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盤點全球航天的2023:人類與宇宙的聯系愈發緊密
【編者按】
此刻,我們即將站在新的起點上。回望2023年,自我在生活的縫隙中流動,我們慢慢張開自己,與這個世界握手擁抱。
這是重申聯系的一年。我們展出羽翼,再度感知遠方的風景;我們重啟對話,找回彼此信賴的溫度;我們探索內心,校準人生航向的坐標;我們也擁抱變化,在時代洪流中蓄積破土的力量。“世界”是我們的限度,也代表著我們的可能,而重要的永遠是聯系,是我們主動或被動與萬事萬物的纏繞。
2023年末,澎湃新聞·湃客創作者平臺策劃推出《重申與世界的聯系》系列文章,聯合知名學者及優質創作者,從文學、藝術、科技、財經、旅行、城事等領域出發,從個體到趨勢,以文字、數據、漫畫、視頻等形式,留下這一年里我們向世界出發的注腳。
本文為 澎湃號·湃客 ×果殼Guokr 聯合出品
作者 | 跆拳道大灰狼
編輯 | Steed
隨著2023年緩緩走向尾聲,在這年終之際,我們站在時光的岸邊,回顧這一年航天領域的輝煌。
這一年,我們見證了諸多令人振奮的時刻:甲烷火箭取得歷史性突破,中國空間站投入正式運行,太空中人類數量創下新高,智能手機直接連接衛星通信……人類與宇宙的聯系愈發緊密,每一項進展都如同璀璨的星辰,照亮了我們對未來無限的憧憬。
人類甲烷第一箭之爭落下帷幕
液氧和甲烷作為一種常見的火箭推進劑組合,一直未得到實際型號應用。而近年來,隨著火箭回收復用技術的發展和成熟,液氧甲烷以其不結焦、成本低、溫差小、比沖高的特性脫穎而出,受到一大批航天公司的青睞。星艦、朱雀2號、火神、新格倫、人族1號等多款甲烷火箭涌現而出,相繼向人類入軌甲烷第一箭的桂冠發起沖擊。
去年12月,首先挑戰的朱雀2號因二級游機異常關機而折戟沉沙。時隔3個月后,美國人族1號液氧甲烷火箭首飛也慘遭失敗,該型號隨之退役。4月20日,美國SpaceX公司星艦的首次軌道試飛亦未能成功。
經過數月歸零排故后,7月12日,我國民營航天企業“藍箭航天”研發的朱雀2號運載火箭從酒泉衛星發射中心發射成功,成為人類航天歷史上第一款成功實施軌道發射的液氧甲烷運載火箭。
5個月后,12月9日,朱雀2號再次升空并成功釋放3顆衛星,成為第一款搭載有效載荷進入軌道的的甲烷運載火箭,徹底坐穩甲烷第一箭的地位。
12月9日,朱雀2號點火升空,成功入軌并釋放了3顆衛星 | LANDSPACE藍箭航天
中國第三批航天員升空,在軌人類數量再創新高
2023年5月30日,神舟十六號任務成功發射,我國第3批航天員首次執行飛行任務,同時也是航天飛行工程師和載荷專家的首次飛行。此外,我國航天員景海鵬第4次執行飛行任務,成為中國“飛天”次數最多的航天員。
隨著我國空間站項目的穩步推進,8月18日,中國載人航天工程辦公室表示,我國國家太空實驗室已正式運行。
隨著中國空間站的成熟和人員定期輪換,同時在太空的人類數量也創下新高。2023年5月30日,大氣層外同時有多達17人在軌飛行,其中6人在我國空間站,11人在國際空間站。得益于商業太空游的蓬勃發展,空間站的11人中包含“公理航天”公司使用載人龍飛船送入軌道的4名“游客”。
2023年,亞軌道航天旅游項目也陸續成熟,6月29日,維珍銀河公司的亞軌道飛行器完成首次載人商業飛行。此后,該公司又完成了4次亞軌道商業飛行任務,進入常態化運營階段。而停飛長達一年多的藍色起源“新謝潑德號”亞軌道火箭也于12月完成復飛。
在即將到來的2024年,人類進入太空旅游的次數有望繼續增加,成本有所降低,而太空旅游的內容也將愈加豐富。
神舟十六號乘組返回地面前手持高清相機,通過飛船繞飛拍攝的空間站組合體全景照片 | CMS
人類航天發射再創新高,美國領銜中國緊追,歐日印俄集體拉胯
近年來,隨著商業航天的新一輪蓬勃發展,人類航天發射數量屢創新高。截至2023年12月,美國打破蘇聯在1982年保持的單國家發射次數最多的世界紀錄(108次)。不僅如此,全球航天發射次數也創出新高,截至發稿時軌道發射總量已超過200次。
不同于冷戰時期航天發射美蘇兩強爭霸的局面,在這場21世紀的發射比拼中,中美兩國占據全球80%的發射量,世界航天發射格局呈現“兩超多強”的格局。
尤其是美國SpaceX公司憑借星鏈組網和獵鷹9火箭的回收復用,貢獻了近100次發射。中國航天則穩步前進,國家隊成熟型號高密度發射,長征五、六、七、八號等新一代火箭日漸成熟,民營航天企業羽翼漸豐,海射陸射交替上場。
俄、歐、日、印等航天勢力雖也成為不可或缺的組成部分,但發射數量和質量均難以與中美比肩。
星艦兩輪試射,復用之路漫漫
4月20日,由美國私營航天企業SpaceX研發的星艦重型火箭從德州博卡奇卡發射場首飛。火箭升空后即發現一級有多臺發動機工作不正常,升空2分30秒后火箭姿態失穩并開始旋轉,最終解體爆炸,發射宣告失敗。
星艦火箭分為兩級,按照設計均可回收并重復使用,是人類第一款實際發射的可完全重復使用運載火箭。全箭采用基于全流量分級燃燒循環的“猛禽”液氧甲烷發動機,采用不銹鋼貯箱材料,一級并聯有33臺發動機,預計有150噸的近地軌道運力。星艦具有貨運、載人、登月等多種構型,已經中標美國阿爾忒彌斯計劃的登月艙合同,將在阿爾忒彌斯3號及后續任務中擔任載人登月艙。
11月17日,星艦進行了第二次試驗性發射,一掃首飛失敗的陰影,雖然仍未完成既定的試驗計劃,但將整個星艦項目的進度向前推進了一大步。第二次試射基本解決了火箭一級33臺發動機并聯可靠性問題。同時,熱分離方案成功實現一二級分離,發射臺的“水冷鋼板”系統也經受住了噴流考驗,這都為后續試飛掃清了障礙,仿佛距離入軌僅有一步之遙。
目前SpaceX正在緊鑼密鼓的準備第三次試飛,預計將在第三次試飛中開展在軌推進劑加注的測試。
星艦第二次試飛,一級33臺火箭發動機全部點燃 | SpaceX
多型火箭嘗試首飛,成敗不一有喜有愁
在航天技術飛速發展的一年里,遠不止星艦一款火箭勇敢飛向太空。
2月10日,印度推遲多年的SSLV小型運載火箭首次成功入軌發射。
4月2日,我國民營航天公司天兵科技研發的“天龍二號”液體火箭首飛成功,成為我國首款成功入軌的民營液體運載火箭。
9月5日,我國星河動力的“谷神星一號”運載火箭海射成功。
9月15日,美國“螢火蟲阿爾法”火箭第三次試射終獲成功,為美國太空軍發射載荷。
但航天永遠是高投入、高技術、高風險的“三高”行業,既然有順利入軌的“幸運兒”,自然也有功敗垂成的“失落者”。
1月11日,美國ABL空間系統公司的RS1火箭首飛失敗。
3月7日,日本新一代低成本一次性運載火箭H3首飛,但因二級發動機點火失敗,同有效載荷一同自毀。
3月23日美國“相對論空間”公司人族1號火箭首飛,同樣因二級點火失敗而宣布未能成功入軌。
5月31日,朝鮮“千里馬1號”火箭首飛,還是因第二級異常導致發射失敗。
人族1號火箭首飛升空,未能成功入軌 | John Kraus
歐洲空窗無箭可用,空射一哥黯然破產
2023年的歐洲火箭可謂是“流年不利”,功勛卓著的阿里安5火箭如期退役,但阿麗亞娜6火箭首飛卻推遲至2024年,自家另一型固體火箭“織女星-C”自去年失敗后也尚未完成復飛,歐洲陷入“無箭可用”的境地。為保障發射進度,“巧婦難為無米之炊”的歐空局只得將自家載荷委身別家火箭代為發射。
正所謂“福無雙至,禍不單行”,9月媒體曝光,歐洲目前唯一可用的“織女星”固體火箭上面級4個推進劑貯箱中的2個離奇失蹤,因被誤當作金屬廢料一同粉碎填埋,最終在垃圾填埋場發現,足見生產管理的混亂。
如果說起2023年最慘的航天公司,必定要數號稱“空射火箭領頭羊”的“維珍軌道”公司,“維珍軌道”自年初發射失敗后,公司便陷入裁員停業。今年8月,在低價變賣火箭廠房后,發射火箭所用的波音747飛機也已作價僅1900萬美元拋售。這一系列行為徹底宣告了公司的破產,也使整個空射火箭陣營幾近瓦解。
維珍軌道公司曾經的空中火箭發射未來將不復存在 | 維珍軌道
新一輪無人落月,俄日失敗撞月,印度二試成功
2023年,隨著新一輪載人登月計劃的陸續推進,無人落月探測也愈加火熱,多國探測器前赴后繼。
4月26日,日本白兔-R月球著陸器在嘗試著陸月面時墜毀,這是繼2022年11月以來日本第二次挑戰落月失敗。
無獨有偶,首次落月失敗5年后,印度再次挑戰無人落月。7月14日,印度月船3號著陸器升空,本次任務為保軟著陸成功,刪去了軌道器,增加儀器冗余的同時還加固了著陸腿,最終于8月23日成功著陸月面。印度成為第4個有探測器軟著陸月球表面的國家,同時也是首個登陸月球南極附近的國家。
8月11日,項目拖延長達20年的俄羅斯Luna-25月球著陸器升空,8月19日因低級錯誤進入非預期軌道,最終墜毀于月球表面。
僅一個月后的9月7日,日本SLIM月球探測器升空,預計于2024年初著陸月表,美國游隼號(Peregrine)商業月球著陸器也緊隨其后。
印度月船三號成功著陸月面,使得印度成為第4個成功軟著陸月球表面的國家 | ISRO/Thomas Appéré
深空探測器相繼升空,小行星樣本成功返回
2023年的深空探測波瀾不驚,雖然缺乏旗艦級的重大探測項目,但也不乏亮點。
首先是4月14日,歐空局發射了木星冰月探測器(JUICE),將用于探索木星及其被冰覆蓋的大型衛星,重點觀測是否存在液態水,并評估存在生命的可能性。
7月1日,還是歐空局的“歐幾里得”空間望遠鏡升空,該望遠鏡將在距離地球約150萬公里的日地L2點開展工作,觀測遙遠的星系以研究暗物質和暗能量。
9月2日,印度發射其首個太陽探測器Aditya-L1,用以研究太陽大氣的日冕成像。
9月6日,日本發射X射線成像和光譜任務(縮寫XRISM)望遠鏡,觀測目標包括超新星遺跡,具有恒星質量黑洞的雙星系統,由超大質量黑洞驅動的星系以及巨大的星系團。
10月13日,美國靈神星探測器升空,將執行至少為期8年的任務。值得一提的是靈神星探測器配備的深空光學通信設備在約1600萬公里距離上完成了首次信息收發試驗。這是航天器第一次在超出地月距離的深空中進行此類試驗。
另外,9月24日,美國冥王號探測器的樣品返回艙成功返回地球,將小行星貝努(Bennu)上收集的樣本送回地球。該樣本包含鐵、氧、碳、硫等元素,有可能蘊含太陽系原初物質,有助于科學家研究小行星起源、演化和結構,以及小行星與地球生命的關系。
歐幾里得望遠鏡公布首批測試圖像,標志著該望遠鏡已經準備好開啟對暗物質和暗能量的探索 | ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA
手機直連新時代,低軌競爭白熱化
2023年8月29日,華為推出新一代Mate 60 Pro手機,支持手機直連我國天通衛星進行衛星通話。
突破了手機直連衛星通話后,業界普遍認為手機直連衛星上網將是下一個航天直達用戶的熱點服務。
今年9月,AST Spacemobile公司的BlueWalker-3試驗衛星測試“手機直連低軌衛星上網”獲得成功,該衛星配備了展開面積達64平方米的近地軌道最大天線。試驗中測試人員使用未加改裝的普通三星Galaxy S22智能手機就實現了5G通話。
這場低軌直連爭霸中,自然少不了“星鏈”的身影。而作為對手,一網(OneWeb)于今年3月完成項目一期648星的組網工作,而亞馬遜的“柯伊伯”低軌星座則于今年10月成功發射兩顆試驗星。
結語
充滿挑戰和創新的2023年即將落下帷幕,我們滿懷敬意和期待告別這不平凡的時刻。
在這一年中,我們見證了人類航天發射的新紀錄,感受了甲烷火箭技術的革命性進步,探索了太空旅游的新境界,也迎來了直接通過手機連接衛星的新時代。這些成就不僅是科技的飛躍,更是人類探索精神的體現。
展望未來,我們期待著開啟新的月球探索篇章;我們關注著低軌衛星通信的發展,預見著更加便捷的全球連接;我們也期盼著更多民營航天公司的崛起,為航天領域帶來新的動力和視角。在這個充滿可能的新時代,每一個小小的創新都可能開啟一片新天地,每一步的前進都在繪制著人類與宇宙關系的新篇章。
讓我們帶著這份好奇和敬畏,踏入充滿希望的2024年,繼續我們在宇宙中的壯闊旅程。
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