世界航天2022年十大看點(diǎn)

2021年是人類航天史上極不平凡的一年：世界各國(guó)共計(jì)實(shí)現(xiàn)了145次火箭發(fā)射，是史上發(fā)射次數(shù)最多的一年。

而2022年，全球航天不僅在發(fā)射次數(shù)上有望再創(chuàng)新高，也將迎來(lái)一系列高難度的重大任務(wù)。
今天，就一起來(lái)看看2022年有哪些值得期待的航天大事件吧！

Part.1

中國(guó)天宮空間站建成：開(kāi)啟嶄新載人航天時(shí)代

在過(guò)去的20多年內(nèi)，國(guó)際空間站一直是人類唯一的空間站，也是國(guó)際載人航天長(zhǎng)期在軌駐留的唯一平臺(tái)。但2021年4月29日，中國(guó)空間站天和核心艙成功發(fā)射升空，意味著中國(guó)正式開(kāi)啟空間站建設(shè)。

中國(guó)空間站示意圖（圖片來(lái)源：中國(guó)載人航天）

我國(guó)計(jì)劃通過(guò)十一次發(fā)射任務(wù)，將三個(gè)主要艙段、四艘載人飛船和四艘貨運(yùn)飛船送入太空并建立天宮空間站，預(yù)計(jì)將在2022年建成。這意味著人類載人航天將實(shí)現(xiàn)兩大空間站同時(shí)在軌運(yùn)行的局面，預(yù)計(jì)二者都將工作到2030年后。

與此同時(shí)，國(guó)際載人航天事業(yè)也將迎來(lái)一系列成果：中美俄陸續(xù)推出新一代載人飛船和火箭；阿爾忒彌斯月球計(jì)劃中的“月球門戶”空間站將開(kāi)始建設(shè)；商業(yè)航天空間站進(jìn)入實(shí)質(zhì)發(fā)展階段，各太空旅游計(jì)劃蓬勃發(fā)展……這些都意味著從2022年起，人類各種載人航天紀(jì)錄都將被逐漸刷新，甚至將迎來(lái)爆炸性發(fā)展的年代。

Part.2

首批太空?qǐng)D片將傳回：詹姆斯·韋布打開(kāi)“深空之眼”

2021年12月25日，由20個(gè)國(guó)家持續(xù)25年投入、數(shù)萬(wàn)名科學(xué)家傾力合作造就的史上最貴航天器詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡成功發(fā)射，它的總預(yù)算已經(jīng)超過(guò)100億美元?？紤]到它的質(zhì)量?jī)H為6.5噸，這意味著它的單價(jià)超過(guò)10000人民幣每克，是黃金單價(jià)的20余倍。它的各項(xiàng)頂級(jí)科技將聚焦于搜尋宇宙大爆炸后產(chǎn)生的首批紅外線，為我們揭示130多億年前的宇宙秘密，找尋世界的根源。

韋布雖然昂貴，但貴有貴的道理：韋布的鏡片面積（25.4平米）遠(yuǎn)超它的前輩哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（4.5平米），以至于它必須先將18面鏡子折疊，進(jìn)入太空后再展開(kāi)。同時(shí)，它還攜帶了五層厚度不足頭發(fā)絲的巨大隔熱板（太陽(yáng)傘）隔絕熱量，躲在距離地球150萬(wàn)千米外的日-地拉格朗日2點(diǎn)，這一系列操作必須一次成功，因?yàn)樗鼰o(wú)法回到地球維修。

詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡已順利展開(kāi)（圖源：NASA）

經(jīng)過(guò)十余天的旅途，韋布最重要的太陽(yáng)傘和18面鏡片已順利打開(kāi)。在經(jīng)過(guò)入軌機(jī)動(dòng)和在軌調(diào)試后，它將在約6個(gè)月后，發(fā)布首批成像圖片。毫無(wú)疑問(wèn)，它是人類最強(qiáng)大的一雙“深空之眼”。韋布的旅途非常順利，不僅節(jié)省了大量推進(jìn)劑，甚至有潛力工作20年左右，可以預(yù)見(jiàn)，它將極大地推動(dòng)人類對(duì)宇宙的認(rèn)知。

Part.3

重開(kāi)登月時(shí)代：太空發(fā)射系統(tǒng)和“獵戶座”飛船首飛

從1969年的阿波羅11任務(wù)實(shí)現(xiàn)人類首次登月，到50年后的現(xiàn)在，人類航天科技獲得了飛躍式發(fā)展。目前，幾個(gè)主要的航天大國(guó)計(jì)劃于未來(lái)十年重返月球，實(shí)現(xiàn)載人登月。其中，阿爾忒彌斯計(jì)劃和中俄聯(lián)合建設(shè)國(guó)際月球科研站將是兩大重要力量。

此外，各國(guó)也紛紛立項(xiàng)重型登月火箭、新一代載人飛船和登月著陸器等航天項(xiàng)目，人力、資金和技術(shù)資源快速匯集。

值得關(guān)注的是，作為暫時(shí)處于領(lǐng)先地位的太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）和獵戶座飛船組合，將會(huì)在2022年迎來(lái)首秀，實(shí)現(xiàn)一次環(huán)繞月球的“一箭多星”無(wú)人探月首飛測(cè)試任務(wù)。

太空發(fā)射系統(tǒng)和獵戶座飛船（圖源：NASA）

這個(gè)超級(jí)組合在過(guò)去十多年內(nèi)已經(jīng)花掉了400億美元的巨額資金，它們的首秀必將成為人類重返月球之旅的重要節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也為各大航天力量吹響沖刺月球的號(hào)角。

Part.4

星艦全箭首飛：商業(yè)火箭能否顛覆載人航天未來(lái)？

SpaceX（太空探索科技公司）以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和各類火箭回收技術(shù)而知名，而它醞釀的最重大項(xiàng)目則是星艦和超級(jí)獵鷹火箭組合，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全箭可回收、百人次載人航天、深空探測(cè)、行星著陸和返回等高難度技術(shù)。在過(guò)去的三年內(nèi)，SpaceX一直在用完全顛覆傳統(tǒng)航天發(fā)展思路的“測(cè)試直到爆炸”技術(shù)開(kāi)發(fā)手段。通過(guò)連續(xù)炸掉了十余個(gè)原型樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了星艦技術(shù)的快速迭代發(fā)展。

2021年，首個(gè)星艦與超級(jí)獵鷹火箭組合體實(shí)現(xiàn)了組裝測(cè)試，但由于技術(shù)細(xì)節(jié)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)環(huán)評(píng)推遲等因素影響，未能順利發(fā)射，預(yù)計(jì)將在2022年3月首飛測(cè)試。若測(cè)試順利，星艦將攜帶顧客環(huán)繞月球旅行。

已進(jìn)行組裝測(cè)試的星艦組合體（圖源：SpaceX）

從賬面數(shù)據(jù)看，星艦?zāi)軌虼钶d上百名乘客，推進(jìn)和運(yùn)輸能力甚至超過(guò)目前世界各國(guó)研發(fā)的新一代登月火箭。它還擁有月球（已獲NASA合同）和火星（未來(lái)規(guī)劃）著陸探測(cè)能力，前景無(wú)限。

如果星艦?zāi)軐?shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)中的低成本和超多載客能力，人類距離低成本商業(yè)航天時(shí)代真的很近了。

Part.5

撞擊危險(xiǎn)小行星：將實(shí)現(xiàn)人類史上首次太空防御

恐龍滅絕隕石說(shuō)和通古斯大爆炸隕石說(shuō)，讓人類對(duì)地外天體的“來(lái)訪”始終保持著擔(dān)憂。這并非杞人憂天，一顆在太空中看似“小不點(diǎn)”的千米級(jí)小行星如果撞擊地球，足以導(dǎo)致地球氣候節(jié)奏徹底崩潰，毀掉大批物種，直接威脅人類未來(lái)。如果遭受更大的小行星的撞擊，后果將不堪設(shè)想。因此，防范對(duì)地球有潛在威脅的危險(xiǎn)天體，毫無(wú)疑問(wèn)是人類航天必須面對(duì)的課題。

2021年11月24日，人類首個(gè)小行星撞擊改道實(shí)驗(yàn)器“DART”成功出發(fā)，它將撞擊一個(gè)雙小行星系統(tǒng)迪迪莫斯（Didymos）中的小個(gè)子迪莫夫斯（Dimorphos），隨后評(píng)估撞擊對(duì)小行星軌道的影響。

DART將會(huì)實(shí)現(xiàn)人類史上首次太空防御（圖源：NASA）

早在出發(fā)時(shí)，軌道已經(jīng)進(jìn)行了精細(xì)設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)撞機(jī)時(shí)間為2022年9月26日。屆時(shí)，不僅它所攜帶的小衛(wèi)星將會(huì)記錄全程，地球上各大望遠(yuǎn)鏡也會(huì)對(duì)準(zhǔn)它們，圍觀這一次壯觀無(wú)比的“太空煙花”。

雖然目標(biāo)小行星直徑僅有170米，但它相比DART而言已經(jīng)是個(gè)巨無(wú)霸，即便DART精準(zhǔn)撞擊并完全爆炸，也僅能把它的速度改變0.4毫米/秒，可謂真正的“蚍蜉撼樹(shù)”。不過(guò)，在太空環(huán)境中，任何一點(diǎn)軌道影響都會(huì)積累，即“失之毫厘，謬以千里”。但大家可以放心，科學(xué)家們已經(jīng)認(rèn)真研究過(guò)，這次碰撞無(wú)論怎么讓小行星改道，都不會(huì)威脅到地球。

Part.6

揭示更多秘密，史上最強(qiáng)火星探測(cè)陣容公布最新結(jié)果

2020年，人類派出了史無(wú)前例的火星探測(cè)陣容，中國(guó)、美國(guó)、阿聯(lián)酋均發(fā)射了火星探測(cè)器，并于2021年順利抵達(dá)火星。其中，中國(guó)的“天問(wèn)一號(hào)”是人類首次成功的、單次任務(wù)實(shí)現(xiàn)“環(huán)繞、著陸和巡視”的探測(cè)器；NASA的“毅力號(hào)”則是史上最先進(jìn)的、攜帶了人類首架火星直升機(jī)“機(jī)智號(hào)”的探測(cè)器。

目前，將軌道器也計(jì)算入內(nèi)的話，人類正在火星和火星軌道工作的探測(cè)器數(shù)量，已經(jīng)增加到了11個(gè)，它們來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、歐洲/俄羅斯、印度和阿聯(lián)酋。

中國(guó)祝融號(hào)和美國(guó)毅力號(hào)/機(jī)智號(hào)代表人類火星探測(cè)的最新高度（圖源：CNSA/NASA）

2021年，中美兩大火星探測(cè)器著陸后，花了大量時(shí)間進(jìn)行工程驗(yàn)證、測(cè)試和收集科學(xué)數(shù)據(jù)。例如，天問(wèn)一號(hào)整體上攜帶了13種科學(xué)載荷，其中7個(gè)在火星上空的環(huán)繞器上，6個(gè)在降落火星表面的祝融號(hào)火星車上。它們共有五大科研目標(biāo)，主要涉及火星空間環(huán)境、地表形貌特征、土壤表層結(jié)構(gòu)等研究，將為中國(guó)科研界帶來(lái)火星的第一手資料。

目前，天問(wèn)一號(hào)所攜帶的火星離子與中性粒子分析儀實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)促成了我國(guó)首批對(duì)行星際太陽(yáng)風(fēng)徑向演化研究成果，成果發(fā)表在了《地球與行星物理雜志》。2022年，更多數(shù)據(jù)將會(huì)被科學(xué)家們一一解讀，這將是人類探測(cè)火星史上最重要的科學(xué)成果之一，會(huì)極大增強(qiáng)人類對(duì)火星的認(rèn)知。

Part.7

目標(biāo)太空金礦，靈神號(hào)出發(fā)前往太陽(yáng)系超級(jí)寶藏

人類的生存與發(fā)展離不開(kāi)地球上各種寶貴的資源，特別是不可再生資源，其價(jià)值之高不言而喻，歷史上為此爆發(fā)的沖突也有很多。但在地球之外，這些資源的數(shù)量之多超乎想象，其中一類便是金屬資源。
如果將目標(biāo)設(shè)定成獲取金屬資源，小行星帶內(nèi)的靈神星（16 Psyche）將會(huì)是一個(gè)完美的選擇。它幾乎是由鐵、鎳、金等元素構(gòu)成，像極了巖石行星的內(nèi)核，也極有可能含有更多稀有金屬。它的重量為2.7億億噸級(jí)別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類每年僅利用的20億噸鐵礦石重量，足夠人類使用千萬(wàn)年，可以說(shuō)是某種程度上的“無(wú)限”資源。

靈神星探測(cè)器將為我們揭示一個(gè)充滿寶藏的世界（圖源：NASA）

預(yù)期在2022年8月1日，NASA將會(huì)利用獵鷹重型火箭發(fā)射靈神星探測(cè)器，出發(fā)前往這顆神秘的小行星，揭開(kāi)它的面紗。雖然這個(gè)任務(wù)并不是真正意義上的“太空采礦”，但已然是一次標(biāo)準(zhǔn)的“太空探礦”。未來(lái)，或許人類不再困擾于匱乏的資源，因?yàn)橛钪嬷袔缀跛匈Y源都是“無(wú)窮”的，只要人類航天有能力把它們?nèi)』貋?lái)。

Part.8

火星“鴿王”沖刺，歐俄是否再次錯(cuò)過(guò)火星探測(cè)窗口？
火星探測(cè)窗口期每26個(gè)月才一次，著實(shí)不易。在2020年7月，中國(guó)、美國(guó)、阿聯(lián)酋都抓住了寶貴的機(jī)會(huì)，但歐洲和俄羅斯醞釀許久的ExoMars第二個(gè)任務(wù)卻再次錯(cuò)失良機(jī)。

該任務(wù)的巡視器（火星車）早在2019年雄心勃勃準(zhǔn)備發(fā)射時(shí)，就已被命名為“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)，用以紀(jì)念這個(gè)在DNA和病毒研究領(lǐng)域做出過(guò)偉大貢獻(xiàn)的女性科學(xué)家。這也昭示了該火星車的核心使命之一是尋找火星水、有機(jī)物和潛在生命，和其他火星車的探測(cè)任務(wù)形成有效互補(bǔ)。

“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)終于要發(fā)射了（圖源：ESA）

此前，“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)先后由于經(jīng)費(fèi)來(lái)源問(wèn)題和方案設(shè)計(jì)變動(dòng)等因素中途兩次延期，2020年又因?yàn)橐咔楹蜏y(cè)試排期再次延后。2022年9月，地球再次迎來(lái)最佳探測(cè)火星窗口，“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)將聯(lián)合歐空局深空巡航技術(shù)和俄羅斯著陸器技術(shù)，再次發(fā)起嘗試。這次能否抓住機(jī)會(huì)，如期發(fā)射，我們還需拭目以待。

Part.9

多型火箭首飛：中美俄歐日同時(shí)迎來(lái)運(yùn)載火箭大擴(kuò)容

運(yùn)載火箭是航天發(fā)展的基石，隨著航天發(fā)射需求日趨復(fù)雜，各大火箭家族也在快速擴(kuò)容。

對(duì)于幾個(gè)國(guó)家的火箭事業(yè)來(lái)說(shuō)，預(yù)計(jì)2022年有以下新發(fā)展：中國(guó)長(zhǎng)征系列已于近些年迎來(lái)長(zhǎng)征5/5B/6/7/7A/8/11等新成員，一些正在研發(fā)中的重點(diǎn)新型號(hào)（長(zhǎng)征6A/8R/9，新載人火箭）也將于2022年迎來(lái)重大進(jìn)展；俄羅斯正在發(fā)展安加拉系列，預(yù)計(jì)2022年再次試飛主力安加拉A5和A1.2火箭；美國(guó)則要進(jìn)行大換血，宇宙神和德?tīng)査繕?biāo)直接退役，逐漸由將在2022年首飛的火神火箭接班，重型火箭太空發(fā)射系統(tǒng)也將首飛月球；日本將在2022年迎來(lái)新一代H3火箭首飛；歐空局投資近40億歐元研發(fā)的新一代阿里安6火箭也將挑戰(zhàn)首飛。

歐空局阿里安6火箭藝術(shù)效果圖（圖源：ESA）

除了各大航天國(guó)家隊(duì)，商業(yè)火箭公司也如雨后春筍般崛起。除了風(fēng)光無(wú)限的SpaceX獵鷹系列火箭，2022年還將迎來(lái)多型商業(yè)火箭首飛。例如藍(lán)色起源蓄勢(shì)已久的“新格倫”重型火箭，將直接對(duì)標(biāo)獵鷹重型火箭的能力。此外，美國(guó)還有多家商業(yè)火箭公司宣布將在2022年首飛自家火箭。

在另一個(gè)商業(yè)航天戰(zhàn)場(chǎng)，中國(guó)民營(yíng)火箭公司也將迎來(lái)全液體推進(jìn)劑火箭首射的競(jìng)爭(zhēng)。

Part.10

航天黃金時(shí)代的隱憂：太空垃圾或成為最大課題

如今是商業(yè)航天的黃金年代，但它在快速推廣、應(yīng)用航天技術(shù)的同時(shí)，也在造成不小的問(wèn)題。例如，星鏈在短短兩年就大規(guī)模組網(wǎng)到近2000顆衛(wèi)星，不僅給地球上的天文觀測(cè)造成麻煩，還數(shù)次逼迫多顆衛(wèi)星變軌避免碰撞，甚至導(dǎo)致天宮空間站的兩次避讓。而星鏈的長(zhǎng)期規(guī)劃是數(shù)萬(wàn)顆衛(wèi)星，遠(yuǎn)超目前的初期階段。

太空交通正在變得越來(lái)越繁忙，也越來(lái)越危險(xiǎn)（圖源：ESA）

低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)“錢”途無(wú)限的紅海市場(chǎng)，在吸引大批硬核玩家加入，亞馬遜、三星、空客、一網(wǎng)、星網(wǎng)等都將有龐大的組網(wǎng)計(jì)劃。如果都成為現(xiàn)實(shí)，意味著我們將在未來(lái)迎接多達(dá)十萬(wàn)顆級(jí)別的衛(wèi)星數(shù)量。此外，大量商業(yè)火箭也在不斷向太空發(fā)射各式各樣的載荷，但不少載荷的科研意義極其有限，很快就會(huì)變成太空垃圾。 未來(lái)，我們將面臨越來(lái)越頻繁的載人航天任務(wù)，也將面臨越來(lái)越多的太空垃圾。如何商討出一套合理的太空開(kāi)發(fā)規(guī)則并嚴(yán)格執(zhí)行，或許將是未來(lái)人類航天發(fā)展最大的課題之一。

寫(xiě)在最后

2021年，人類航天獲得了歷史性的快速發(fā)展，2022年這種輝煌還將延續(xù)。我們?cè)谥饾u打開(kāi)大航天時(shí)代的大門，為人類成為“跨行星生存物種”而努力。但我們也需要意識(shí)到，快速發(fā)展航天事業(yè)與和平有序利用太空是一個(gè)必須多國(guó)妥善合作的課題，越來(lái)越繁忙的太空，需要人類更多的智慧和協(xié)作。

太空，是人類?ài)`行“命運(yùn)共同體”理念的最好平臺(tái)。

參考文獻(xiàn):

【1】《“天和”核心艙成功發(fā)射，中國(guó)為什么要建自己的空間站？》，http://www.xinhuanet.com/sikepro/20210429/28d65fc260914ac8a63e5ab4d9552d8d/c.html，新華網(wǎng)。

【2】《2022 in spaceflight》，https://en.wikipedia.org/wiki/2022_in_spaceflight#Expected_maiden_flights，Wikipedia.

【3】《JWST (James Webb Space Telescope)》， https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/j/jwst。

【4】《Starship》，https://www.spacex.com/vehicles/starship/.

【5】《Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission》，https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart.

【6】《Psyche》，https://www.jpl.nasa.gov/missions/psyche.

【7】《Exomars 2022 rover》，https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ExoMars_2022_rover.

【8】Zhang, A. B., Kong, L. G., Li, W. Y., Li, L., Tang, B. B., Rong, Z. J., Wei, Y., Ma, J. J., Zhang, Y. T., ... and Wang, Chi. (2022). Tianwen-1 MINPA observations in the solar wind. Earth Planet. Phys., 6(1), 1–9. http://doi.org/10.26464/epp2022014.

出品：科普中國(guó)

制作：太空精釀

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