2016年的世界航天,出现了一个有趣的场景。这一年的第一次和最后一次发射,都是在中国进行的。从航天视角来看,这是一个中国开头、中国落幕的年份。在本年度的87次发射中,中国占有22次,美国占22次,俄罗斯20次。中国在5次载人航天飞行中占了1次。中国还是本年度唯一发射全新火箭的国家,其中长征五号是本年度最重型火箭,长征七号的起飞质量也名列前茅。“鱼眼”中的长征五号
2016年世界航天发射开门红——长三乙搭载白俄罗斯通信卫星升空
长征七号在厂房
开头与落幕
2016年的第一次发射,是中国在1月15日执行的白俄罗斯通信卫星发射任务。这次成功的发射为整个2016年的世界航天发射实现了开门红。执行这次任务的是传统名牌火箭长征三号乙。白俄罗斯通信卫星本身也具有非常重要的意义,这是中国第一次向欧洲国家整星出口。白俄罗斯通信卫星采用日益成熟的东方红四号通信卫星平台,也是这个国家的第一颗通信卫星。
而2016年的落幕之作是高景一号商业遥感卫星以及搭载的中学生科普小卫星。
最重飞行
长征五号运载火箭是年度全球发射的最重火箭,虽然长征五号在氢氧发动机的指标上距离国际先进水平还有一定的差距,但是中国工程技术人员通过不同类型火箭的优化组合,创造出了一种性能优越,运载能力名列前茅的先进运载火箭。
同样地,中国在 2016 年发射了长征七号。一个国家在一年内发射两种全新火箭,这在冷战后的航天史上并不多见。两种火箭的首次发射,标志中国航天运载火箭的更新换代,中国迈进了航天强国的门槛。
两强争霸
在国际商业发射服务市场上,呈现出美国太空探索技术公司和欧洲阿里安公司两强争雄的局面。这和卫星制造产业的格局是分不开的,世界五大通信卫星制造商有三家在美国,两家在欧洲。在以往,由于美国运载火箭的价格极高,因此即使客户订购了美国的卫星,也会倾向于送到俄罗斯或者欧洲的法属圭亚那航天中心去发射。
但是,太空探索技术公司这几年异军突起,以低廉的价格和相对可靠的服务,几乎垄断了所有美制卫星的发射合同。这也导致了阿里安公司的发射次数下降到了个位数,这9次发射当中还包括了这家公司新推出的维拉运载火箭。不过“阿里安”5号火箭凭借强大的运载能力,多次实现了双星发射。
本年度,太空探索技术公司的“猎鹰”9号进行了7次商业通信卫星发射,其中有 4 颗传统大型通信卫星、2 颗新型全电推进通信卫星(一箭双星),还启动了新一代铱系统的发射工作(一箭十星)。相比之下,“阿里安”5号发射商业通信卫星的次数是6次,但一共发射了9颗卫星。
相信在未来几年,“猎鹰”9号和“阿里安”5号的两强相争,还将持续下去。
“罗塞塔”彗星探测器概念图年度最科学飞行
本年度全球实施了一些意义重大的科学航天活动。其中包括欧洲发射于2016年3月的“火星生命2016”,这是欧洲宏大火星探索任务的先导。美国人曾经信誓旦旦要参加这个项目,但因为预算问题而跳票,也导致了欧洲人的进度落后于计划。不过这个探测器终于在2016年踏上征途,也算是一个好的结果。“火星生命2016”经过8个月的飞行,终于在11月抵达火星。和欧洲前几次登陆火星一样,“火星生命2016”释放的“夏帕雷利”着陆器在火星表面摔得粉碎。据说是惯性系统出现了一秒钟的误差,使反推发动机提前关机。这几乎成了欧洲火星探测的一个魔咒。希望下一次“火星生命”任务,也就是“火星生命2020”的时候,能摆脱这个魔咒。
欧洲的“罗塞塔”彗星探测器在任务之初,也受到了类似问题的困扰。但“罗塞塔”2016年的主题不是软着陆。这颗探测器已经圆满完成了任务,为人们揭示了彗核的奥秘。因此,欧洲空间局用一种激烈的方式结束了它的任务——一头撞在了彗星上。在撞击发生之前,“罗塞塔”上的相机还在忠实地工作,为人们留下了最后的影像。
值得自豪的是,本年度的重要科学航天活动中,有3项来自中国。其中包括暗物质卫星“悟空”、量子卫星“墨子”和“碳”卫星。特别是“墨子”被普遍认为是中国在量子科学研究上领先世界的一步。虽然经过长达近一年的科普,多数人还是没有彻底搞清楚量子技术、量子通信的原理,但“墨子”显然将为量子科学的进步作出显著的贡献。
印度的pslv成为这个国家最靠谱的工业产品
“猎鹰”9号火箭成功实现海上回收
量子卫星进行太阳帆板展开试验准备被人忽视的第一次
莫斯科时间2016年4月28日凌晨5时01分,俄罗斯在新建的东方航天发射场成功发射了一枚“联盟”火箭,将3颗卫星送入太空。这是这座位于远东阿穆尔地区的发射场第一次投入使用。东方发射场也称为沃斯托克尼发射场,是在一处导弹基地基础上改建而来。它的主要目的,是取代位于哈萨克斯坦的拜科努尔航天中心,成为俄罗斯的主力发射场。
自从苏联解体以来,俄罗斯成为拜科努尔发射场的唯一用户。俄每年需向哈萨克斯坦支付1.15亿美元的租金。这个数字听起来不算太多,而东方发射场完全建成的费用足够支付几十年的租金。但航天发射场这种高端敏感设施掌握在外国人手中,让俄罗斯无论如何也没有安全感。另外,也存在着哈萨克斯坦忽然涨价的可能性。所以,东方发射场对俄罗斯来说是非常必要的。
不过东方发射场的建设并不顺利,工期拖延,而且4月28日的发射之后就没有再使用过,看来有关设施还没有完备,俄罗斯想让它接过拜科努尔的担子,为时尚早。
美国大量发射军星
除了“猎鹰”9号,美国还进行了13次发射,其中有两次国际空间站补给任务,一次商业广播卫星发射任务,一次商业遥感卫星发射任务,4次科学任务OSIRIS-REx、GOES-R、贾森3和飓风监测卫星CYGNSS,其他全都是军星!
这些军星任务都由“宇宙神”5号和“德尔它”4号火箭执行。其中有3颗是国家安全局的秘密卫星,NROL-61、NROL-45、NROL37,性质和具体任务都没有公布。但人们推测NROL-61是新一代通信中继卫星,NROL-45是“未来成像结构”中的大型合成孔径雷达卫星,而NROL-37是一种静止轨道电子侦察卫星。其他军事卫星的任务都向媒体公开,包括第12颗GPS-2F卫星,第5颗“移动目标用户系统”移动通信卫星、第8颗宽带全球系统通信卫星,以及X-37B军事航天飞机的第6次任务。
在可预见的未来,美国军事卫星的发射强度和频率将保持稳定,继续维持世界第一军事航天强国的地位。
上图:航天员陈冬“游进”天宫二号
下图:中国“探火”概念图
马斯克在国际宇航大会上宣传自己的火星殖民方案印度shining
本年度印度共发射7次,仅次于欧洲,超过日本,这让人不得不感叹印度人常挂在嘴边的“hindu shining”并不完全是说说而已。在印度的7次发射中,区域导航卫星系统“船夫”占了3次,是最大的一类有效载荷。这也向人们揭示了一个道理,卫星导航系统是没有退路的,只要投入建设,就必须不间断地发射,一来用于补充过期卫星,二来不断提高卫星性能、增强导航精度和可靠性。印度的另外4次发射都是对地观测性质,包括1颗气象卫星、2颗遥感卫星,这也是印度的传统强项。ScatSat 1则是印度首次发射的海洋遥感卫星,具有一定的突破性质。
实际上,印度的航天国际合作由来已久。低廉的人工费用会让印度火箭在这个小卫星时代具备独特的竞争力。目前印度已经拥有成熟的PSLV,GSLV火箭正在逐步成熟。这都将推动印度在国际航天舞台上扮演越来越重要的角色。
年度重大发布
除了已经实施的任务,2016年还有两项重大的航天计划发布。中国国家航天局在公布了自主火星探测计划,由绕飞器、着陆器和巡视器组成完整的火星探测器。虽然从设计和指标上看,这个计划和欧美已经实施的火星探测计划比较类似,但作为一个缺乏火星探索基础的国家,中国拿出这样的方案,并打算在 2020 年发射,是一个很高的起点。上图:“火星生命2016”在厂房下图:俄罗斯东方发射场首次发射火箭
2016年12月21日,“阿里安”5号完成年内最后一次发射
而埃隆·马斯克则拿出了更加科幻的计划,甚至比美国的国家火星探测计划更加雄心勃勃。马斯克打算直接研制载人登陆火星的全套火箭和飞船,并且以此为基础,立刻开始建设火星基地。不过此事发生在“猎鹰”9号火箭在发射台上爆炸的事故之后不久,太空探索技术公司的形象受到严重损害。因此,马斯克高调宣传自己的火星计划,很大程度上也是挽回公众印象,继续维持“钢铁侠”的高大形象。北京时间2017年1月15日,马斯克不负众望,“猎鹰”9号火箭成功发射,并完成火箭海上一级回收。马斯克自己的火星之梦又可以继续了。
年度航天妙语
2016年度的中国航天,不但在工程技术上取得了巨大的成就,也在社会文化上为人们带来了欢乐和亲切感。在这里我们必须回顾三个瞬间。
第一个瞬间是神舟十一号飞船起飞之后即将进入太空之前,老航天员景海鹏问自己年轻的同伴陈冬“爽不爽”?这简单的一问一答,不但让人们感受到了航天飞行的乐趣,也将点燃无数年轻人进军宇宙的理想。
第二个瞬间是两人进入天宫二号,经验丰富的景海鹏早已经稳稳地站在地板上,还是第一次升空的陈冬却几乎是游进舱内的,景海鹏用一个体操教练的标准动作把陈冬的姿态摆正,让无数观众大赞“老司机就是有经验”。
第三个瞬间发生在长征五号的飞行过程当中,作为一枚新的火箭长征五号是带着很多不确定性点火起飞的。在它入轨之前,包括飞行控制员和所有电视观众在内都紧紧揪着心。因此文昌发射场控制员那一句“我靠这样也能成功”,不断用一种充满喜剧情节的方式向人们宣告了长征五号的首飞成功,也体现了中国航天年轻一代的乐观与昂扬。
展望2017年
2017年将有一些重要的发射值得关注。埃隆·马斯克宣传多年的重型猎鹰首次发射安排在了第二季度,但能否顺利实施还值得观望。其次是中国的首个空间站货运飞船天舟一号将用长征七号火箭发射。
但2017年度最大悬念,应当是新一届美国政府的航宇局局长人选和航天体制改革措施。特朗普已经放出话来,要大规模改革航天产业的体制机制,而且现任黑人局长查尔斯·博尔登显然不会继续留任。相关问题的答案将在2017年上半年揭晓。