向深空進發,這些國家可圈可點
2021年01月08日11:13

  來源:科技日報

  美國

  載人龍飛船改寫美國航天史

  在小行星貝努上著陸並采樣

  在航天領域,美國依舊扮演著全球航天領導者的角色,有序推動空間研究和深空探索任務的開展。2020年2月,美國國家航空航天局(NASA)與歐洲空間局攜手研製的“太陽軌道飛行器”成功發射,並在4個月後完成了首次掠日飛行,開始幫助科學家揭示太陽磁場的奧秘;7月,NASA的“毅力號”火星探測器發射升空,開始人類新一次火星探測之旅,尋找火星生命存在的證據;SpaceX公司的載人龍飛船在年中完成首次載人飛行端到端測試後,於11月15日正式載人首飛,搭載4名宇航員飛赴國際空間站。NASA的“商業載人飛行項目”以SpaceX公司的勝出而告一段落,美國的太空事業也將由於SpaceX的成功而發生重大轉變;SpaceX公司的星艦SN8原型機也在12月9日進行了一次重要試飛,使其在通往火星的道路上邁出了一大步。

歐洲空間局與美國航空航天局合作的太陽軌道飛行器(Solar Orbiter)。圖片來源:歐洲空間局
歐洲空間局與美國航空航天局合作的太陽軌道飛行器(Solar Orbiter)。圖片來源:歐洲空間局
SpaceX公司的載人龍飛船搭載4名宇航員飛赴國際空間站。圖片來源:www.ibtimes.sg
SpaceX公司的載人龍飛船搭載4名宇航員飛赴國際空間站。圖片來源:www.ibtimes.sg

  在重大研究成果方面,美國科學家繪出了迄今解像度最高的太陽圖像,提供了前所未有的細節幫助科學家研究太陽磁場;發佈了首份月球地質綜合圖——“月球統一地質圖”,以1∶500萬的比例顯示了月球的地質情況;創建了首張火星大氣電流分佈全景圖,開啟了火星大氣研究的新時代。

  伴隨更多先進儀器和技術的應用,人類的目光所及越來越遠。美國科學家在海王星軌道外的太陽系外緣發現了139個先前未知的小型行星;在距離地球1200多光年處發現了一顆質量是木星3倍的系外行星;在距地球5.6億光年的銀河系外發現了氧氣。

  此外,NASA的OSIRIS-REX航天器完成了在距地球3.34億公里的小行星貝努上的歷史性著陸,並完成了岩石採集,這些富含碳的樣本終將返回地球。

 航天器在貝努小行星上采樣。圖源:NASA官網
 航天器在貝努小行星上采樣。圖源:NASA官網

  新冠疫情嚴重打擊了航空業。美國波音公司的737Max從全球停飛事件中艱難恢復,在對安全軟件全面升級並做出一系列安全舉措後,得到了美國聯邦航空管理局的複飛批準,但能否挽回消費者失去的信心,還需時間驗證。

  在軍用航空方面,美軍持續推進空中作戰平台和裝備研發,積極為構建空中優勢奠定基礎。一方面推進包括“下一代空中主宰”戰鬥機在內的作戰裝備的研發,另一方面積極利用人工智能等先進技術推進無人機戰法、“空戰演進”項目等新型戰法的研究和演練。

  韓 國

  自研地球軌道衛星發射成功

  與澳州地面站首次通信

  2020年2月,韓國研發的地球靜止軌道衛星“千里眼2B”發射成功,發射37分鐘後與澳州Yatharaga地面站進行了首次通信。“千里眼2B”經過5次變軌進入靜止軌道。衛星上搭載的觀測設備能夠提供海洋和大氣環境信息服務。

  以色列

  研發新型無源相干定位系統

  “三叉戟”有望探測“海衛一”

  艾爾塔(ELTA)系統公司研發出新型無源相干定位(PCL)系統,利用飛行物對民用調頻(FM)廣播或數字音頻廣播(DAB)無線電波的反射信號,建立飛行物的飛行軌跡圖,實現探測和跟蹤的目的。

  新火箭(NewRocket)初創公司研發採用高推力、易存儲且無毒性凝膠燃料的火箭發動機,其發動機適用於各種飛行器,滿足太空探索和國防用途。凝膠燃料通過向煤油添加能將其轉變成膠體的材料後,再添加其他物質而成。

新火箭(NewRocket)初創公司研發採用凝膠燃料的火箭發動機。圖片來源:新火箭公司網站
新火箭(NewRocket)初創公司研發採用凝膠燃料的火箭發動機。圖片來源:新火箭公司網站

  以色列理工大學與艾爾塔系統公司合作,開發出先進且獨特的能安裝在納米衛星內的小系統,用於接收和處理來自地面的信號,讓納米衛星能用於救援精確定位和遇險信號探測。

  魏茨曼科學研究院提出的“三叉戟”航天探測器被美國NASA初選為未來太空探測項目,有望在2026年發射升空,並於2038年抵達海王星的最大衛星“海衛一”進行探測,探索其真實面目,包括有無生命。

  阿列夫農場有限公司希望與科技公司和航天局建立長期合作關係,將創新肉類培育技術整合到未來人類航天計劃中,滿足人類在太空和外星球對肉類食品的正常需求。

  英國

  測出銀河系精確直徑

  發現金星大氣中磷化氫

  英國科學家稱找到了銀河系的邊界,指出銀河系精確直徑為190萬光年(1光年等於94600億千米),這一數字有助研究人員更好地估算銀河系的質量。

  劍橋大學科學家結合系外行星K2-18b的質量、半徑和大氣數據,確定其富氫大氣下可能存在液態水,表明該行星或許適合生命生存。這一發現為在大小介於地球和海王星之間的系外行星上尋找生命打開了大門。

  在太陽系研究方面,英國科學家首次在金星大氣中探測到磷化氫氣體。磷化氫的發現被廣泛猜測為與生命有關。儘管探測到磷化氫尚無法作為微生物存在的有力證據,但表明金星上可能發生著人類此前未知的地質或化學過程。另外,卡迪夫大學領導的國際天文團隊在金星雲層中發現了一種罕見的分子,也暗示著金星上可能存在微生物生命。

資料圖:歐洲南方天文台發佈的一張金星的藝術效果圖,小圖中展示了磷化氫分子。
資料圖:歐洲南方天文台發佈的一張金星的藝術效果圖,小圖中展示了磷化氫分子。

  日本

  擬開發新型無人貨運飛船

  密封艙完成取樣返回任務

  日本文部科學省將針對美國主導的載人登月探測計劃“阿爾忒彌斯計劃”推進相關研發,計劃正式啟動新型無人貨運飛船“HTV-X”的開發,以向預定在繞月軌道上建設的空間站“Gateway”運送物資。

  2020年度申請的有關“阿爾忒彌斯”計劃的預算中,將向日本自主開發的小型月球探測器“SLIM”投入47億日元,計劃2022年度發射,目標是精準登陸月球。另外,還為設想與印度等國合作推進的月球極地探測計劃申請了48億日元預算,目標是讓探測器登陸月球南極,調查水資源的存在量和可用性。

  日本政府和日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)在小行星探測器“隼鳥2號”和火星衛星探測計劃“MMX”等日本主導的宇宙探測計劃中,已經與海外航天機構開展了合作,同時日本製定了“戰略性海外共同計劃”,目標是通過提供日本有優勢的觀測設備,協助海外開展比較有前景的計劃,推進科技外交和人才培養。

回收“隼鳥2號”帶回的小行星樣品現場。圖片由JAXA提供
回收“隼鳥2號”帶回的小行星樣品現場。圖片由JAXA提供

  2020年12月,JAXA確認“隼鳥2號”密封艙裝有小行星氣體與固體。調查確認其內部檢出的氣體來自小行星“龍宮”而非地球,成功帶回固體與氣體樣本的可能性較大,也就是100%完成了取樣返回任務。

  烏克蘭

  “借殼上天”三次進入太空

  提議建古阿姆集團航天局

  2020年2月15日和10月3日,美國先後成功發射了NASA“心宿二”運載火箭,烏克蘭多家航天企業參與了該運載火箭第一級的研製,烏克蘭南方設計局為發射提供了技術支援,包括火箭發射、信號接收和處理遙測信息等;9月3日,歐洲“織女星”運載火箭攜53顆微型衛星發射升空,烏克蘭南方設計局和南方機械廠所研製了該運載火箭第四級的發動機。

  遺憾的是,在2020年11月17日的“織女星”運載火箭發射中,火箭升空後偏離軌跡導致任務失敗。由於火箭是在啟動運載火箭第四級發動機後失去了控制,因此有媒體引用專業人士評論指稱,此次事故可能是由烏克蘭製造的RD-843發動機故障所引發。

  2020年10月,烏克蘭國家航天局局長烏索夫提出建立古阿姆集團航天局的建議,以保護成員國的國家利益和經濟利益,為成員國創造獨立進入空間的途徑,建立一個區域衛星組以及共同參與全球太空探索項目。該建議得到了與會各成員國代表同意。

  法國

  土衛二北半球發現新成形冰

  “織女星”運載火箭首發成功

  法美科學家通過聯合研究,利用來自NASA卡西尼號空間探測器的數據,在土衛二的北半球發現新形成的冰。土衛二是太陽系中最有可能孕育外星生命的世界之一。

  歐洲和俄羅斯合作的火星探測飛行任務ExoMars取得進展,生命探測器羅莎琳德·富蘭克林漫遊者號已經與哥薩克號火星登陸器完成對接。

  歐洲空間局與瑞士初創公司“清潔太空”簽署了總額為8600萬歐元的合同,委派該公司製造一款特殊衛星“清潔太空-1”,並於2025年發射,捕獲一塊約100公斤重的太空垃圾。這將是全球首個捕獲和處理太空軌道垃圾的任務。

  在火箭發射器方面,由法國阿麗亞娜航天公司運營的“織女星”運載火箭搭載13個國家21位客戶共53顆衛星從法屬圭亞那航天中心首次成功發射。

  德國

  軍方正式成立首個空天行動中心

  發佈最詳細銀河系冷分子雲地圖

  德國軍方正式成立了首個空天行動中心,尋求通過衛星等手段保障國家安全。該機構將重點監視太空垃圾對衛星或地面人員的潛在威脅,保護衛星免受干擾和攻擊,並探測導彈威脅。

  宇宙探索方面,2020年2月,歐洲空間局與美國國家航空航天局(NASA)合作的太陽軌道飛行器(Solar Orbiter)成功發射,6月第一次近距離(7700萬公里)飛掠太陽,隨後發佈了獲取的第一批圖像和數據。

  馬克斯·普朗克射電天文研究所借助智利的Apex亞毫米望遠鏡的觀測,發佈了迄今最詳細的銀河系冷分子雲地圖。該項目還獲得了銀河系內2/3範圍內所有星系分子雲的結構、距離和速度等信息。

  馬克斯·普朗克天文研究所發現,一顆距地球約650光年的紅超巨星——獵戶座參宿四,正常亮度從2019年10月到2020年4月下降了40%。研究認為參宿四變暗可能是其上巨大的斑點造成。

  馬克斯·普朗克太陽能系統研究所將與太陽相似的恒星的科學數據與太陽活動的歷史記錄數據進行了比較,認為按照宇宙普遍恒星的標準,太陽一直很不活躍,這也是地球生命能夠相對安全地生生不息的原因。

  6月,德國和俄羅斯聯合開展的“光譜—倫琴—伽馬”(SRG)任務的eROSITA X射線望遠鏡完成了第一次完整的勘測,獲得了165GB的數據,彙集成一張前所未見的宇宙全天空圖像。

  eROSITA X射線望遠鏡所獲數據彙集成的前所未見的宇宙全天空圖像。圖片來源:馬克斯·普朗克地外物理研究所

  海德堡大學天文學中心通過對“中子星—黑洞併合”進行詳細建模,揭秘了中子星和黑洞在緻密的恒星環境中併合時的電磁輻射特徵。

  俄羅斯

  “聯盟”號創下最短對接紀錄

  新型離子火箭發動機成功點火

  2020年3月,俄羅斯“聯盟-2.1b”運載火箭從拜科努爾航天發射場升空,將英國OneWeb公司34顆通信衛星送入軌道;10月,載有3名宇航員的“聯盟MS-17”號飛船在升空3小時03分後實現與國際空間站的對接,創下快速交會對接最短時間紀錄。

  12月,俄“安加拉-A5”重型火箭從普列謝茨克航天發射場把重2.4噸的衛星模型送入預定地球靜止軌道,這是該火箭2014年12月首次試射後的第二次試射,也是安加拉系列火箭的第三次發射,為俄羅斯推動深空研究提供了重要工具。

測試中的“費奧多爾”機器人 圖片來源:俄羅斯聯邦航天局
測試中的“費奧多爾”機器人 圖片來源:俄羅斯聯邦航天局

  俄格洛納斯衛星導航系統用8年時間未達到該系統2012—2020年聯邦發展計劃規定的精確度指標。衛星信號的最高精度是2020年1月30—31日達到的0.93米。相比之下,美國GPS系統的最高精度是2020年6月1日的0.38米,平均精度為0.52米。

  俄2030年前太空計劃提交政府。該項國家計劃包括用於開發格洛納斯衛星系統的聯邦專項計劃、開發超重型火箭航天綜合體的子計劃、創建多衛星軌道群的計劃、在東方航天發射場建立地面太空基礎設施的計劃、開發新工業綜合體和現代生產設施的投資項目等。

  12月,俄裝配自產PD-14發動機的MS-21客機首飛試驗獲得成功,在載員64名的俄伊爾114-300支線客機也成功通過了首飛試驗。這兩項首飛試驗的成功標誌著俄羅斯在航空科技領域的重大技術進步。另外,俄羅斯航天集團下屬“凱爾迪什科研中心”研發出新型離子火箭發動機,成功實現了ID-200 KR新型離子火箭發動機點火試驗。

  俄前景研究基金會與俄SuperOx公司聯合,世界首次進行了基於統一高溫超導平台的航空集成電力系統部件的實驗室試驗,試驗平台由電池、高溫超導電纜、高溫超導限流裝置和高溫超導電動機組成。

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