2019誰是太空中最耀眼的那顆星

文/李宇飛

▲奧西里斯-雷克斯探測器

轉眼間，世界航天重登高峰、精彩不斷的2018年已經(jīng)遠去。站在新的起點，讓我們重整行裝，抬頭遠望，看看在2019年，宇航領域會帶給我們哪些新的驚喜。

航天運輸亮點紛呈

在2019年航天運輸領域最重要的一件事可能要算美國恢復載人航天發(fā)射能力了，而且這一次恢復利用的將是商業(yè)航天運輸能力。這件事的意義就如同美國宇航局（NASA）局長布萊登斯坦在宣布參加首批載人飛行任務航天員的儀式上所說的那樣，“我們又站到了用美國火箭從美國本土發(fā)射美國航天員的邊緣，而這是2011年以來的第一次。”

自從2011年美國航天飛機退役以來，美國不得不求助于太空競賽中的老對手，依賴俄羅斯的聯(lián)盟號載人飛船進行國際空間站的人員更替。這對于航天強國美國來說，不能不說是一件很丟面子的事。而且，俄羅斯在座位費的問題上也是獅子大張口，可以說是逐年飛漲，每個艙位要價已達7000萬美元。NASA一直希望能夠盡快擺脫這種受制于人的局面。

在經(jīng)歷了多次的進度延遲之后，美國將在2019年確定性地開展商業(yè)載人運輸計劃中的試飛任務。NASA商業(yè)載人運輸計劃首次試飛的發(fā)射日期已經(jīng)確定，太空探索技術公司（SpaceX）的一艘載人版龍飛船發(fā)射升空，進行無人飛行試驗。飛行成功后，接下來該飛船將在年內進行2次載人試飛和飛行中終止試驗，即在起飛后“載人龍”利用其終止系統(tǒng)與獵鷹9火箭脫離逃逸。同屬于商業(yè)載人運輸計劃的波音CST-100星際線飛船也在2019年安排了同樣的計劃，不過其運載火箭由聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的“宇宙神5”來擔當。

▲載人版龍飛船

除了私營航天以外，NASA還計劃在2019年對自研的獵戶座飛船進行載人飛行前的上升逃逸系統(tǒng)飛行試驗，屆時由和平保衛(wèi)者導彈一級發(fā)動機改裝的助推器將會把飛船助推至預定高度和速度，然后實施逃逸，整個過程歷時約3分鐘。另外藍色起源公司也將對可重復使用亞軌道航天器新謝潑德號進行首次載人飛行試驗。

另外一個引人關注的方面就是2019年將有大量的新型運載火箭進行首飛試驗，包括美國螢火蟲宇航公司的Alpha火箭、維珍軌道公司的運載器一號空射火箭、矢量公司的矢量R火箭，歐空局的維加C火箭，西班牙零至無窮公司的氣球發(fā)射火箭、PLD航天公司的繆拉亞軌道重復使用火箭，印度的SSLV火箭。在中國，星際榮耀公司的雙曲線一號火箭、科工火箭公司的快舟十一號火箭、長征火箭公司的捷龍一號火箭也很有可能在這一年加入戰(zhàn)團。而已經(jīng)成功實現(xiàn)商業(yè)發(fā)射的火箭實驗室公司，則計劃在2019年實現(xiàn)每兩周發(fā)射一次電子號火箭的頻度。這些火箭大都屬于小型運載火箭，未來這一分類市場的競爭將異常激烈。

俄羅斯在2019年將利用質子號火箭將國際空間站的最后一個模塊，即由俄羅斯建造的多用途實驗艙模塊Nauka，發(fā)送至國際空間站，該模塊自2007年以來一直延誤至今。多用途實驗艙可向國際空間站提供補給并以引擎?zhèn)葷L控制空間站，還可以增加對接飛船以及科研模塊的附加端口。另外從2019年2月起，阿里安航天公司將采用俄制聯(lián)盟號火箭從法屬圭亞那大量發(fā)射部署一網(wǎng)公司的低軌互聯(lián)網(wǎng)星座衛(wèi)星。阿里安公司握有用21枚聯(lián)盟號火箭發(fā)射一網(wǎng)星座大部分衛(wèi)星的合同。

無人探月群賢畢至

2019年也是各國大量開展月球著陸探測的一年。多家曾經(jīng)參與谷歌月球X大獎賽角逐的私營公司也將加入進來，發(fā)射自己的月面著陸器，并探索其商業(yè)用途。

▲CST-100星際線飛船

無可爭議的開年大戲當然是中國的“嫦娥四號”登陸月球背面。“嫦娥四號”任務由嫦娥四號著陸器和玉兔二號巡視器組成，總重近4噸。所配備的科學載荷可以用于對月面地質和亞表面以及太陽風與月表的相互作用進行研究，并利用月球背面特有的無線電寧靜環(huán)境開展低頻射電觀測。由于月球背面始終背向地球，與探測器的通信聯(lián)絡將借助處于繞地月拉格朗日點運行的鵲橋中繼衛(wèi)星進行。

印度的“月船2號”月面著陸探測器也將于2019年由GSLV MK3運載火箭發(fā)射，踏上登月之旅。“月船2號”原定于2016年12月發(fā)射，后來經(jīng)過幾度推遲，一直耽擱到現(xiàn)在。“月船2號”由三部分組成，包括環(huán)月軌道飛行器、月球著陸器和巡視機器人。其中月球著陸器將由俄羅斯航天機構提供，巡視機器人則由印俄雙方聯(lián)合研制。“月船2號”上的許多科學儀器都由印度獨立研制。“月船2號”任務將涉及著陸器繞月飛行，近距離觀察月球表面，然后著陸并進行一系列試驗。“月船2號”將對月球表面進行礦物和地質等方面的測繪和分析，對“月船1號”的探測成果進行核實和確認，并將探測月球上是否有水。

由私營的太空以色列公司（SpaceIL）出資建造，被命名為“創(chuàng)世紀”的月球著陸器現(xiàn)已于2019年2月22日搭載獵鷹9運載火箭發(fā)射升空，進入一條超同步轉移軌道，隨后利用自身的推進系統(tǒng)飛往月球。該探測器本來是擬用來參加谷歌月球X大獎賽的“麻雀”月面著陸器。它如果在發(fā)射約兩個月后成功著陸，將成為首個在月球上著陸的非政府探測器。“創(chuàng)世紀”月球著陸器獲得了來自NASA的支持。NASA為其提供激光反射器來支持激光測距試驗，將通過深空網(wǎng)提供通信支持，并將提供月球勘測軌道器（LRO）拍攝的圖像。作為回報，SpaceIL公司將與美國分享著陸器上的磁強計收集的數(shù)據(jù)，該儀器由魏茨曼科學研究所提供，旨在測量著陸點的磁場。

來自美國加利福尼亞州的月球快遞公司也計劃于2019年搭載電子號火箭發(fā)射其MX-1E月面著陸器，并使其著陸于月球南極地區(qū)。月球快遞公司是一家致力于在未來長期開發(fā)月球礦藏的商業(yè)公司。該公司聯(lián)合創(chuàng)始人希望降低太空旅行的成本，為定居月球并最終在火星定居做好準備。MX-1E是一個小型著陸器，具備運送30千克有效載荷到月球表面的能力。為了減輕著陸器質量，MX-1E使用了復合材料，放棄了多數(shù)航天器采用的傳統(tǒng)平臺架構，選擇采用燃料箱取而代之的架構。與傳統(tǒng)的月面著陸器不同，MX-1E沒有安裝著陸腿，而是利用著陸器上的一個空燃料箱作為著陸支撐結構。MX-1E著陸器將使用月球快車公司自己的3D打印PECO火箭發(fā)動機。該發(fā)動機采用過氧化氫和煤油作為推進劑。MX-1E攜帶的科學載荷包括來自國際月球天文臺協(xié)會的小型望遠鏡和來自馬里蘭大學的稱為“月光”的激光試驗設備。

德國創(chuàng)業(yè)公司PTScientists的ALINA月面著陸器也已經(jīng)計劃乘坐獵鷹9火箭離開地球，降落在阿波羅17號的著陸點附近。ALINA月面著陸器能夠搭載100千克的有效載荷，本次任務中攜帶了3家客戶的載荷，其中包括NASA旗下艾姆斯研究中心的一個實驗裝置。ALINA在月球上軟著陸之后，將釋放出兩輛Audi Lunar Quatro月球車，月球車將駛向阿波羅17號飛船登月地點。兩輛月球車能把拍攝的視頻傳回登陸器，登陸器再把數(shù)據(jù)傳輸回地球。兩輛月球車將仔細查看阿波羅17號飛船，了解它在月球表面45年來發(fā)生的變化。由于溫度太低，PTScientists公司預計ALINA月面著陸器和月球車無法在月球的夜晚生存下來。

▲嫦娥四號月球探測器

深空探索接續(xù)前行

相比于2018年大量的深空探測器重大發(fā)射事件，2019年的深空探測器發(fā)射顯得寂寥許多，主要的看點在于現(xiàn)有深空探測器可能的重大發(fā)現(xiàn)。

歐空局將在2019年利用聯(lián)盟號運載火箭從法屬圭亞那發(fā)射CHEOPS太空望遠鏡。該望遠鏡全稱“表征系外行星特征的衛(wèi)星”，是歐空局和瑞士航天局合作的計劃，由空客公司負責集成，屬于歐洲宇宙愿景計劃中的小型任務。CHEOPS太空望遠鏡配備一架30厘米口徑的望遠鏡，將在650～800公里的太陽同步軌道上運行，在至少三年半的時間里分析系外行星在恒星前經(jīng)過時的凌星現(xiàn)象。CHEOPS將把研究對象集中在開普勒和其他太空望遠鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的系外行星上，特別是超級地球范圍內的行星。CHEOPS最終目的是研究行星所環(huán)繞主恒星的光變曲線。當行星從它的恒星前面經(jīng)過時，其特有的光線傾角將幫助科學家更好地評估行星的大小、質量、組成、大氣、密度和內部結構等屬性。由于這需要非常精確的測量，所以CHEOPS將需要在其任務過程中對每顆行星進行多次凌日的觀察。

▲獵戶座飛船

在訪問過冥王星后，美國的新視野號探測器于2019年年初以每小時52000公里的速度快速飛掠并觀測一個名為“天涯海角”的柯伊伯帶天體，這是有史以來人類造訪的最遠天體，距離地球大約有64.3億公里。探測器與這一小行星的最近距離只有3500公里，比2015年飛掠冥王星時的距離近了三分之二以上。從傳回的圖片上看，該天體是相接雙星，它是由兩個分離的天體結合形成的宇宙構造，如啞鈴狀。“新視野號”在最關鍵的幾個小時里獲取了大量圖像和其他探測數(shù)據(jù)，總數(shù)據(jù)量可以達到幾個GB。目前傳回來的只是首批圖片，其他目前被困在探測器上的所有數(shù)據(jù)，包括數(shù)百幅圖像、光譜和其他數(shù)據(jù)類型，將需要大約20個月的時間才能傳回地球。屆時，人類對于太陽系起源的認識必將更進一步。飛越“天涯海角”之后，“新視野號”的能源依然足以維持工作到2030年。研究團隊希望能在2020年對柯伊伯帶外邊界的天體進行飛越觀測。但這還需要先尋找到一個距離現(xiàn)在“新視野號”飛行軌跡足夠近的天體。在完成所有飛越任務之后，“新視野號”將把鏡頭對準地球，從柯伊伯帶的角度為地球留下美麗的靚影。

▲“新視野號”探測器

美國的首個小行星取樣返回探測器“奧西里斯-雷克斯”也在去年年底成功地與所要探測的近地小行星“貝努”實現(xiàn)了交會。目前，探測器已經(jīng)環(huán)繞“貝努”作軌道飛行，其軌道半徑僅有1.75公里，創(chuàng)下了人造探測器繞小天體運行的最近距離紀錄。在2019年，它將先利用所攜相機、光譜儀和激光高度計等儀器從軌道上對貝努進行近一年的勘測研究，找出最有希望的候選采樣地點。2020年7月前后，它將會緩緩地接近“貝努”，在約5秒的短暫接觸過程中利用機械臂上的采樣裝置采集樣品。探測器將在2021年3月離開“貝努”，2023年9月把樣品送回地球。這次任務將有助于科學家研究行星的形成和生命的起源，并加深人類對有與地球相撞危險的小行星的認識。“貝努”屬于較為罕見的B型小行星，很可能含有大量的碳，而碳是有機物的骨干元素。貝努小行星直徑約500米，有在22世紀末（2175—2199年）撞擊地球的危險。

日本的隼鳥2號小行星探測器將繼續(xù)對龍宮小行星進行探測。在2018年，“隼鳥2號”進入繞“龍宮”運行軌道，陸續(xù)成功地向“龍宮”投放了“密涅瓦”II1A和II1B兩輛微型漫游車，以及德國宇航中心研制的“吉祥物”著陸器。2019年2月22日，“隼鳥2號”將一個非爆炸性撞擊器投向“龍宮”，之后親臨“龍宮”表面，從所形成的撞擊坑內采集原本處于亞表面的原始樣品。按計劃，這是“隼鳥2號”三次著陸采樣的第一次，這些樣品將在2020年12月由一個返回艙送回地球。