2023 世界航天：在剧变中前行

2024-01-18迟惑

太空探索 2024年1期

文/迟惑

除中国之外的2023 年世界航天，有“变化”也有“不变”。型号、技术、市场都处在剧烈变化中，而不变的就是这种变化。当然还有一项“不变”的，就是马斯克和他的太空探索技术公司（SpaceX）继续独领风骚，而传统航天国家、航天机构则显得力不从心。这充分体现了马斯克个人的管理能力，也体现了美国航天的超强实力。但即使如此，其他航天国家也没有放弃努力。在世界航天第二集团中，还存在着激烈竞争。政治继续把世界航天切割成几个部分，却又不能让俄罗斯与西方彻底断绝往来。印度在这一年里取得了出人意料的成功，也让人看到，第三世界国家航天能力是不可小觑的。

航天发射

▲ 猎鹰9 火箭2023 年12 月24 日发射德国卫星

SpaceX 冠绝全球

2023 年可以说得上是马斯克独领风骚的一年。在这一年里，太空探索技术公司的发射总数超过了全球其他所有国家所有发射服务商的总和。在此前几个年头，中国的航天发射数量还能够与马斯克一较长短，但是随着一些重大工程的部署完成，中国航天发射服务市场的需求已经没有那么迫切了，发射数量自然就降了下来。而马斯克的星链系统发射频率越来越快，推动猎鹰9火箭的发射数量迅速攀升，也就是每个星期差不多要发射两次，实现了人类历史上第一次运载火箭的航班化发射。2023 年，猎鹰9 发射91 次，其中绝大部分是用来发射太空探索技术公司自己的星链卫星，从这个角度来说，马斯克是自己为自己开辟了一个发射服务市场，这是其他国家其他服务商所不具备的条件。实际上，考虑到星链一期工程1.2 万颗卫星的部署规模，以及每年5%的更换频率，猎鹰9 火箭在未来相当长的一段时间里都不需要担心自己有没有服务对象。本年度，太空探索技术公司还发射了5 次重型猎鹰火箭。

在2023 年，太空探索技术公司还实施了另外一种大胆的尝试，也就是星舰超重型火箭的试飞。虽然2023年4 月20 日和11 月18 日的两次试飞都以失败告终，但是这并没有阻止全世界的拥趸们一次又一次陷入狂热。因为这毕竟是全球第一次私营公司尝试研制和发射超重型火箭，而且这两次飞行毕竟都让火箭离开了地面，虽然没有取得完整的成功，也算是迈出了重要的一步。

在第一次飞行当中，“星舰”的33 个发动机有5 个没有点燃，形成了奇异的视觉效果，很多爱好者甚至把这个场景做成了logo，当作自己的社交媒体头像。在第二次试飞当中，“星舰”一级的33 个发动机终于全部点燃了，一级的飞行应该认为是成功的，但二级没有正常点火，也导致了飞行失败。对此，马斯克毫不气馁，他早已公开宣布，要一次又一次地进行试飞。目前他已经制造了多枚“星舰”，准备用迭代式发展的方式迈向成功。

▲ “星舰”第二次飞行时，一级火箭工作正常

▲ 首次飞行失败后的“星舰”残骸

▲ “星舰”第一次轨道飞行出现5 台发动机熄火的故障

▲ “星舰”一级的大量发动机

当然，这样频繁的试飞，消耗了大量的资金。马斯克至今也没有公布每次试飞的成本是多少，但人们普遍推测大概在20 亿美元的量级。这样的数字听起来当然很吓人的，但实际上在人类进入航天时代的早期，美国和苏联就是用这样的投资强度来突破运载火箭技术的。

实际上，“星舰”能不能继续突破，不仅事关马斯克本人的疯狂梦想，也和美国载人重返月球的进度息息相关。星舰飞船是美国宇航局设定的阿尔忒弥斯计划第一阶段唯一一种月球着陆和上升飞行器。它要是不能及时飞行成功实现技术突破，那么阿尔忒弥斯计划的第一阶段节点就无法保证了。

▲ 多次跳票的火神火箭

ULA 步履艰难

与马斯克形成鲜明对比的，是另外一些发射服务商的步履维艰。美国联合发射联盟公司（ULA）的火神火箭再次跳票，没有在2023 年内完成首次发射任务。这次的责任已经不能再推给蓝色起源公司了，而是要由波音和洛·马两家公司来承担。在过去几年时间里，蓝色起源公司为火神火箭提供的BE-4 液氧甲烷发动机多次拖延，导致火箭首飞一推再推。但是2023 年蓝色起源公司的工作总算完成了，向联合发射联盟公司交付了首批发动机。可是在3 月份的测试中，洛·马公司负责研制的半人马座上面级发生了液氢泄漏事件，导致了一场大爆炸。这样一来，5 月份发射的计划就只能取消了。联合发射联盟公司原本打算在2023 年最后一个季度发射“火神”。10 月24 日，这家公司甚至给出了精确日期，说这次发射会在圣诞夜进行，但12 月份又宣布发射推迟到2024 年1 月8 日。至于1 月8 日能不能成行，可能还要打个问号。

▲火神火箭局部

2023 年，联合发射联盟公司的发射次数并不多。洛·马公司的主力火箭——也就是宇宙神5 火箭，只发射了X 次。因为它采用了俄罗斯提供的RD-180 发动机，因此在俄乌冲突的背景下随时面临着断货的风险。虽然美国拥有RD-180 的全部技术资料，也可以安排在国内生产，但是洛·马公司从来没有为此安排过生产设施和生产计划，真的要本土化制造，一切都要从头开始。而美国空军和美国宇航局根本就没有资源来帮助洛·马公司从头建立这样一套生产能力。波音公司的主力火箭德尔它4 火箭，在2023 年6 总算实现了一次飞行，发射了美国国家侦察局的一个秘密载荷。为了这样低频率的发射，维持一套生产设施和一套人马，对波音公司来说是沉重的负担。如果能用火神火箭来替代宇宙神5 火箭和和德尔塔4 火箭两个型号，也算打了一个翻身仗。

▲ 电子号火箭在2023 年9 月发射失败

▲ H3 火箭发射功败垂成

▲ 阿里安6 火箭要拖到2024 年中发射

▲ 织女星C 火箭短期内无法复飞

其实对于美国军方和美国宇航局来说，联合发射联盟公司表现好不好，如今已经是无关痛痒。即使这家公司凭空消失了，美国政府也能用低廉的价格买到充足的发射服务。另一家具有发射能力的公司诺斯罗普·格鲁曼在火箭的飞行频率、载荷能力、飞行单价方面都远远不能和太空探索技术公司相提并论，即使这些公司一夜之间消失了，似乎也没什么关系。至于蓝色起源公司有没有可能突然雄起，对马斯克形成有效的挑战，对此几乎没有人表示乐观。

“火箭实验室”边缘化

另外一家发射服务公司也就是从新西兰搬到美国去的火箭实验室公司，在2023 年表现也未达到预期。这家小火箭公司的经验证明，小型火箭无论看起来多么机动灵活，也竞争不过猎鹰9 这种可以频繁飞行的大火箭。在整个2023 年，火箭实验室公司的电子号火箭只飞行了8 次，距离贝克所想象的航班化还非常遥远。而且，即使美国国防部和美国宇航局尽自己的努力照顾了电子号火箭的生意，还是没有能够阻止这个不远万里投靠美国的企业逐渐滑向边缘化。面对这样的局势，公司的创始人贝克宣布要研制一种大型火箭来进军主流市场。不过研制火箭这种事情从来都是说着容易做着难，什么时候才能看见他所描述的中子号火箭真正出现在发射台上，还是个未知数。

当然，火箭实验室公司依然保持着另外一项荣誉，那就是最善于给任务起名。他们在2023 年的历次任务分别叫做“弗吉尼亚属于发射爱好者”（这是在美国实施的第一次发射）“一起变强”“节拍永不停”“飓风般的火箭”“投身风暴”“回来吧宝贝”“我们热爱夜生活”。9 月的发射叫做“我们永远不会抛弃你”，然而这个名字并没有带来好运，发射失败了。

欧洲、日本遭遇困境

不仅仅是联合发射联盟和蓝色起源公司，2023 年，欧洲、日本在航天发射方面同样遭遇困境。

日本新一代运载火箭H3 原计划在2023 年2 月首次试射，因故障取消，其在3 月尝试首飞时，二级电源问题导致飞行失败，折戟沉沙，搭载的“先进地球观测卫星三号”完全损失。这对于崇尚“工匠精神”的日本来说，是一个很难面对的沉重打击。

欧洲的阿里安6 火箭同样出现了跳票问题。按照原计划，在阿里安5火箭停产之后，阿里安6 火箭应该立即接替它的任务，为欧洲提供持续的航天发射服务。但是阿里安6 火箭在2023 年9 月发射台测试时，地面控制系统发生故障。事后调查发现，它在2023 年内已经不可能发射了。按照最初计划，阿里安6 火箭应该在2020年首次发射。而阿里安5 火箭在2023年7 月实施了最后一次发射，把法国的锡拉库斯4B 军用通信卫星和德国亨利克·赫兹通信技术实验卫星送入太空。这样一来，欧洲就只剩下织女星C 系列火箭了。织女星早期型火箭在2023 年也仅仅发射了一次。如果在2024 年阿里安6 能正式上线，那么欧空局还有可能找回自己的面子。

被政治切割的俄罗斯

马斯克能够在2023 年抢到这么多的发射合同，在很大程度上也是因为俄罗斯被踢出了国际发射服务市场，运载能力强大的质子M 火箭和可靠性极高的联盟火箭发射生意一落千丈。欧几里得望远镜的发射任务就是猎鹰9 火箭直接从联盟火箭那里抢来的。在整个2023 年，联盟火箭一共发射了17 次，而质子火箭一共发射了2 次。质子火箭在2 月和3 月分别发射了一颗静止轨道气象卫星和一颗军用通信卫星。联盟火箭发射了4 艘进步飞船、2 艘联盟飞船，充当国际空间站服务火箭，另外11 次任务分别是民用或军用卫星及月球25 号探测器。

▲ 联盟火箭发射军用卫星

▲ 俄罗斯质子火箭发射军用卫星

朝鲜的突破

当然，我们不应忘记，在2023 年还有一种火箭取得了真正意义上的突破，那就是朝鲜的“千里马一号”。它在2023 年11 月把万里镜一号侦察卫星送进了预定轨道。朝鲜方面并没有发布这颗侦察卫星拍摄到的图像，但是朝鲜官方媒体指出，卫星飞行取得了完全成功，已经清楚地获得了美国本土的图像。这就意味着，“千里马一号”工作正常，并且入轨精度相当高。在这次发射成功之前，“千里马一号”曾经在2023 年进行过两次飞行尝试，但遭到失败，残骸还被韩国方面捞走。可以说，朝鲜这次发射成功实属来之不易。

▲ 朝鲜火箭发射侦察卫星取得成功

深空探测

“哈勃”与“韦布”的交接

2023 年的深空探测取得了不少成绩。

韦布空间望远镜与哈勃空间望远镜的任务交替可能要进入实质性阶段了。2023 年11 月29 日，哈勃空间望远镜因为陀螺仪故障进入了安全状态。这在它服役的岁月里，已经发生过很多次了。2009 年哈勃望远镜接受最后一次维修之后，安装了6 个新的陀螺仪，其中3 个已经坏了。这次出问题的是剩下3 个中的一个。2018 年，“哈勃”也出现了类似问题，但是最终修复了。对于一台服役了30 多年的老望远镜来说，它所提供的科学价值和天文学知识已经远远超过了人们在它身上的投入，的确是物超所值。即便哈勃望远镜现在进入退役并关闭程序，人们也会觉得理所应当。

▲ 韦布望远镜拍摄的超新星图像

用来接替哈勃望远镜的韦布望远镜在2023 年不断观测到宇宙深处的神奇景象，虽然大多数发现只有天文学家才能看得懂，但即使作为外行的我们也能够理解它对人类科学发展所作出的重要贡献。

比如说，“韦布”发现，在行星形成盘XUE-1 当中，虽然环境异常恶劣，但还是存在水和有机碳分子的迹象，类地行星正在诞生。它还发现，系外行星的表面可能被海洋覆盖，有些系外行星正在缩小，而太阳系外可能存在 8 个“超级地球”。如此密集的成果发布也意味着韦布望远镜的运行进入了正轨。今后即使没有“哈勃”，“韦布”也能为天文学家们提供源源不断的知识。

▲ 俄罗斯月球25 号探测器准备起飞

俄印登月竞赛

俄罗斯发射的月球25 号探测器是从上世纪70 年代的苏联宇航计划中继承下来的，相当多零部件和材料还是沿用了苏联时期的成果。俄罗斯目前遭受着美国和整个西方的严密封锁，航天高技术方面的合作几乎完全断绝，如果能够靠自己的力量成功实现月球软着陆，那就意味着俄罗斯依然是一个原创性的航天强国，并且能够在登月竞赛当中占有一席之地，毕竟苏联是第一个实现无人探测器月球软着陆的国家。

然而事与愿违，“月球25 号”的发射和奔月、捕获过程还算顺利，在减速过程当中却发生了计算错误。发动机喷射了太长时间，提前降低了着陆器的速度，结果当然是一头撞毁在了月球上。俄罗斯的这次登月努力功败垂成。

▲ “月船3 号”起飞

▲ “月船3 号”着陆前瞬间

▲ “月船3 号”成功着陆让印度民众极度兴奋

不过，另外一个国家给人们带来很大的意外，这就是印度。印度的月船2 号着陆器在2019 年尝试月面软着陆的时候摔得粉身碎骨，以人们对印度工业实力和航天实力的认识，这件事情对他们来说实在是太难了。然而在2023 年的8 月23 日，也就是在俄罗斯试图月面软着陆失败的大约一个星期后，“月船3 号”竟然奇迹般地降落在了接近月球南极圈的地方。虽然这并没有完全实现印度空间研究组织的目标，也就是降落在南极区域，但毕竟是印度第一次在另外一个星球上实现软着陆，也使印度成为全球第四个实现月球软着陆的国家。这对于印度民族自豪感和民族精神的振奋程度是可想而知的。在那段时间里，推特上的印度网民几乎进入了癫狂的状态。

▲ 日本白兔R 探测器外观

不得不说，“月船3 号”能够取得成功，确实是值得称赞的，因为用来发射“月船3 号”的地球静止轨道运载火箭MK3 型，性能实在说不上有多么优秀。它虽然有着大型运载火箭的体格，却只能达到发达航天国家中型运载火箭的运载能力，因此严重制约了“月船3 号”的体积和重量。另外，印度的航天制造工艺水平在世界范围内也不算高。但“月船2 号”失败之后，印度的确在软着陆的控制技术、动力系统等方面做了大量努力，解决了一些关键技术难题。在这其中，印度比较发达的软件工业可能起到了非常重要的作用，终于让印度作为一个民族国家实现了这样历史性的突破。因此，印度航天雄心百倍地提出了建设空间站、月球采样返回甚至载人登月等计划。这也充分体现了航天成就对一个不发达第三世界国家的整体带动作用有多么明显。

▲ 白兔R 探测器月球着陆失败

在这次登月竞赛之前，还有一次月球软着陆的尝试。日本民营航天公司iSpace 的白兔R 探测器在2023 年4 月26 日尝试登陆月球。它在2022年11 月用猎鹰9 火箭发射。为了节省燃料，选择了费时间轨道，2023 年3月20 日才捕获月球。这个小小的探测器甚至携带了月球车。然而在着陆过程中，探测器和地面联系中断，这与此前印度、以色列着陆失败的情况如出一辙，显然是失控坠毁了。

欧空局的两大探测器

欧空局一直是空间科学的热烈支持者。在2023 年度，欧空局发射了两个重要的探测器，分别是用于研究暗物质和暗能量的欧几里德望远镜和研究木星系统的木星冰月探测器。

欧几里德望远镜部署在日地第二拉格朗日点，打算用6 年时间对整个宇宙进行扫描测绘，用来“解决现代天文学最基本的问题”。

木星冰月探测器是用欧空局自己的阿里安5 火箭发射的。所以总体来说，它还算是一个给欧洲争气的型号。

“2017年8月8日，我们联合西江（广东段）沿线六地市人民政府及省相关政府职能部门开展了创建‘平安西江’活动。一年来，牵头推动活动向纵深开展，使‘智慧西江、协同西江、绿色西江、文化西江和共享西江’的美好愿景逐步变成现实，古老的西江正焕发出新的活力。”见到记者，广东海事局局长陈毕伍欣喜地表示。

因为发射的时间还比较短，所以这两个探测器目前还没有得到足够的科学收获。我们相信在即将到来的2024 年，无论“木星冰月”还是“欧几里德”，都会让人们大开眼界。

小行星上的土石

本年度的空间探索活动当中，最为醒目的采样活动当然是美国宇航局的小行星探测器奥西里斯-雷克斯采样返回计划。这个探测器早在2020年就已经取得了小行星贝努采样成功的成绩，但是因为距离遥远，所以经过两年多的飞行，其返回舱才在2023 年9 月回到了地球。它带回了250 克黑色的岩土，这是人类第三次从小行星获得真正的样品，对于未来行星资源开发和进一步空间探测具有重要的意义。

▲ 欧几里得望远镜拍摄到的银河

▲ 装满了天线和各式探杆的木星冰月探测器

▲ 奥西里斯-雷克斯的采样舱

▲ 太空中的国际空间站

载人航天

除中国外的2023 年世界载人航天，可以说是文件和讨论多、工程进展少。

在2023 年中，美国政府的国家科学技术委员会发布了“国家低轨道研究发展战略”，提出要建立强大的、商业化的低轨道事业，而美国宇航局的“低轨道目的地”是基石。这种商业空间站可以推进科学技术、促进市场机会、扩大国际合作，并有助于建设可持续的航天人才队伍。或许是在这份文件的鼓励下，2021 年初步启动的“低轨道目的地”项目发生了很大的变化。

▲ 星实验室空间站

2023 年10 月，诺·格公司宣布，参加旅行者公司的团队共同打造星实验室空间站。这样一来，诺·格就必须退出此前参加的纳堆叠公司空间站项目。诺·格公司拥有自己的火箭和天鹅座货运飞船，可以为这个项目提供相当大的有利条件。但是如何解决人员运输的问题，旅行者公司还没有公布。此前，欧洲空客航天防务公司已经入伙。

2023 年5 月，另一个商业空间站的运营商公理航天公司实施了它的第二次太空飞行，飞船运载4 人进入国际空间站，遨游太空半个月。公理航天并不打算建造一个全新的空间站，而是打算在国际空间站的基础之上增加舱段，然后逐步把老旧的舱段替换掉，变成一个完全商业化运营的系统。这是“低轨道目的地”之外的另一个商业空间站项目。第一批舱段正在由欧洲空客航天与防务公司建造。

但即使有两个商业空间站项目，美国宇航局还是发现，自己很可能会在2030 年前后面临无站可去的局面。因为国际空间站的运行年限取决于俄罗斯的星辰号核心舱等舱段的退役年限。俄罗斯显然不会再为国际空间站建造和发射新的舱段了。公理航天的舱段建设和发射进度，可能无法与俄罗斯舱段的退役衔接，而“低轨道目的地”建设进度可能跟不上国际空间站退役速度。但是，美国宇航局负责空间站的副局长肯·鲍威尔索克斯在2023 年11 月2 日公开表示，“国际空间站的退役不是世界末日”。

国际空间站面临的最大威胁是政治。无论是美国还是俄罗斯，从政治角度都已经没有兴趣把这个伟大的设施维持下去了，但两国都不能立即拿出一个替代品来取代国际空间站。俄罗斯提出了在2025 年建设自己的空间站，并且绘制了精美绝伦的PPT，然而人人都知道，凭借俄罗斯自己的财力是很难实现这项宏伟计划的。

▲ 公理航天公司的第二次任务在2023 年发射

在2023 年让人比较意外的是，印度也正式公开了自己的空间站计划。其实印度空间研究组织很早就在讨论空间站计划了，但一直没有提供细节。2023 年“月船3 号”登陆成功后，印度公开了空间站的结构图。从总体上看，它类似于中国空间站和美国商业舱段的混合体，如果按PPT 建成，将成为和中国空间站规模相当的空间设施。

印度打算在2024 年初实施载人飞船飞行计划，2025 年首次载人飞行，并且正在研制下一代飞船。按照印度方面的说法，空间站要在未来10～15 年内建成。虽然人类走向太空是必然，但作为一个尚未突破载人航天技术的国家，印度空间站的提出似乎太急切了一点。不过从印度的这个时间表看，显然是比照中国载人航天的发展里程碑而制定的。其中飞船进度显得有点急迫，空间站建设却还是留有余量的。

中国在1999 年实施神舟一号飞行，2003 年首次载人飞行，时间跨度达到5 年。印度想用两年时间就走完这段路，完全依靠自己的力量有些不现实。但是中国从首次载人飞行成功到空间站建成，用了20 年时间，印度给自己设定的周期显得紧迫。不过印度到现在还没有突破载人飞行的技术，它能不能在自己设定的周期内完成这样的跨越，还有待观察。

▲ 科学舱发生泄漏，国际空间站已经进入倒计时

▲ 印度空间站模型

卫星应用

卫星遥感在战场应用

2023 年的卫星应用产业，看上去平淡无奇，但是一些重要的趋势正在缓慢而坚定地推动着产业向前进步。

在这一年里，商业遥感卫星作为开源情报的主要手段之一，已经成为世界范围内防务和战略相关咨询企业的必备工具。这些企业用美国数字全球公司、行星实验室公司或者欧空局哨兵卫星提供的图像，对乌克兰战场、巴勒斯坦地区以及世界其他一些热点地区进行持续的跟踪和分析。比如，在乌克兰军队向俄罗斯发起的一次又一次偷袭当中，俄军到底遭受了多少损失？俄罗斯方面自然是要尽量保密的，但是在高分辨率商业遥感卫星的监视之下，这些损失的情况无所遁形，特别是乌克兰对俄罗斯后方空军基地的袭击，对塞瓦斯托波尔黑海舰队船舶修理厂的袭击，都在遥感卫星的影像之中留下了无可辩驳的证据。

另外，商业遥感卫星还能发现一些重要的战略动向。比如，2023 年10 月中旬，遥感卫星发现在俄罗斯与朝鲜的边境上有大批铁路集装箱正在向俄罗斯一方运输。西方战略分析界因此认定这是朝鲜正在向俄罗斯提供弹药，总数可能达到1000 个集装箱以上。

“星链”开始赚钱

另外一个重要的动向还是和马斯克有关。2023 年11 月初，马斯克亲自宣布“星链”已经实现现金流盈亏平衡，称赞团队“工作出色”。在2022 年，马斯克曾表示“星链”仍在亏损，并且他对该公司最大的目标是“不破产”，但他的星链系统在2023年第一次实现了正向现金流。

▲ 美国麦克萨尔公司卫星拍摄的乌克兰战场

▲ 欧洲哨兵2 卫星

2023 年11 月，“星链”还迎来了另一个里程碑，全球活跃用户数量已经超过了200 万。用户数字和经营数据显然是相关的。“星链”有不同的月租套餐，就算按照最便宜的每月99 美元，那么一个月也能收到将近2亿美元，确实可以做到不再亏钱了。这向人们证明，大型低轨道互联网星座是可以赚钱的。

▲ 乌克兰巴赫穆特战场上的“星链”终端

为了让自己的“星链”能够赚钱，马斯克付出了很大的努力，身段也非常柔软。2023 年11 月，马斯克曾经在推特上公开表示自己对犹太人不太感冒，然而或许是因为犹太财团向他展示了自己的影响力，或者是因为马斯克觉得自己这样说话太过分了，所以他在12 月初亲自访问了以色列，对以色列在巴以冲突中遭到的损失表示了同情，也对正在加沙地区实施的军事行动表示支持。据说，这样一来，马斯克就得到了“星链”在以色列境内落地和开通业务的许可。

以色列是一个只有几百万人口的小国，对于卫星通信市场来说，确实是很有限的。但是，马斯克却不敢不重视以色列市场，这其中可能有两个原因。首先，以色列在整个西方世界有很大的影响力。如果得罪了以色列及其背后的犹太民族，他的全球商业拓展梦想可能就会撞上南墙。其次，以色列虽小，却拥有好几个世界级的卫星终端制造商，包括著名的吉莱特公司等。得罪了以色列可能就得罪了一大批业界的配套企业，对于星链系统的产业配套和成本控制恐怕都是相当不利的。因此这位世界首富迅速转变了自己的立场，穿上防弹背心，来到中东，亲自表达对于以色列的支持。所谓“有钱能使鬼推磨”，那么经济前景同样也能推动着马斯克这样的人转变立场。