2021年人类航天五大看点

2021-04-13毛新愿

百科知识 2021年5期

毛新愿

1.中国正式进入空间站时代

人类航天最难的技术莫过于载人航天。1961年，苏联和美国率先突破并全面掌握这项技术，之后一直处于垄断地位，直到2003年10月15日，中国神舟五号飞船才打破这项垄断。时至今日，中、美、俄依然是仅有的三个全面独立掌握各项载人航天技术的国家。

对于载人航天技术而言，建立长期在轨、多人驻留的空间站是最终目标。2021年春，中国将向这一目标发起挑战，开始天宫空间站建设。未来两年内，长征二号F（发射神舟载人飞船）、长征七号（发射天舟货运飞船）和长征五号B（发射天宫最重要的核心舱和实验舱等）这三大主力火箭将陆续执行11次任务。

千年之前苏轼曾经问过：“不知天上宫阙，今夕是何年？”对于中国而言，2022年时，天上宫阙不再是古人浪漫的幻想，国际空间站也将不再孤独。

2.人类最强火星探测阵容陆续抵达

由于相对位置关系，从地球出发去火星，理想探测窗口每26个月才出现一次。在2020年7月出现的火星探测窗口，人类派出了史无前例的火星探测阵容：7月20日，阿联酋希望号火星探测器发射成功，它也是阿拉伯世界首个火星探测器；7月23日，中国首次火星探测任务天问一号探测器发射升空，天问一号包括轨道器、着陆器、巡视器，是人类探测火星近几十年来工程技术方面最复杂的一次任务；7月30日，美国毅力号火星车携首架火星直升机—机智号一同前往火星，这是人类最复杂、最昂贵的火星探测任务，也是人类首次在地外天体使用直升机技术。

目前，阿联酋希望号探测器已于2月9日进入火星轨道；美国毅力号火星车2月18日成功着陆于火星表面；我国天问一号探测器也于2月10日通过精准的“刹车”制动，成功进入环火轨道，开始实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标，环火运行约3个月后，着陆器连同巡视器将与环绕器分离，挑战在火星软着陆。

3.詹姆斯·韦伯太空望远镜发射

随着技术难度和预期目标的逐渐提升，原计划2007年发射、预算5亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜，将拖延到2021年10月31日发射，预算逼近100亿美元。这一远超哈勃太空望远镜的成本，使其成为迄今最昂贵的科学类航天任务。

目前，詹姆斯·韦伯太空望远镜迎来了一个重大进展：五层太阳伞测试完毕，这意味着它基本上能够满足2021年的发射目标。五层太阳伞每层展开时约为300平方米，每层厚度25微米（第一层是50微米），小于人的头发直径（80～100微米），而且厚度已经包括了镀的硅膜和铝膜。发射前，需要将它们先折叠起来塞进火箭里；发射后，它们将在距离地球150万千米外的太空中完整展开，这个过程会经历非常大的温度变化。不仅如此，望远镜的工作环境在–220℃左右。这意味着，它要有较好的降温能力，能做到最高降温300℃（理论设计值）。

望远镜的18面镜片要求更高，其加工抛光、展开和控制、高低温变形精度都在10纳米级别，大概是几十个铍（镜片主要材料）原子摆在一起的宽度。

不像哈勃太空望远镜，发射之后出了问题还可以维修，詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射是“一锤子买卖”，希望我们能见证这个不可思议的任务取得成功。

4.SpaceX迎来大破局之年

作为商业航天势力的引领者，美国太空探索技术公司（SpaceX）在2020年进行了26次火箭发射，获得100%成功，总发射次数突破100，发射的载荷数量和重量都为世界之最。

2020年的26次发射，有5次使用新火箭，21次为复用火箭，并且突破了火箭7次发射复用技术。在26次发射任务中，2次为载人任务，3次为军方载荷，14次为星链任务，共计部署了800余颗卫星，使得SpaceX跃居为世界最大卫星运营商。

2021年，SpaceX将迎来跨越式发展，预计完成48次火箭发射，大大超过2020年的火箭发射次数，并且绝大部分采用复用火箭。15次发射部署的星链卫星数量相比现有规模将翻倍；商业载人任务将有三四次，甚至会运送包括影星汤姆·克鲁斯在内的4人乘组前往国际空间站拍摄电影。

2020年末，在12.5千米高飛行测试中，最多能运送100名宇航员的星舰在最后时刻遗憾爆炸。2021年，星舰还将有密集的测试计划，预计将实现首次全箭测试。

5.迈向深空，人类的脚步越走越远

2021年，将会有一系列复杂的深空探测任务迎来重要节点时刻。

美国国家航空航天局（NASA）已经吞金近400亿美元的重型火箭—太空发射系统（SLS）和猎户座飞船组合将迎来关键时刻。这对目前世界上最先进火箭和飞船的组合，未来将为阿尔忒弥斯（Artemis）月球探测计划执行首次飞行任务。不过令人遗憾的是，1月17日，SLS火箭发动机点火测试失败，原因正在排查当中。

NASA露西号小行星探测器将会发射。这是迄今最复杂的一次小行星探测任务，在12年的时间内，它将遍访1颗主带小行星和6颗特洛伊小行星。