2019年對于整個人類航天而言都是極其不可思議的一年,發生了很多大事,也取得了很多了不起的成就。如果評選出十大事件和成就的話(個人態度),大概是這些,
1.中國嫦娥四號成功著陸月球背後,人類探月新成就
2019年是人類登月50周年紀念,這也意味著我們距離那個偉大的時代已經過去了半個世紀。然而,由于地球對月球的潮汐鎖定作用,人類永遠無法看到月球背面(絕大部分),也無法派遣探測器著陸那裏一探究竟。
但是,這個不可能在2019年1月3日10時26分被打破。中國嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮•卡門環形山/撞擊坑內,實現人類探測器首次在月球背面軟著陸,隨後又釋放了玉兔二號月球車。
(人類首次看到了月球背後的近景,源:嫦娥探月工程)
這個任務難度是驚人的,因爲人類無法與月球背後取得直接聯系。爲此,中國早在2018年5月份,就成功部署了“鵲橋號”中繼衛星到月球背後6.5萬公裏之外的地月拉格朗日二點附近,成爲地球和月球背面的“鵲橋”。
(嫦娥四號,玉兔二號和鵲橋號,源:國家航天局)
降落的月球南極-艾特肯盆地是太陽系第二大超級隕石坑,地貌極其複雜,但是嫦娥四號還是做到了!
如今,嫦娥四號和玉兔二號已經在月球上連續工作了13“月球天”(被潮汐鎖定的月球,1“天”就是人們常說的一個農曆月),即將迎來一周年(地球年)任務紀念,玉兔二號也突破了人類月球車最長工作時間記錄。
人類在阿波羅登月時代後,對月球探測的最大進展。
2.隼鳥二號和冥王,小行星探測再下一城
小行星是太陽系內最神秘的星體之一,它們數量衆多,也埋藏著太陽系最久遠最深層次的秘密。此前人類僅有日本隼鳥號在經曆了7年(2003-2010)時間、飛行60億千米後才從小行星25143“糸川”上取得一些樣本。
(隼鳥二號,源:JAXA)
而在2019年,日本隼鳥二號在飛行5年時間後終于開始在小行星“龍宮”采樣,各種操作技術難度極高,包括投放小型探測車、釋放小型炸彈制造人工隕石坑(以獲取深層樣本)、著陸起飛再二次著陸采樣再起飛等高難度步驟,2019年11月13日隼鳥二號已經完成采樣任務開啓返回地球之旅。
(OSIRIS-Rex探測器,源:NASA)
同時,已經在太空中飛行了3年多的美國冥王號(OSIRIS-Rex)探測器也抵達小行星“貝努”附近,爲著陸這個小天體做全面的准備。不過我們還需要足夠多的耐心,因爲這個任務還需要4年才能夠結束並將樣本送回地球。
探測太陽系的秘密從來都不容易,動辄花費數億美金、數年時間、飛行數十億千米、耗費成百上千科學家的精力,也僅能獲得數十克樣本而已,但它們關乎我們的過去和未來。
3.獵鷹重型核心級、助推器、整流罩回收,人類可回收火箭新高度
獵鷹9號和獵鷹重型火箭使得火箭有了一個新的定義方式:可回收火箭和不可回收火箭。
作爲現役世界第一強的重型運載火箭(近地軌道運力64噸!),獵鷹重型不僅實現了三次發射三次成功的壯舉,還在2019年4月11日實現了火箭一級核心級和兩個助推器的同時回收,再加上實現的整流罩回收,獵鷹火箭的回收能力在不斷重新定義可回收火箭。
它的高效、低成本、高穩定性、創新性使人們對商業運載火箭的態度發生驟然改變。
4.新視野號抵達太陽系天涯海角
2019年新年,已經在太空中飛行了13年的新視野號爲人類帶來了寶貴的新年禮物,它成功飛掠了迄今爲止人類拜訪過的最遠天體小行星456958“天涯海角”。
(天涯海角,正式名稱是Arrokoth,源:NASA)
新視野號是人類從地球出發時速度最快的航天器,它可以完全不借助任何行星引力彈弓效應直接飛出太陽系,人類史上僅此一個。當然代價是驚人的:一枚強力的重達570噸重宇宙神5-551火箭全力以赴發射僅478千克的它,有效載荷比在千分之一,人類的力量在天體引力面前實在太過脆弱。
在放射性同位素電機(核電池)的支持下,它在13年時光裏飛過了幾十億千米,最終拜訪了太陽系邊緣的這顆長寬高僅幾十千米的神秘天體。
這無異于跨過太平洋找尋對面的一粒沙子!
5.超級星座它來了!一些人的福音,一些人的噩夢
低軌通信衛星星座的時代真要到來了!年初,新一代銥星-NEXT系統75顆星全部布網完畢;年中,一網(Oneweb)公司6顆試驗衛星發射。
但真正讓人震驚的,則是一直停留在PPT上被嘲笑、數量預計高達30000顆的龐大星鏈星座,開始建設了。要知道,人類航天60多年來,也不過發射了幾千顆衛星而已。
(SpaceX一箭60星)
2019年5月24日,SpaceX一箭60星。
2019年11月11日,SpaceX再次一箭60星。
2020年1月份,SpaceX計劃再來三次一箭60星,這早就讓它成爲擁有通信衛星最多的公司,全年到底計劃發多少,可能會讓人震驚。
星鏈最終的目標是建立一個全球互聯、尤其服務于特殊用戶(大洋、偏遠、極地)和軍方用戶的龐大高通量通信系統。這個餅全世界很多公司畫了很多年,目前來看真的要被SpaceX實現了。
(本來要看流星,結果看到的全是星鏈衛星,源:globalmeteornetwork)
當然,這麽多低軌衛星對于天文觀測可謂是噩夢,事實上它們也逐漸出現了很多天文觀測背景中,讓衆多天文學家和天文愛好者苦惱不已。
6.北鬥繼續爆發,又一全球衛星導航系統基本組網完畢
衛星導航系統有三種建設邏輯:全球覆蓋要靠中圓軌道(美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略),低緯度區域覆蓋靠地球靜止軌道(印度IRNSS),區域增強系統靠傾斜同步軌道(日本QZSS)。
(你看,三種軌道多有特色!源:北鬥辦)
中國北鬥的建設思路是:我都要。
于是北鬥是唯一擁有上述三種軌道的系統,在2018年實現1年10箭18星的紀錄後,2019年北鬥又發射了1年7箭10星,分別成爲各國組網速度的第一和第二。
(看這張北鬥全球可視衛星數量圖,三種軌道的存在,導致亞洲和一帶一路地區被點的特別亮,但又能全球覆蓋,這是北鬥的獨門絕活,源:北鬥辦)
2019年後,北鬥最核心的中圓軌道和傾斜同步軌道衛星已經發射完畢,還有最後兩顆靜止軌道衛星(2020上半年發射)即可宣布全部組網完畢。
這個中國航天醞釀了20余年的龐大任務終于宣告收官,世界衛星導航系統迎來新一極。
7.載人航天進入商業時代
人類距離首次進入太空已經58年,載人航天也在逐漸變得成熟,一個重要指標就是商業航天勢力開始進入這個領域。
貨運領域,2019年,SpaceX的龍飛船執行了三次國際空間站補給任務,諾格的天鵝座飛船執行了兩次國際空間站補給任務。
(龍-2載人飛船發射和對接國際空間站,源:SpaceX/NASA)
載人領域,2019年,波音的CST-100 starliner和SpaceX的龍-2飛船都獲得NASA批准,可進行載人飛船的首次測試(非載人狀態),雖然結局都不是100%完美,但成就依然是驚人的。
此外,還有畢格羅的充氣式商業空間站進展中,商業航天在越走越深。
8.運載火箭行業,商業航天已有後發制人趨勢
一方面,取得巨大成功的SpaceX獵鷹系列火箭在世界商業航天發射市場節節進步。截至目前美國在2019年的27次火箭發射中,13次由獵鷹系列完成、6次由火箭實驗室的電子號(Electron)完成,傳統的波音、洛馬、諾格三家巨頭發射市場被極大擠占,僅有8次而已。
這一年,波音和洛馬家兩型火箭宣布退役(德爾塔4-M+(5,4)和M+(4,2)),俄羅斯的聯盟-FG也宣布退役,它們的性價比都不再有優勢。
商業航天的範圍不止美國,中國也有三型商業火箭首飛,捷龍、雙曲線和零壹。長征11號實現了中國首次海上平台發射火箭,快舟1號實現了同一地點同一型號火箭相隔僅6小時發射的壯舉。
9. 人類深空使者依然在繼續默默努力
2019年人類還有一系列深空探測任務帶來的大新聞。
火星:美國洞察號火星探測器著陸火星後遇到了小麻煩,還在掙紮將探針放的更深,工作了18年的奧德賽號依然老兵不死,還有偵察軌道器、大氣專家MAVEN;歐洲的火星快車和ExoMars任務;印度的曼加裏安。
木星:美國朱諾號探測器又圍著木星飛了7圈。
(帕克探測器,依然在前往太陽的路上,還需要5年才進入理想軌道,源:NASA)
太陽:美國帕克太陽探測器是人類史上最先進的太陽探測器,它帶回了第一批science“霸屏”科研成果;太陽動力天文台,依然每天在各個頻段上直播太陽。
水星:日本和歐空局發射的貝皮科倫博號依然在前往水星路上,這一超級難度任務需要耗時7年才能進入最終軌道,它的初步成功也在陸續公布。
金星:日本破曉號依然作爲唯一的人類使者研究著這位“愛神”。
(旅行者號,源:NASA)
旅行者:美國兩位旅行者號已經在太空中工作了42年,旅行者1號已經飛出了222億千米,光速都需要20個小時36分才能追上,旅行者二號也剛抵達了太陽系邊緣的日光層。
行星獵手:美國TESS帶來了第一批科研成果,瑞士/歐盟的CHEOPS也在幾天前剛剛升空,它們將爲人類帶來遙遠“地球”的秘密。
太空望遠鏡:美國哈勃、施皮茨、IBEX、Swift、費米、NuSTAR、WISE,歐盟INTEGRAL、蓋亞、IGILE、Spektr-RG,日本GAP、SPRINT-A,中國慧眼、悟空等一系列任務,依然在從各個角度爲人類探尋宇宙的奧秘。
10.無比遺憾的新兵觸雷和老兵落幕
有成功,也有遺憾的落幕。
2019年2月13日,NASA在與已經失聯許久的機遇號火星車聯系800余次未果後,最終宣布任務結束。這一原計劃任務周期90天、最後竟工作15年的偉大任務,沒有堅持過火星的全球沙塵暴,華麗謝幕。
(以色列月球飛船的“Small country,big dreams”,源:SpaceIL)
2019年4月11日晚上,以色列登月探測器Beresheet在登陸月球前與地球失去聯系,據信已經墜毀在月球表面。
(天宮二號,受控離軌,源:航天局)
2019年7月19日21時06分,在軌運行1036天後,天宮二號受控離軌並再入大氣層,少量殘骸落入南太平洋預定安全海域,標志著中國載人航天工程空間實驗室階段全部任務圓滿完成,下一步開建天宮空間站。
2019年8月4日,印度月船二號著陸器在距離月球表面2.1公裏的時候失去了信號,任務失敗。
這一年,還有許許多多尚未工作就發射失敗、尚未成功就意外失敗、取得成功但最終遺憾落幕的航天任務。
不過是偉大的成就,還是遺憾的失敗,它們都代表了人類征服太空偉大的信心,向它們致敬。2020年,人類航天將迎來一個航天大年,尤其是對于中國,我們拭目以待。