào)火箭的頻度。這些火箭大都屬于小型運(yùn)載火箭，未來這一分類市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將異常激烈。

俄羅斯在2019年將利用質(zhì)子號(hào)火箭將國(guó)際空間站的最后一個(gè)模塊，即由俄羅斯建造的多用途實(shí)驗(yàn)艙模塊Nauka，發(fā)送至國(guó)際空間站，該模塊自2007年以來一直延誤至今。多用途實(shí)驗(yàn)艙可向國(guó)際空間站提供補(bǔ)給并以引擎?zhèn)葷L控制空間站，還可以增加對(duì)接飛船以及科研模塊的附加端口。另外從2019年2月起，阿里安航天公司將采用俄制聯(lián)盟號(hào)火箭從法屬圭亞那大量發(fā)射部署一網(wǎng)公司的低軌互聯(lián)網(wǎng)星座衛(wèi)星。阿里安公司握有用21枚聯(lián)盟號(hào)火箭發(fā)射一網(wǎng)星座大部分衛(wèi)星的合同。

無人探月群賢畢至

2019年也是各國(guó)大量開展月球著陸探測(cè)的一年。多家曾經(jīng)參與谷歌月球X大獎(jiǎng)賽角逐的私營(yíng)公司也將加入進(jìn)來，發(fā)射自己的月面著陸器，并探索其商業(yè)用途。

▲CST-100星際線飛船

無可爭(zhēng)議的開年大戲當(dāng)然是中國(guó)的“嫦娥四號(hào)”登陸月球背面?！版隙鹚奶?hào)”任務(wù)由嫦娥四號(hào)著陸器和玉兔二號(hào)巡視器組成，總重近4噸。所配備的科學(xué)載荷可以用于對(duì)月面地質(zhì)和亞表面以及太陽(yáng)風(fēng)與月表的相互作用進(jìn)行研究，并利用月球背面特有的無線電寧?kù)o環(huán)境開展低頻射電觀測(cè)。由于月球背面始終背向地球，與探測(cè)器的通信聯(lián)絡(luò)將借助處于繞地月拉格朗日點(diǎn)運(yùn)行的鵲橋中繼衛(wèi)星進(jìn)行。

印度的“月船2號(hào)”月面著陸探測(cè)器也將于2019年由GSLV MK3運(yùn)載火箭發(fā)射，踏上登月之旅?！霸麓?號(hào)”原定于2016年12月發(fā)射，后來經(jīng)過幾度推遲，一直耽擱到現(xiàn)在?！霸麓?號(hào)”由三部分組成，包括環(huán)月軌道飛行器、月球著陸器和巡視機(jī)器人。其中月球著陸器將由俄羅斯航天機(jī)構(gòu)提供，巡視機(jī)器人則由印俄雙方聯(lián)合研制?！霸麓?號(hào)”上的許多科學(xué)儀器都由印度獨(dú)立研制?！霸麓?號(hào)”任務(wù)將涉及著陸器繞月飛行，近距離觀察月球表面，然后著陸并進(jìn)行一系列試驗(yàn)?！霸麓?號(hào)”將對(duì)月球表面進(jìn)行礦物和地質(zhì)等方面的測(cè)繪和分析，對(duì)“月船1號(hào)”的探測(cè)成果進(jìn)行核實(shí)和確認(rèn)，并將探測(cè)月球上是否有水。

由私營(yíng)的太空以色列公司（SpaceIL）出資建造，被命名為“創(chuàng)世紀(jì)”的月球著陸器現(xiàn)已于2019年2月22日搭載獵鷹9運(yùn)載火箭發(fā)射升空，進(jìn)入一條超同步轉(zhuǎn)移軌道，隨后利用自身的推進(jìn)系統(tǒng)飛往月球。該探測(cè)器本來是擬用來參加谷歌月球X大獎(jiǎng)賽的“麻雀”月面著陸器。它如果在發(fā)射約兩個(gè)月后成功著陸，將成為首個(gè)在月球上著陸的非政府探測(cè)器?！皠?chuàng)世紀(jì)”月球著陸器獲得了來自NASA的支持。NASA為其提供激光反射器來支持激光測(cè)距試驗(yàn)，將通過深空網(wǎng)提供通信支持，并將提供月球勘測(cè)軌道器（LRO）拍攝的圖像。作為回報(bào)，SpaceIL公司將與美國(guó)分享著陸器上的磁強(qiáng)計(jì)收集的數(shù)據(jù)，該儀器由魏茨曼科學(xué)研究所提供，旨在測(cè)量著陸點(diǎn)的磁場(chǎng)。

來自美國(guó)加利福尼亞州的月球快遞公司也計(jì)劃于2019年搭載電子號(hào)火箭發(fā)射其MX-1E月面著陸器，并使其著陸于月球南極地區(qū)。月球快遞公司是一家致力于在未來長(zhǎng)期開發(fā)月球礦藏的商業(yè)公司。該公司聯(lián)合創(chuàng)始人希望降低太空旅行的成本，為定居月球并最終在火星定居做好準(zhǔn)備。MX-1E是一個(gè)小型著陸器，具備運(yùn)送30千克有效載荷到月球表面的能力。為了減輕著陸器質(zhì)量，MX-1E使用了復(fù)合材料，放棄了多數(shù)航天器采用的傳統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)，選擇采用燃料箱取而代之的架構(gòu)。與傳統(tǒng)的月面著陸器不同，MX-1E沒有安裝著陸腿，而是利用著陸器上的一個(gè)空燃料箱作為著陸支撐結(jié)構(gòu)。MX-1E著陸器將使用月球快車公司自己的3D打印PECO火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用過氧化氫和煤油作為推進(jìn)劑。MX-1E攜帶的科學(xué)載荷包括來自國(guó)際月球天文臺(tái)協(xié)會(huì)的小型望遠(yuǎn)鏡和來自馬里蘭大學(xué)的稱為“月光”的激光試驗(yàn)設(shè)備。

德國(guó)創(chuàng)業(yè)公司PTScientists的ALINA月面著陸器也已經(jīng)計(jì)劃乘坐獵鷹9火箭離開地球，降落在阿波羅17號(hào)的著陸點(diǎn)附近。ALINA月面著陸器能夠搭載100千克的有效載荷，本次任務(wù)中攜帶了3家客戶的載荷，其中包括NASA旗下艾姆斯研究中心的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。ALINA在月球上軟著陸之后，將釋放出兩輛Audi Lunar Quatro月球車，月球車將駛向阿波羅17號(hào)飛船登月地點(diǎn)。兩輛月球車能把拍攝的視頻傳回登陸器，登陸器再把數(shù)據(jù)傳輸回地球。兩輛月球車將仔細(xì)查看阿波羅17號(hào)飛船，了解它在月球表面45年來發(fā)生的變化。由于溫度太低，PTScientists公司預(yù)計(jì)ALINA月面著陸器和月球車無法在月球的夜晚生存下來。

▲嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器

深空探索接續(xù)前行

相比于2018年大量的深空探測(cè)器重大發(fā)射事件，2019年的深空探測(cè)器發(fā)射顯得寂寥許多，主要的看點(diǎn)在于現(xiàn)有深空探測(cè)器可能的重大發(fā)現(xiàn)。

歐空局將在2019年利用聯(lián)盟號(hào)運(yùn)載火箭從法屬圭亞那發(fā)射CHEOPS太空望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡全稱“表征系外行星特征的衛(wèi)星”，是歐空局和瑞士航天局合作的計(jì)劃，由空客公司負(fù)責(zé)集成，屬于歐洲宇宙愿景計(jì)劃中的小型任務(wù)。CHEOPS太空望遠(yuǎn)鏡配備一架30厘米口徑的望遠(yuǎn)鏡，將在650～800公里的太陽(yáng)同步軌道上運(yùn)行，在至少三年半的時(shí)間里分析系外行星在恒星前經(jīng)過時(shí)的凌星現(xiàn)象。CHEOPS將把研究對(duì)象集中在開普勒和其他太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的系外行星上，特別是超級(jí)地球范圍內(nèi)的行星。CHEOPS最終目的是研究行星所環(huán)繞主恒星的光變曲線。當(dāng)行星從它的恒星前面經(jīng)過時(shí)，其特有的光線傾角將幫助科學(xué)家更好地評(píng)估行星的大小、質(zhì)量、組成、大氣、密度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等屬性。由于這需要非常精確的測(cè)量，所以CHEOPS將需要在其任務(wù)過程中對(duì)每顆行星進(jìn)行多次凌日的觀察。

▲獵戶座飛船

在訪問過冥王星后，美國(guó)的新視野號(hào)探測(cè)器于2019年年初以每小時(shí)52000公里的速度快速飛掠并觀測(cè)一個(gè)名為“天涯海角”的柯伊伯帶天體，這是有史以來人類造訪的最遠(yuǎn)天體，距離地球大約有64.3億公里。探測(cè)器與這一小行星的最近距離只有3500公里，比2015年飛掠冥王星時(shí)的距離近了三分之二以上。從傳回的圖片上看，該天體是相接雙星，它是由兩個(gè)分離的天體結(jié)合形成的宇宙構(gòu)造，如啞鈴狀?！靶乱曇疤?hào)”在最關(guān)鍵的幾個(gè)小時(shí)里獲取了大量圖像和其他探測(cè)數(shù)據(jù)，總數(shù)據(jù)量可以達(dá)到幾個(gè)GB。目前傳回來的只是首批圖片，其他目前被困在探測(cè)器上的所有數(shù)據(jù)，包括數(shù)百幅圖像、光譜和其他數(shù)據(jù)類型，將需要大約20個(gè)月的時(shí)間才能傳回地球。屆時(shí)，人類對(duì)于太陽(yáng)系起源的認(rèn)識(shí)必將更進(jìn)一步。飛越“天涯海角”之后，“新視野號(hào)”的能源依然足以維持工作到2030年。研究團(tuán)隊(duì)希望能在2020年對(duì)柯伊伯帶外邊界的天體進(jìn)行飛越觀測(cè)。但這還需要先尋找到一個(gè)距離現(xiàn)在“新視野號(hào)”飛行軌跡足夠近的天體。在完成所有飛越任務(wù)之后，“新視野號(hào)”將把鏡頭對(duì)準(zhǔn)地球，從柯伊伯帶的角度為地球留下美麗的靚影。

▲“新視野號(hào)”探測(cè)器

美國(guó)的首個(gè)小行星取樣返回探測(cè)器“奧西里斯-雷克斯”也在去年年底成功地與所要探測(cè)的近地小行星“貝努”實(shí)現(xiàn)了交會(huì)。目前，探測(cè)器已經(jīng)環(huán)繞“貝努”作軌道飛行，其軌道半徑僅有1.75公里，創(chuàng)下了人造探測(cè)器繞小天體運(yùn)行的最近距離紀(jì)錄。在2019年，它將先利用所攜相機(jī)、光譜儀和激光高度計(jì)等儀器從軌道上對(duì)貝努進(jìn)行近一年的勘測(cè)研究，找出最有希望的候選采樣地點(diǎn)。2020年7月前后，它將會(huì)緩緩地接近“貝努”，在約5秒的短暫接觸過程中利用機(jī)械臂上的采樣裝置采集樣品。探測(cè)器將在2021年3月離開“貝努”，2023年9月把樣品送回地球。這次任務(wù)將有助于科學(xué)家研究行星的形成和生命的起源，并加深人類對(duì)有與地球相撞危險(xiǎn)的小行星的認(rèn)識(shí)。“貝努”屬于較為罕見的B型小行星，很可能含有大量的碳，而碳是有機(jī)物的骨干元素。貝努小行星直徑約500米，有在22世紀(jì)末（2175—2199年）撞擊地球的危險(xiǎn)。

日本的隼鳥2號(hào)小行星探測(cè)器將繼續(xù)對(duì)龍宮小行星進(jìn)行探測(cè)。在2018年，“隼鳥2號(hào)”進(jìn)入繞“龍宮”運(yùn)行軌道，陸續(xù)成功地向“龍宮”投放了“密涅瓦”II1A和II1B兩輛微型漫游車，以及德國(guó)宇航中心研制的“吉祥物”著陸器。2019年2月22日，“隼鳥2號(hào)”將一個(gè)非爆炸性撞擊器投向“龍宮”，之后親臨“龍宮”表面，從所形成的撞擊坑內(nèi)采集原本處于亞表面的原始樣品。按計(jì)劃，這是“隼鳥2號(hào)”三次著陸采樣的第一次，這些樣品將在2020年12月由一個(gè)返回艙送回地球。