把人或機器送上太空，是地球人熟悉的一項活動。我們是如此地見慣不驚，以致于常常忘記航天事業(yè)的起步和發(fā)展僅僅是最近半個多世紀的事。
(資料圖片僅供參考)
與半個世紀前相比，航天似乎并未實現(xiàn)顛覆性的進步。“阿波羅”11號1969年登上月球，此后的我們未能走得更遠。那時的“土星”五號所創(chuàng)運力紀錄，至今無一箭超越。
這就是航天。沒有一蹴而就，很難跨越發(fā)展，只能于漫長累積中孕育技術突破、模式創(chuàng)新或科學發(fā)現(xiàn)。所有的累積與孕育之中，2023年將握住歲月的接力棒向上登攀，年度全球發(fā)射可望突破300次。
/ 星艦入軌首飛，
多款新箭競發(fā)
進入太空的能力是航天的基石與起點。2022年全球火箭入軌發(fā)射共計186次。由于SpaceX的貢獻，美國以87次發(fā)射位居第一，占全球的46.8%。中國以64次發(fā)射列第二，占全球的34.4%。入軌發(fā)射最多的火箭是SpaceX的獵鷹系列，排列第二位的為中國長征系列。
獵鷹為SpaceX及美國帶來了發(fā)射數(shù)量與質(zhì)量的巨大增長，而SpaceX更大程度上將其未來寄予星艦（Starship）。由完全可復用超重助推器和星艦飛船組成的這一航天器，不僅是人類歷史上體型最大的火箭，也可能超越土星五號成為運載能力最大的火箭。從衛(wèi)星組團發(fā)射、地球點對點運輸，到NASA登月任務甚至未來火星移民，星艦的運營規(guī)劃絢麗多彩，合同也簽了不少，只待實飛了。去年信誓旦旦要完成的入軌首飛未能兌現(xiàn)，現(xiàn)在馬斯克給出的最新時間是不早于2023年2月底——不出意外的話還會推遲。
為什么推遲？有技術原因，畢竟超重助推器33臺猛禽發(fā)動機的全系統(tǒng)靜態(tài)點火試驗還沒做過；有政策原因，首飛前SpaceX需要根據(jù)美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）去年給出的環(huán)境評估報告干一堆工作，以確保發(fā)射活動不會影響到星艦基地所在地——博卡奇卡的環(huán)境和公共安全。
甚至，星艦的整體設計仍被質(zhì)疑：用于月面著陸的上面級飛船直徑9米、高50米，超過5的長細比對于著陸器來說太“瘦”了；如果沒有大跨度的著陸腿，能否立得穩(wěn)將成考驗。
先入軌首飛，且飛且看。
2022年俄烏沖突攪動全球，航天也未能置身事外，其中受影響最甚的莫過于歐洲航天。歐洲一度出現(xiàn)“火箭荒”，看上去是因為與俄羅斯火箭的合作暫停了，其實本質(zhì)上是自身航天運輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級滯后的結(jié)果。歐空局當下的主力火箭——阿里亞娜5（Ariane 5）仍在發(fā)射運營中，但價格太過昂貴，行將退役。如果LEO運力高至21噸的阿里亞娜6能夠按計劃在2023年12月完成首飛，阿里亞娜作為世界上最優(yōu)秀的火箭之一將完成更新?lián)Q代，歐洲大中型航天發(fā)射能力的斷層期也能盡早結(jié)束。
預計在2023年首飛的大中型火箭還包括美國藍色起源公司的新格倫（New Glenn）、美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（ULA）的火神半人馬座（Vulcan Centaur）和日本三菱公司的H3。它們的首飛計劃都是從2022年延到今年的。
作為日本現(xiàn)役主力火箭H2的升級版，H3不僅在運載能力上大幅提升，還承載了日本降低發(fā)射成本、面向全球市場提供服務的商業(yè)航天理想。
從2015年正式公布至今，火神火箭的開發(fā)已經(jīng)快8年了。如果首飛成功，它可望成為世界上首枚入軌飛行的液氧甲烷火箭。
2023年12月，與火神使用同款BE-4發(fā)動機的新格倫火箭也將首飛。這款LEO運力45噸的大型火箭研發(fā)已經(jīng)進行了12年，藍色起源希望以它抗衡SpaceX的獵鷹系列。估計很難。
大有大的能力，小有小的用處。在多國加速微納衛(wèi)星發(fā)展與星座部署的背景下，開發(fā)成本低、發(fā)射靈活的中小型火箭也迎來春天。
在中國，來自“國家隊”的長征六號火箭改進型——長征六號丙將首次發(fā)射升空，民營火箭“谷神星”計劃全年完成8到10次發(fā)射交付，中科宇航公司的力箭2號也要首飛。
全球小運載賽道的佼佼者——美國火箭實驗室公司的電子號火箭（Electron）繼續(xù)高頻發(fā)射的同時，計劃開始從美國本土起飛。在新西蘭和美國并行建立發(fā)射能力，有利于給電子號及其系列火箭帶來更大的任務彈性和更多美國機構客戶。它的美國首秀從2022年12月推遲而來，計劃在2023年1月23日至2月初執(zhí)行。
此外，計劃今年入列的小火箭還有美國相對論公司的3D打印火箭人族1號（Terran1）、和美國ABL航天系統(tǒng)公司的RS1等。
截至出刊，RS1已經(jīng)嘗試了首飛。1月11日，RS1火箭從位于美國阿拉斯加的太平洋航天港起飛，隨后落回發(fā)射臺爆炸。此前1天，以獨特的空中發(fā)射方式送航天器入軌的維珍軌道公司，因火箭二級故障遺憾結(jié)束其英國首飛。加上2022年12月飛行失敗的我國藍箭航天公司朱雀二號和歐空局織女星C火箭，全球航天發(fā)射一個月內(nèi)四次失利。
航天不易，火箭尤甚。2023年，此前等待經(jīng)年的，期待第一次飛出大氣層；首飛失敗的，要再次沖鋒；遭遇挫折的，可望復飛。都是挑戰(zhàn)。
星座密集部署，
軍民各有用途
2023年衛(wèi)星部署數(shù)量與在軌規(guī)模將持續(xù)增長，一個重要原因在于：已經(jīng)常態(tài)化發(fā)射的星鏈衛(wèi)星正在升級，并將進一步實現(xiàn)更高頻次發(fā)射的常態(tài)化。
美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）去年授予許可證，允許SpaceX開始部署30000顆第二代星鏈衛(wèi)星中的四分之一。按照每周發(fā)射一批的“撒土豆”節(jié)奏，這一全球最大低軌星座2023年入軌的衛(wèi)星將超過2800顆。
不僅是星鏈。2023年，美國亞馬遜公司將發(fā)射兩顆原型衛(wèi)星，以此啟動柯伊伯互聯(lián)網(wǎng)星座的部署。雖然目前還無一星上天，該星座計劃發(fā)射3236顆衛(wèi)星，最終叫板星鏈。而星鏈一直以來的競品、2022年曾因俄烏戰(zhàn)爭中斷發(fā)射的OneWeb 星座，將不得不繼續(xù)忍辱負重地使用競爭對手SpaceX的火箭以及印度火箭，力爭在新年度完成全部648顆衛(wèi)星的部署。
低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座的競爭態(tài)勢加劇，新老選手拼衛(wèi)星數(shù)量也拼服務。截至2022年12月，星鏈服務已進入40多個國家，擁有超過100萬的活躍用戶。與此同時，包括SpaceX在內(nèi)的多家衛(wèi)星運營商將與移動通信運營商、手機生產(chǎn)商等各方攜手，繼續(xù)推進新一輪的衛(wèi)星直連手機業(yè)務。智能手機時代的衛(wèi)星網(wǎng)絡業(yè)態(tài)，如何才能不重蹈上世紀末銥星手機服務入不敷出最終破產(chǎn)的覆轍？拭目以待。
俄烏沖突凸顯了商業(yè)通信衛(wèi)星的軍事價值。早則2023年3月、晚則6月，美國國防部航天發(fā)展局（SDA）的低軌軍事衛(wèi)星網(wǎng)絡——“國防太空架構”將完成0階段即首批衛(wèi)星的發(fā)射。首批衛(wèi)星共28顆，其中20顆位于“傳輸層”，負責通信和數(shù)據(jù)傳輸；8顆位于“跟蹤層”，用于導彈跟蹤和預警。部署到位后，這批衛(wèi)星將參與美軍2023年的軍事演習和2024年的導彈瞄準演示活動。
溯源歷史，各國航天發(fā)展皆源于軍事需求。今天，受全球低軌星座建設趨勢和SpaceX大規(guī)模入軌能力的鼓舞支持，美國軍方正在實現(xiàn)航天軍事頂層設計的顛覆性創(chuàng)新：平臺上，高度重視百千克級小衛(wèi)星廣泛分布帶來的作戰(zhàn)優(yōu)勢，用價格便宜、迭代能力強的多層小衛(wèi)星替代昂貴的GEO大衛(wèi)星組群；體系上，通過低軌星座將導彈預警、高超聲速武器跟蹤、太空數(shù)據(jù)中繼融為一體；建設模式上，充分利用商業(yè)公司的能力，以多家競爭分包的方式并行研制、快速采購。
傳統(tǒng)做法搞軍星網(wǎng)絡，建設加升級換代怎么也得十年到二三十年?，F(xiàn)在，基于小衛(wèi)星的快速部署與迭代，軍事星座幾年內(nèi)就能具備初期應用能力并投入作戰(zhàn)。這一必將對未來世界安全格局產(chǎn)生深遠影響的大動作，2023年即將上演。
新年的天基遙感也會增加新的設施。預計2023年7月發(fā)射的KOMPSAT-7衛(wèi)星，可望讓韓國成為繼美國、歐洲之后第三個擁有0.3m分辨率商業(yè)光學遙感衛(wèi)星的國家。美國新一代光學衛(wèi)星“世景軍團”（WorldView Legion）計劃從年初開始部署，以滿足更多軍事與商業(yè)應用場景。
持續(xù)提升國家遙感能力的同時，我國商業(yè)遙感蓬勃發(fā)展。長光衛(wèi)星預計2023年底前實現(xiàn)138顆衛(wèi)星在軌，具備全球任意點10分鐘的重訪能力。數(shù)十家企業(yè)的遙感衛(wèi)星研制與運營拓展了數(shù)據(jù)應用的市場規(guī)模，中科星圖、航天宏圖等公司將在2023年呈現(xiàn)更多“新鮮數(shù)據(jù)”支撐下的數(shù)字地球產(chǎn)品。
中國空間站常態(tài)運營，
印度載人航天啟航
疫情和戰(zhàn)爭貫穿2022年，而作為航天皇冠之明珠的載人航天活動從未停步。
2023年，已完成在軌建設的中國空間站轉(zhuǎn)入常態(tài)化運營。什么是“常態(tài)化”？長征二號F、長征七號運載火箭將以大致每6個月一次的周期發(fā)射，服務空間站。前者發(fā)神舟飛船，送人上去；后者發(fā)天舟飛船，送物資保障。去年11月神舟十四號與十五號乘組的首次在軌輪換，開啟了我國于近地軌道的常駐。咱不僅天上有人了，還總是有人，2023年就是空間站建成后人員常駐的第一年。
建設為應用，人員常駐是要去天上干活。“常態(tài)化”還意味著，這樣一個長期飛行的載人平臺將全面承擔起國家太空實驗室的使命，全面開展空間生命科學與生物技術、微重力流體物理和燃燒、空間材料科學、空間天文與天體物理等多學科領域的科學研究和技術試驗，國際空間科學載荷也將從2023年起陸續(xù)進站。
今年底或更晚的時間，我國還計劃發(fā)射與空間站共軌飛行的光學艙——巡天望遠鏡。它將以接近哈勃望遠鏡的分辨率和大其數(shù)百倍的視場開展巡天觀測，還能?？靠臻g站進行燃料補給、設備維護升級工作。這是中國光學天文研究的新器，也是空間站發(fā)揮“太空母港”功能的開端。
中國空間站相較于國際空間站，為后來者。國際空間站的天地往返早已常態(tài)化，不過今年有一次人員運輸活動比較特別，那就是2月20日的聯(lián)盟MS-23飛船發(fā)射以及后續(xù)返回。
2022年12月，?？吭趪H空間站上的聯(lián)盟MS-22飛船發(fā)生嚴重的冷卻液泄漏事故。飛船無法正常冷卻，意味著載人返回時的安全性難以保證，乘這艘飛船上天的三人——包括兩位俄羅斯宇航員和一名美國宇航員沒有交通工具回家了。最終，俄羅斯決定改變輪換計劃，提前發(fā)射一艘無人飛船上天接替故障飛船。那三人要在天上待多久？故障飛船能否以無人狀態(tài)完整返回地球？“救援”飛船到達之前萬一需要緊急撤離，三人怎么個撤法？這些問題正在困擾俄羅斯以及國際空間站項目上的合作方美國。
盡管目前調(diào)查表明泄漏來自微流星體撞擊，國際空間站設備的老化同樣是事實。項目各方似乎基本達成一致，將支持這一人類最大在軌飛行器運行至2030年。再往后呢？它后繼有站，美國航天工業(yè)主要力量盡數(shù)入場，開始研制、測試“太空酒店”式的商業(yè)空間站。
目前美國承擔近地軌道人員運輸?shù)奈ㄒ还ぞ呤荢paceX的龍飛船。實際上，NASA商業(yè)乘員計劃的合同給了兩家——SpaceX和波音。龍飛船早就上崗了，波音的“星際快車”（Starliner）一路頻出軟硬件問題，把首次載人試飛的時間延到了今年4月?？催@次能否如約升空吧。
美國內(nèi)華達山脈公司（Sierra Nevada）的小型航天飛機“追夢者”（Dream Chaser）也要在今年夏天首飛其貨運型號。后續(xù)將拓展的載人型號，能載7人天地往返。
印度也許會在2023年4月迎來自己的“神舟一號時刻”，開展其載人航天計劃的首次無人試飛。印度最強火箭GSLV Mark III將發(fā)射名為“宇宙飛船1號”（Gaganyaan1）的縮小版飛船，對飛船性能和載人飛行流程進行驗證。印度希望2024年即上馬首次載人飛行，要早日成為世界上第4個自主掌握載人航天技術的國家。整體時間表顯然倉促，今年4月的這次試飛也不知能否按計劃實施。
國家宏愿和普通人的太空飛行都有意義。繼去年送第一個純業(yè)余乘組進入國際空間站后，美國的公理空間公司（Axiom Space）要在2023年開展3次太空旅游。同樣使用SpaceX運載工具的“北極星”計劃也將在今年4月首飛，繞地球5天，不對接國際空間站。與“純玩團”不同的是，4名乘員要在飛行中驗證新技術、開展科學研究，在大約500千米的軌道高度上出艙活動。
看來，“太空游客”的定義很快要改寫了。國際空間站一游票價5500萬美元，“北極星”計劃有富豪買單。沒有這么多錢去太空玩兒的，只好飛亞軌道了。2022年9月無人飛行中遭遇異常的藍色起源，今年將恢復亞軌道載人飛行。因“飛行器升級”而暫停商業(yè)飛行一年多的維珍銀河，也要重開航班。
最重磅的太空旅游項目，當然是日本富豪前澤友作（Yusaku Maezawa）早在2018年就下了訂單的繞月之旅。名為dearMoon的該任務瞄準2023年四季度發(fā)射，并公布了8位與前澤友作同行的藝術家名單。任務最初計劃使用獵鷹重型與龍飛船的組合運載器，后來改為星艦。目前看來此行非?？赡艽蠓七t，因為星艦尚未獲準開展地球軌道飛行，更不用說飛往月球了。
NASA阿爾忒彌斯計劃下的首次載人繞月飛行、也就是Artemis 2任務將于2024年實施。那么，星艦不給力的話，2023年地球人類的遠行仍將止步于近地軌道了。
俄羅斯重續(xù)月球探測，
金屬小行星探測啟航
二十一世紀重返月球的熱潮仍在持續(xù)，我國今年將全面推進探月工程四期和行星探測工程，開展嫦娥七號、天問二號等型號研制工作。
闊別月球近半世紀后，俄羅斯計劃于2023年7月發(fā)射“月球-25”探測器（Luna 25）。1970年到1976年間三次采樣返回，蘇聯(lián)共帶回326克月球樣品。但這一次，新的月球探測器不會返回地球，而是攜帶科學儀器著陸月球南極隕石坑，通過挖掘、采樣的方式對月面永久冰凍層里的水進行研究。被稱為俄羅斯未來十年月球計劃開篇之作的該任務，本來是要在去年執(zhí)行的。
現(xiàn)在，俄烏沖突尚未結(jié)束，俄羅斯新一輪月球探測遲遲不開篇，讓人著急。月球-25升空一個月后，印度要再次挑戰(zhàn)月球軟著陸，發(fā)射“月船三號”（Chandrayaan-3）。三號與二號結(jié)構類似，但只有著陸器、巡視器而沒有軌道器。印度的月球探測之路不太順利：2008年升空的“月船一號”軌道器環(huán)月飛行一年之后因故障提前結(jié)束工作；2019年發(fā)射的“月船二號”奔著軟著陸目標到了月球，墜毀而終。日本也計劃今年發(fā)射SLIM月球探測器探測隕石坑，具體時間待定。
這些探測器啟程之前，2022年12月升空的日本商業(yè)公司“白兔-R”著陸器應該已經(jīng)攜阿聯(lián)酋迷你月球車著陸了。如果一切順利，它將成為日本第一個月球著陸器。在它的上空和遠方，去年隨美國Artemis 1發(fā)射、或作為先導星更早升空的多顆立方星正在或即將履職，接過小衛(wèi)星探測大深空的新任務。
向著比月球更遠的深空，歐空局準備4月發(fā)射“木星冰衛(wèi)星探測器”（JUICE），預計2029年10月抵達木星軌道。探測器將在木星及其衛(wèi)星上尋找可能存在生命的痕跡。
今年10月，另一項有趣的任務也要打開：與全金屬巨型小行星靈神星（Psyche）同名的探測器將乘獵鷹重型火箭離開地球，飛抵該小行星開展勘察，以探索太陽系行星核的起源。到12月，歐空局的歐幾里德望遠鏡就該升空了。這一以古希臘數(shù)字家歐幾里得（Euclid）命名的空間望遠鏡，將用于研究宇宙的暗能量、暗物質(zhì)。
航天的目的地從來不在眼前。過去哪怕最艱難的時刻，仍然有人抬頭看天。后疫情時代的地球和2023年，值得期待。
——本文節(jié)選自《中國國家天文》1月刊
作者簡介 /
白瑞雪，國際宇航聯(lián)空間教育委員會委員，微納衛(wèi)星與航天科學教育企業(yè)創(chuàng)始人。原新華社航天記者、科普作家，著有《載人航天》《中國天河超級計算機問鼎之路》等書。
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