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世界航天2017十大事件

发布日期:2018-01-20
文转载自:中国科普博览,文:太空精酿

1957年5月15日,人类历史上首枚洲际导弹R7在苏联境内升空。在仅仅4个多月后,这种洲际导弹就被改装为人类历史上第一种火箭并将第一颗卫星送入太空。这次事件极大震撼了东西方阵营,成为20世纪历史上重大事件之一,它的一个直接后果是东西方阵营的太空竞赛揭开大幕

到2017年,人类航天已经走过了整整60年。经过早期50-60年代疯狂的军备竞赛、70年代的近地空间竞争、80年代的偃旗息鼓、90年代的苏联覆灭和美国绝对制霸,21世纪的人类航天则迎来了百花齐放的最好时代,而2017是个不平凡的一年。

10. 铱星系统绝地重生!

1990年,发展到如日中天的摩托罗拉公司提出了超越那个年代理解的铱星卫星移动通信系统计划,预计发射共计77颗卫星,进入7个780千米高的极轨轨道,为全球任何地点的用户提供直接卫星通信。

铱星的说法也来自于77,这正好是铱元素的核外电子数(实际上只发了66颗,但依然沿用此名字)。摩托罗拉为此投入巨资,以至于在1996-1998年短短3年时间内,所有卫星布网完毕并于1998年11月投入运营。

然而,成立之时却赶上美国基于地面基站的移动通讯服务大肆占领各种市场,席卷全球,质量更好、更加稳定的铱星项目却由于昂贵的造价而失去竞争力被很快淘汰,仅仅在投入运营后半年,这个巨大的个人卫星通讯系统就因为无法盈利被迫破产,摩托罗拉从此陷入巨大危机。

一个跨时代的领先技术,在市场面前败下阵来。

世界航天2017十大事件

新一代铱星将实现全球全天候个人无障碍通信,完全摆脱地面基站 ©IridiumComm

铱星在技术和性价比之间大幅度超越了彼时美国军方造价高达160亿美元的MILSTAR同类系统,相比而言铱星的成本仅是其五分之一。因此,在21世纪初,美国军方开始转向使用铱星系统作为地面军事单位的通信方式,铱星迎来重大转机。到了2015年,铱星已经有了4亿美元的营业额,利润也超过了700万美元,可谓起死回生。

而在2017年,铱星新一代系统正式开始组网,卷土而来,它的再次建设不仅带来了技术的巨大进步,从能力上也将直接挑战传统的移动运营商,依靠地面基站服务的移动通信将会受到大规模冲击,这可能直接颠覆每个人的手机终端。

新的铱星系统建设速度依然极为夸张:1月14日,一箭十星;6月25日,一箭十星;10月9日,一箭十星;12月23日,一箭十星。这些全部由Space-X公司的猎鹰九号火箭发射完毕,且实现了火箭一级回收和再次使用。预计2018年初,新一代铱星系统将会建立完毕。

铱星的死而复生速度之快让人震惊,它能否成为商业航天里又一个划时代的丰碑,我们拭目以待。

9. 伽利略和北斗全面挑战GPS

垄断了人类卫星导航终端长达23年的gps系统再次迎来了挑战,不同于十几年前苏联/俄罗斯的格洛纳斯系统后来逐渐衰落,这次它的对手更加强劲。分别是我国的第三代北斗卫星导航系统和欧洲的伽利略系统,二者所属国家/地区都有巨大的经济体量和潜在用户数量,这将会直接撼动GPS系统的地位。

世界航天2017十大事件

中国在建的北斗系统(图片来源:beidou.gov.cn)

目前,中国已经发射了25颗卫星,距离35颗的建设目标仅差两年;欧洲也在12月12日的一箭四星之后实现了22颗的组网。这意味着世界卫星导航市场格局将会重写,而拥有自主军民两用系统的中国和欧洲,将会完全摆脱对GPS系统的依赖,在军事、经济和商业方面具有更大的进步空间。

8. 不死老兵联盟U火箭的“英雄谢幕”

联盟系列火箭(Soyuz)是苏联R7导弹改装而来的人类第一个火箭家族,也是有史以来最成功的火箭家族,它的总共发射次数达到了惊人的1871次,占据了世界航天火箭发射的30%以上,遥遥领先于任何一个其他的火箭家族。

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联盟U火箭发射起飞瞬间(图片来源:NASA)

而作为其中最为成功、对人类影响最为深远的联盟U火箭,在今年2月22日经历了第786次发射、第765次成功,并将进步号货运飞船成功运抵国际空间站,然后这个著名的火箭以97.3%的发射成功率正式宣布退役了。

虽然它的任务被联盟第二代火箭接力过来,但新一代火箭在它退役后很快出了问题:11月28日一箭多星发射任务失败,导致来自俄/美/加/日/挪威/德国/瑞典的19颗卫星全部被毁。人们在痛惜新一代火箭失败的同时,也不由自主联想起联盟-U火箭的烈士暮年、壮心不已。

这个类型的火箭曾扛起了苏联和俄罗斯航天的辉煌,现在却从此进入历史。

7. 开普勒惊天发现:人类是否唯一?

人类在宇宙中是否孤独?

时至今日,只有飞在太空中的天文望远镜能给你答案,这就是2009年升空的开普勒天文望远镜。

12月14日,它发布了一个大新闻:开普勒望远镜发现了另一个太阳系,它也拥有8颗行星!成为唯一一个可以和太阳系媲美的系统。

世界航天2017十大事件

两个太阳系对比图(图片来源:NASA)

这个暂时被命名为开普勒-90的系统仅在相当于太阳到地球之间的区域里就发现了8颗行星,着实让人震惊。但更让人震惊的是,它的第八颗行星开普勒-90i竟然是由谷歌公司的人工智能从0开始通过机器学习发现的,超越了顶级天文学家的能力。

这个事件更像是一个标志:随着人工智能的快速发展,它们已经开始侵入人类智慧最顶级的科研岗位。开普勒估计出来的宇宙中类似地球的行星数量在16,999,999,999,983,000,000,000级别,这几乎是个人类无法兑付的数字。随着新一代太空望远镜的升空,人类无疑将会发现更多,也会更加依赖于人工智能帮助处理数据。

然而,当它们发现外星生命的痕迹后,将会是由谁、是否、何时、如何做出回答呢?

6. 世界纪录:印度一箭104星

2017年02月15日,印度使用极地轨道发射火箭PSLV-XL将共计104颗卫星成功送入轨道,上面包含了印度/美国/以色列/瑞士/荷兰/德国/比利时/哈萨克斯坦/阿联酋/中国的有效载荷,创造了数量上的世界纪录。

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印度PSLV-XL火箭发射瞬间(图片来源:spaceflightinsider)

虽然印度的此款火箭近地轨道运力仅为3.5吨,与中国长征四号(4吨)、长征三号(6-11吨)、长征二号(9吨)、长征七号(14吨)、长征五号(25吨)不可同日而语,它所发射的卫星也仅仅是重量为千克级的微小卫星,难度很低,类似于撒土豆的效果,与对轨道控制精准度要求极高的一箭两星/三星/四星等完全不是技术上的对等水平,但这次成功意味着印度火箭发射在世界商业航天发射领域内的崛起。

由于中国航天深受美国沃尔夫法案冲击、俄罗斯与乌克兰由于政治压力被排挤,印度凭借低廉成本迅速抢占了低端航天发射领域,从而赚得了相当一部分继续发展火箭研究的经费。除了本次,印度同款火箭还在6月23日为17国成功发射了一箭31星任务。

印度航天,另辟蹊径,也在快速进步。

5. 高通量通信时代已经到来

2017年人类航天发射的大型卫星(超过一吨重)里,依然有一半左右是通信卫星,但比起传统的通信卫星仅有1-2 Gbit/s通信容量、使用传统的C波段(4-8 GHz),今年发射的通信卫星则是大大领先:不仅使用更高频的Ku(12-18 GHz)和Ka(27-40 GHz)波段,还将通信容量提高到了100 Gbit/s级别。这些卫星也因此被叫做高通量通信卫星。

世界航天2017十大事件

这一颗ViaSat-2高通量通信卫星能力可以打败10年前的100颗通信卫星之和(图片来源:spacenews)

中国发射了首颗高通量通信卫星实践十三/中星16号,通信容量达到了20 Gbit/s,不幸失败的实践十八号更是达到了70 Gbit/s。而几家国际通信卫星公司更是继续发力,6月1日波音生产的ViaSat-2将最高纪录提到了300 Gbit/s,等待其他公司继续超越。

而随着大量高通量通信卫星升空,目前太空中通信成本已经逐渐逼近地面宽带网络成本。当我们在从手机2G换到4G乃至5G,上网从拨号换到宽带乃至光纤时,天上也在进行新一轮的数据革命,它们的最终目标是击败地面,实现人类数据和流量的真正“无线”时代。

4. 卡西尼号的华丽谢幕

卡西尼·惠更斯号于1997年升空前往土星,在经历了7年的漫长星际旅行后最终抵达,在将惠更斯号登陆器释放到土卫六泰坦表面后,它便开始了漫长的观察土星岁月。因此,它是人类历史上最伟大的探测器之一。

到了今年4月份,已经数次延长卡西尼号任务周期的NASA科学团队宣布,卡西尼号最终迎来了它的伟大谢幕演出,在9月15日最终进入土星怀抱。

13年的任务周期,卡西尼号为人类传输回来了近500 GB的土星相关的数据,人类科学家为此发表了近3000篇的科学论文,它完全颠覆了我们对土星乃至太阳系的认知。它的复杂轨道设计和控制,也让人类航天的深空探测、控制和导航技术得到了极大地提升。

世界航天2017十大事件

卡西尼号进入土星大气开始剧烈摩擦时艺术效果图(图片来源:NASA)

2017年9月15日3时31分48秒(太平洋夏令时),卡西尼号冲进土星大气开始剧烈摩擦,12秒钟之后最终解体。而人类所接收到的信号,即便在以30万千米/秒的速度狂奔,都要等待83分钟才能从遥远的土星传回地球。

卡西尼,愿伟大的你,在辉煌中长眠。

3. 军事卫星竞争进入新时代

人类航天起源于二战期间纳粹德国的V2火箭,早期的所有航天任务也都服务于军事行业。由于卫星飞在地球表面几百乃至数万千米处,飞行速度在3-7千米/秒量级,如果辅以高精度观测设备,能够获取大量情报信息,远远超过传统侦察手段。例如,军民两用GPS导航卫星的意义,想必已经不需要过多介绍了。

世界航天2017十大事件

美军公布的天基洲际导弹预警系统工作状态,实时监控地球每一个角落(图片来源:spacenews)

在2017年,世界主要航天大国的军事卫星发射可一点都不含糊。美国空军发射了第九颗天基洲际导弹预警系统卫星SBIRS GEO-3,将洲际导弹发射后的预警速度提高到了惊人的3秒钟;美陆军也发射了新一代近地侦察Kestrel Eye 2M卫星,情报侦查局也发射了海军海洋监视系统第八颗卫星Intruder 8和系列侦察卫星NROL-42、NROL-52、NROL-76,占据了世界军用卫星的绝对制霸地位。这些卫星的技术水平、发射数量都是历年来的高点。

俄罗斯也不甘示弱发射了EKS-2洲际导弹预警卫星;日本自卫队发射了军用的第二代通信卫星Kirameki-2和第五颗雷达情报收集卫星IGS-radar 5;意大利也发射了军用的OPTSAT-3000卫星;中国也发射了军民两用的遥感30系列和吉林系列等。

军用卫星的水平代表着一个国家航天实力的最高峰。举个例子好了,已经在轨服役长达27年的哈勃望远镜,是由1976年美国发射的军用锁眼KH-11卫星低配版本(精度调低)改装而来的,和今天的最新版本侦察卫星早已不可同日而语。

2017年,世界各航天大国在幕后竞争,那是一块没有硝烟的战场。

2. Space-X火力全开!

2017年是Space-X最为辉煌的一年,火箭回收技术已经不再是新闻,如果不是特别重型的发射任务都实现了回收。

3月20日,第一枚回收过的火箭再次发射,这一幕在一年内上演了4次,伊隆马斯克所说的火箭回收和降低成本并没有停留在路演的PPT上,而是真切实现了。

但即便是新火箭,猎鹰9号仅仅6000万美元的报价就已经足够血洗世界航天发射市场,在一年内,猎鹰九号共计实现了17次发射并保持了100%的成功率,这个数据远远超过了洛马和波音组合的联合发射同盟的8次。这个数据甚至逼近了航天大国俄罗斯(20)和中国(16)的年度总火箭发射量,傲视群雄。

世界航天2017十大事件

12月15日,Space-X二手火箭+二手飞船组合顺利升空(图片来源:Space-X)

而与此同时,Space-X独一无二的“黑科技”龙货运飞船是全世界唯一一个可以回收并重复利用的货运飞船。Space-X不仅在今年完成了国际空间站货运合同,更是在12月15日实现了震惊世人的二手火箭+二手飞船再次成功发射的壮举,要知道这次发射可是在NASA专家委员会的全面考核后完成的,对于Space-X意义非凡。

此外,Space-X今年开始大规模涉足美国军方卫星发射合同,为美国空军、海军、情报侦查局等服务,大力抢占曾经被美国联合发射同盟垄断的市场。

而在2018年初,Space-X将要试射一旦成功就将是世界现役最强火箭的超重型猎鹰火箭,运力达到54吨,是目前最强的德尔塔-4重型的两倍左右。此外,它也在明年开始执行国际空间站客运飞船合同,这意味着被俄罗斯垄断近10年的国际载人航天市场即将被打破

2018年Space-X已经签订了30次发射合同,这意味着这个公司已经成长为世界第一的火箭发射力量,无愧是人类商业航天的最巅峰,它今天的成绩,甚至连创建它的伊隆马斯克恐怕都没有想到过。

1. 重返月球、登陆火星,这回要玩真的了?

人类航天起源于竞争而又必然止步于竞争,曾经苏美的太空竞赛造就了阿波罗登月的神话,而自从1972年阿波罗17号成功之后,55年内再无人类踏上月球表面。而经过了21世纪的新一轮巨大投资后,2017年的唐纳德·特朗普政府接过新的一棒,宣布美国将重返月球并登陆火星,从今年美国所有的动作来看,这次恐怕是真的要做了。

7月1日,美国宣布重建国家航天委员会,由副总统挂帅。这是历史上美国第三次建立该委员会,第一次时该委员会全盘建立了今天的NASA及各大中心;第二次时,该委员会在里根执政期间全盘指挥了“星球大战”,成为压垮苏联的最后一根稻草。而今年是第三次建立,动机可想而知;

世界航天2017十大事件

已经烧钱达到3000亿人民币级别的太空发射系统和猎户座飞船(图片来源:NASA)

9月22日,NASA宣布美国新一代登月/火星火箭太空发射系统和新一代飞船猎户座号将在2019年首次组合发射,目标是围绕月球探测并返回。在过去十年内,这一套系统已经烧掉了400多亿美元,目前各个分系统都测试完毕,在最终调整等待发射;

9月27日,美俄等20个国家宣布将会在月球建立名为“深空通道”的月球空间站,从技术到资金支持都有了一定保证。

不管最后发展速度怎样,可以看到重返月球和登陆火星已经是美国从小布什时代起持续了近20年之久的政策,而今年的跨度无疑最大。

或许,时隔60年后,陪伴了地球亿万年的月球,将会再次迎来访客。

2017的世界航天,充满的是时代的变革和技术的跨越。2018年这股热潮还将继续,随着中国再次探测月球、美国探测火星时间窗口又至,相信在载人航天深空探测领域,新的一年将会有新的惊喜。

特别说明:由于本文供稿时间为12月19日,后面的几次火箭发射事件并未录入。

 
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