2019年对于整个人类航天而言都是极其不可思议的一年,发生了很多大事,也取得了很多了不起的成就。如果评选出十大事件和成就的话(个人态度),大概是这些,
1.中国嫦娥四号成功着陆月球背后,人类探月新成就
2019年是人类登月50周年纪念,这也意味着我们距离那个伟大的时代已经过去了半个世纪。然而,由于地球对月球的潮汐锁定作用,人类永远无法看到月球背面(绝大部分),也无法派遣探测器着陆那里一探究竟。
但是,这个不可能在2019年1月3日10时26分被打破。中国嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯•卡门环形山/撞击坑内,实现人类探测器首次在月球背面软着陆,随后又释放了玉兔二号月球车。
(人类首次看到了月球背后的近景,源:嫦娥探月工程)
这个任务难度是惊人的,因为人类无法与月球背后取得直接联系。为此,中国早在2018年5月份,就成功部署了“鹊桥号”中继卫星到月球背后6.5万公里之外的地月拉格朗日二点附近,成为地球和月球背面的“鹊桥”。
(嫦娥四号,玉兔二号和鹊桥号,源:国家航天局)
降落的月球南极-艾特肯盆地是太阳系第二大超级陨石坑,地貌极其复杂,但是嫦娥四号还是做到了!
如今,嫦娥四号和玉兔二号已经在月球上连续工作了13“月球天”(被潮汐锁定的月球,1“天”就是人们常说的一个农历月),即将迎来一周年(地球年)任务纪念,玉兔二号也突破了人类月球车最长工作时间记录。
人类在阿波罗登月时代后,对月球探测的最大进展。
2.隼鸟二号和冥王,小行星探测再下一城
小行星是太阳系内最神秘的星体之一,它们数量众多,也埋藏着太阳系最久远最深层次的秘密。此前人类仅有日本隼鸟号在经历了7年(2003-2010)时间、飞行60亿千米后才从小行星25143“糸川”上取得一些样本。
(隼鸟二号,源:JAXA)
而在2019年,日本隼鸟二号在飞行5年时间后终于开始在小行星“龙宫”采样,各种操作技术难度极高,包括投放小型探测车、释放小型炸弹制造人工陨石坑(以获取深层样本)、着陆起飞再二次着陆采样再起飞等高难度步骤,2019年11月13日隼鸟二号已经完成采样任务开启返回地球之旅。
(OSIRIS-Rex探测器,源:NASA)
同时,已经在太空中飞行了3年多的美国冥王号(OSIRIS-Rex)探测器也抵达小行星“贝努”附近,为着陆这个小天体做全面的准备。不过我们还需要足够多的耐心,因为这个任务还需要4年才能够结束并将样本送回地球。
探测太阳系的秘密从来都不容易,动辄花费数亿美金、数年时间、飞行数十亿千米、耗费成百上千科学家的精力,也仅能获得数十克样本而已,但它们关乎我们的过去和未来。
3.猎鹰重型核心级、助推器、整流罩回收,人类可回收火箭新高度
猎鹰9号和猎鹰重型火箭使得火箭有了一个新的定义方式:可回收火箭和不可回收火箭。
作为现役世界第一强的重型运载火箭(近地轨道运力64吨!),猎鹰重型不仅实现了三次发射三次成功的壮举,还在2019年4月11日实现了火箭一级核心级和两个助推器的同时回收,再加上实现的整流罩回收,猎鹰火箭的回收能力在不断重新定义可回收火箭。
它的高效、低成本、高稳定性、创新性使人们对商业运载火箭的态度发生骤然改变。
4.新视野号抵达太阳系天涯海角
2019年新年,已经在太空中飞行了13年的新视野号为人类带来了宝贵的新年礼物,它成功飞掠了迄今为止人类拜访过的最远天体小行星456958“天涯海角”。
(天涯海角,正式名称是Arrokoth,源:NASA)
新视野号是人类从地球出发时速度最快的航天器,它可以完全不借助任何行星引力弹弓效应直接飞出太阳系,人类史上仅此一个。当然代价是惊人的:一枚强力的重达570吨重宇宙神5-551火箭全力以赴发射仅478千克的它,有效载荷比在千分之一,人类的力量在天体引力面前实在太过脆弱。
在放射性同位素电机(核电池)的支持下,它在13年时光里飞过了几十亿千米,最终拜访了太阳系边缘的这颗长宽高仅几十千米的神秘天体。
这无异于跨过太平洋找寻对面的一粒沙子!
5.超级星座它来了!一些人的福音,一些人的噩梦
低轨通信卫星星座的时代真要到来了!年初,新一代铱星-NEXT系统75颗星全部布网完毕;年中,一网(Oneweb)公司6颗试验卫星发射。
但真正让人震惊的,则是一直停留在PPT上被嘲笑、数量预计高达30000颗的庞大星链星座,开始建设了。要知道,人类航天60多年来,也不过发射了几千颗卫星而已。
(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计划再来三次一箭60星,这早就让它成为拥有通信卫星最多的公司,全年到底计划发多少,可能会让人震惊。
星链最终的目标是建立一个全球互联、尤其服务于特殊用户(大洋、偏远、极地)和军方用户的庞大高通量通信系统。这个饼全世界很多公司画了很多年,目前来看真的要被SpaceX实现了。
(本来要看流星,结果看到的全是星链卫星,源:globalmeteornetwork)
当然,这么多低轨卫星对于天文观测可谓是噩梦,事实上它们也逐渐出现了很多天文观测背景中,让众多天文学家和天文爱好者苦恼不已。
6.北斗继续爆发,又一全球卫星导航系统基本组网完毕
卫星导航系统有三种建设逻辑:全球覆盖要靠中圆轨道(美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略),低纬度区域覆盖靠地球静止轨道(印度IRNSS),区域增强系统靠倾斜同步轨道(日本QZSS)。
(你看,三种轨道多有特色!源:北斗办)
中国北斗的建设思路是:我都要。
于是北斗是唯一拥有上述三种轨道的系统,在2018年实现1年10箭18星的纪录后,2019年北斗又发射了1年7箭10星,分别成为各国组网速度的第一和第二。
(看这张北斗全球可视卫星数量图,三种轨道的存在,导致亚洲和一带一路地区被点的特别亮,但又能全球覆盖,这是北斗的独门绝活,源:北斗办)
2019年后,北斗最核心的中圆轨道和倾斜同步轨道卫星已经发射完毕,还有最后两颗静止轨道卫星(2020上半年发射)即可宣布全部组网完毕。
这个中国航天酝酿了20余年的庞大任务终于宣告收官,世界卫星导航系统迎来新一极。
7.载人航天进入商业时代
人类距离首次进入太空已经58年,载人航天也在逐渐变得成熟,一个重要指标就是商业航天势力开始进入这个领域。
货运领域,2019年,SpaceX的龙飞船执行了三次国际空间站补给任务,诺格的天鹅座飞船执行了两次国际空间站补给任务。
(龙-2载人飞船发射和对接国际空间站,源:SpaceX/NASA)
载人领域,2019年,波音的CST-100 starliner和SpaceX的龙-2飞船都获得NASA批准,可进行载人飞船的首次测试(非载人状态),虽然结局都不是100%完美,但成就依然是惊人的。
此外,还有毕格罗的充气式商业空间站进展中,商业航天在越走越深。
8.运载火箭行业,商业航天已有后发制人趋势
一方面,取得巨大成功的SpaceX猎鹰系列火箭在世界商业航天发射市场节节进步。截至目前美国在2019年的27次火箭发射中,13次由猎鹰系列完成、6次由火箭实验室的电子号(Electron)完成,传统的波音、洛马、诺格三家巨头发射市场被极大挤占,仅有8次而已。
这一年,波音和洛马家两型火箭宣布退役(德尔塔4-M+(5,4)和M+(4,2)),俄罗斯的联盟-FG也宣布退役,它们的性价比都不再有优势。
商业航天的范围不止美国,中国也有三型商业火箭首飞,捷龙、双曲线和零壹。长征11号实现了中国首次海上平台发射火箭,快舟1号实现了同一地点同一型号火箭相隔仅6小时发射的壮举。
9. 人类深空使者依然在继续默默努力
2019年人类还有一系列深空探测任务带来的大新闻。
火星:美国洞察号火星探测器着陆火星后遇到了小麻烦,还在挣扎将探针放的更深,工作了18年的奥德赛号依然老兵不死,还有侦察轨道器、大气专家MAVEN;欧洲的火星快车和ExoMars任务;印度的曼加里安。
木星:美国朱诺号探测器又围着木星飞了7圈。
(帕克探测器,依然在前往太阳的路上,还需要5年才进入理想轨道,源:NASA)
太阳:美国帕克太阳探测器是人类史上最先进的太阳探测器,它带回了第一批science“霸屏”科研成果;太阳动力天文台,依然每天在各个频段上直播太阳。
水星:日本和欧空局发射的贝皮科伦博号依然在前往水星路上,这一超级难度任务需要耗时7年才能进入最终轨道,它的初步成功也在陆续公布。
金星:日本破晓号依然作为唯一的人类使者研究着这位“爱神”。
(旅行者号,源:NASA)
旅行者:美国两位旅行者号已经在太空中工作了42年,旅行者1号已经飞出了222亿千米,光速都需要20个小时36分才能追上,旅行者二号也刚抵达了太阳系边缘的日光层。
行星猎手:美国TESS带来了第一批科研成果,瑞士/欧盟的CHEOPS也在几天前刚刚升空,它们将为人类带来遥远“地球”的秘密。
太空望远镜:美国哈勃、施皮茨、IBEX、Swift、费米、NuSTAR、WISE,欧盟INTEGRAL、盖亚、IGILE、Spektr-RG,日本GAP、SPRINT-A,中国慧眼、悟空等一系列任务,依然在从各个角度为人类探寻宇宙的奥秘。
10.无比遗憾的新兵触雷和老兵落幕
有成功,也有遗憾的落幕。
2019年2月13日,NASA在与已经失联许久的机遇号火星车联系800余次未果后,最终宣布任务结束。这一原计划任务周期90天、最后竟工作15年的伟大任务,没有坚持过火星的全球沙尘暴,华丽谢幕。
(以色列月球飞船的“Small country,big dreams”,源:SpaceIL)
2019年4月11日晚上,以色列登月探测器Beresheet在登陆月球前与地球失去联系,据信已经坠毁在月球表面。
(天宫二号,受控离轨,源:航天局)
2019年7月19日21时06分,在轨运行1036天后,天宫二号受控离轨并再入大气层,少量残骸落入南太平洋预定安全海域,标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成,下一步开建天宫空间站。
2019年8月4日,印度月船二号着陆器在距离月球表面2.1公里的时候失去了信号,任务失败。
这一年,还有许许多多尚未工作就发射失败、尚未成功就意外失败、取得成功但最终遗憾落幕的航天任务。
不过是伟大的成就,还是遗憾的失败,它们都代表了人类征服太空伟大的信心,向它们致敬。2020年,人类航天将迎来一个航天大年,尤其是对于中国,我们拭目以待。