2021年人類航天五大看點

毛新愿

1.中國正式進入空間站時代

人類航天最難的技術莫過于載人航天。1961年，蘇聯和美國率先突破并全面掌握這項技術，之后一直處于壟斷地位，直到2003年10月15日，中國神舟五號飛船才打破這項壟斷。時至今日，中、美、俄依然是僅有的三個全面獨立掌握各項載人航天技術的國家。

對于載人航天技術而言，建立長期在軌、多人駐留的空間站是最終目標。2021年春，中國將向這一目標發起挑戰，開始天宮空間站建設。未來兩年內，長征二號F（發射神舟載人飛船）、長征七號（發射天舟貨運飛船）和長征五號B（發射天宮最重要的核心艙和實驗艙等）這三大主力火箭將陸續執行11次任務。

千年之前蘇軾曾經問過：“不知天上宮闕，今夕是何年？”對于中國而言，2022年時，天上宮闕不再是古人浪漫的幻想，國際空間站也將不再孤獨。

2.人類最強火星探測陣容陸續抵達

由于相對位置關系，從地球出發去火星，理想探測窗口每26個月才出現一次。在2020年7月出現的火星探測窗口，人類派出了史無前例的火星探測陣容：7月20日，阿聯酋希望號火星探測器發射成功，它也是阿拉伯世界首個火星探測器；7月23日，中國首次火星探測任務天問一號探測器發射升空，天問一號包括軌道器、著陸器、巡視器，是人類探測火星近幾十年來工程技術方面最復雜的一次任務；7月30日，美國毅力號火星車攜首架火星直升機—機智號一同前往火星，這是人類最復雜、最昂貴的火星探測任務，也是人類首次在地外天體使用直升機技術。

目前，阿聯酋希望號探測器已于2月9日進入火星軌道；美國毅力號火星車2月18日成功著陸于火星表面；我國天問一號探測器也于2月10日通過精準的“剎車”制動，成功進入環火軌道，開始實現“繞、著、巡”第一步“繞”的目標，環火運行約3個月后，著陸器連同巡視器將與環繞器分離，挑戰在火星軟著陸。

3.詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射

隨著技術難度和預期目標的逐漸提升，原計劃2007年發射、預算5億美元的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，將拖延到2021年10月31日發射，預算逼近100億美元。這一遠超哈勃太空望遠鏡的成本，使其成為迄今最昂貴的科學類航天任務。

目前，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡迎來了一個重大進展：五層太陽傘測試完畢，這意味著它基本上能夠滿足2021年的發射目標。五層太陽傘每層展開時約為300平方米，每層厚度25微米（第一層是50微米），小于人的頭發直徑（80～100微米），而且厚度已經包括了鍍的硅膜和鋁膜。發射前，需要將它們先折疊起來塞進火箭里；發射后，它們將在距離地球150萬千米外的太空中完整展開，這個過程會經歷非常大的溫度變化。不僅如此，望遠鏡的工作環境在–220℃左右。這意味著，它要有較好的降溫能力，能做到最高降溫300℃（理論設計值）。

望遠鏡的18面鏡片要求更高，其加工拋光、展開和控制、高低溫變形精度都在10納米級別，大概是幾十個鈹（鏡片主要材料）原子擺在一起的寬度。

不像哈勃太空望遠鏡，發射之后出了問題還可以維修，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射是“一錘子買賣”，希望我們能見證這個不可思議的任務取得成功。

4.SpaceX迎來大破局之年

作為商業航天勢力的引領者，美國太空探索技術公司（SpaceX）在2020年進行了26次火箭發射，獲得100%成功，總發射次數突破100，發射的載荷數量和重量都為世界之最。

2020年的26次發射，有5次使用新火箭，21次為復用火箭，并且突破了火箭7次發射復用技術。在26次發射任務中，2次為載人任務，3次為軍方載荷，14次為星鏈任務，共計部署了800余顆衛星，使得SpaceX躍居為世界最大衛星運營商。

2021年，SpaceX將迎來跨越式發展，預計完成48次火箭發射，大大超過2020年的火箭發射次數，并且絕大部分采用復用火箭。15次發射部署的星鏈衛星數量相比現有規模將翻倍；商業載人任務將有三四次，甚至會運送包括影星湯姆·克魯斯在內的4人乘組前往國際空間站拍攝電影。

2020年末，在12.5千米高飛行測試中，最多能運送100名宇航員的星艦在最后時刻遺憾爆炸。2021年，星艦還將有密集的測試計劃，預計將實現首次全箭測試。

5.邁向深空，人類的腳步越走越遠

2021年，將會有一系列復雜的深空探測任務迎來重要節點時刻。

美國國家航空航天局（NASA）已經吞金近400億美元的重型火箭—太空發射系統（SLS）和獵戶座飛船組合將迎來關鍵時刻。這對目前世界上最先進火箭和飛船的組合，未來將為阿爾忒彌斯（Artemis）月球探測計劃執行首次飛行任務。不過令人遺憾的是，1月17日，SLS火箭發動機點火測試失敗，原因正在排查當中。

NASA露西號小行星探測器將會發射。這是迄今最復雜的一次小行星探測任務，在12年的時間內，它將遍訪1顆主帶小行星和6顆特洛伊小行星。

NASA朱諾號木星探測器將迎來重要時刻。它已經在太空中飛行了9年之久，原計劃在2021年7月30日完成第34次接近木星后受控墜入木星，實現類似卡西尼號墜入土星的“華麗終章”。科學家們依然在評估它的狀態，可能會延長它的服役時間。

NASA冥王號（OSIRIS-REx）小行星探測器將會從貝努出發，耗時3年返回地球。2020年，我們見證了日本隼鳥二號從小行星帶樣本成功返回地球的壯舉；2021年，我們期待著冥王號小行星探測器的精彩表現。

還有更多的太空勇士們在旅程中：帕克太陽探測器和太陽軌道器依然在通過異常復雜的行星引力助推之旅前往太陽；貝皮·科隆博號繼續飛在探索水星的旅途中；旅行者一號和二號已經在太陽系外旅行了43年，并且依然在工作；新視野號還在太陽系的邊緣尋找下一個探測目標……它們是人類的使者，更是人類的英雄。

2021年，人類航天邁入新時代的大幕正在開啟！