展望今年全球商業(yè)航天，在火箭、衛(wèi)星、載人航天、深空探測(cè)等領(lǐng)域不乏亮點(diǎn)。一些佼佼者胸懷雄心壯志，還有一些新玩家打算嘗試頗為新奇的技術(shù)方案。無(wú)論最終成敗如何，從更廣闊領(lǐng)域匯聚的探索者們必將對(duì)航天事業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

火箭攀高峰有新意

放眼今年全球商業(yè)火箭任務(wù)規(guī)劃，最引人注目的是兩個(gè)大家伙——美國(guó)SpaceX公司的“星艦”和藍(lán)色起源公司的“新格倫”。

今年，“星艦”注定會(huì)很忙，既要盡快測(cè)試換用猛禽3發(fā)動(dòng)機(jī)、近地軌道運(yùn)力超過(guò)100噸的V3版，投送實(shí)用載荷入軌，又要努力追趕進(jìn)度，嘗試高頻次發(fā)射、回收第二級(jí)、在軌大規(guī)模轉(zhuǎn)移低溫推進(jìn)劑、演示載人登月艙著陸月面等，支持美國(guó)載人登月。為此，SpaceX公司正在建設(shè)全新的“星艦”發(fā)射場(chǎng)和制造廠(chǎng)。

“新格倫”已成功回收第一級(jí)，今年將擔(dān)當(dāng)重任。一方面，它計(jì)劃在第三次任務(wù)中使用推力280噸的增強(qiáng)型發(fā)動(dòng)機(jī)，提升運(yùn)力。另一方面，藍(lán)色起源公司正在加緊研制升級(jí)型“新格倫”，設(shè)計(jì)近地軌道運(yùn)力將從45噸提高到70噸以上，地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力將超過(guò)20噸，整流罩直徑將從約7米增加到近9米，以便爭(zhēng)奪近地軌道和地月空間的大訂單。

此外，國(guó)外一些新型商業(yè)火箭“不走尋常路”，今年準(zhǔn)備挑戰(zhàn)首飛、回收。

美國(guó)火箭實(shí)驗(yàn)室公司的中子號(hào)火箭設(shè)計(jì)起飛質(zhì)量480噸，不同模式下近地軌道運(yùn)力13～15噸，號(hào)稱(chēng)“全球最大的復(fù)合材料火箭”。它的第一級(jí)規(guī)劃垂直起降回收，第二級(jí)堪稱(chēng)“別出心裁”，連同載荷被整流罩完全包裹住。當(dāng)火箭飛行到足夠高度時(shí)，整流罩會(huì)像河馬大嘴一樣張開(kāi)，第二級(jí)將被彈出并加速入軌。

美國(guó)斯托克航天公司的新星火箭計(jì)劃全面回收復(fù)用，在不同模式下近地軌道運(yùn)力3～7噸。值得一提的是，“新星”第二級(jí)安裝了特殊設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，擁有24個(gè)獨(dú)立控制的小型推進(jìn)器，也就是有24個(gè)小噴嘴。它們將在太空中巧妙協(xié)調(diào)，促使推力最大化，并輔助第二級(jí)再入時(shí)穩(wěn)定減速著陸。而且，“新星”第二級(jí)采用液氫冷卻隔熱大底，低溫液氫流經(jīng)管路時(shí)吸熱降溫，有助于緩解燒蝕，減輕檢修負(fù)擔(dān)，提升復(fù)用周轉(zhuǎn)效率。

今年，中國(guó)商業(yè)火箭有望“集體爆發(fā)”。長(zhǎng)征系列及快舟、捷龍等火箭將不斷拓展商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。新型5米級(jí)直徑商業(yè)火箭以及“谷神星二號(hào)”“致航一號(hào)”“天龍三號(hào)”“力箭二號(hào)”“智神星一號(hào)”“雙曲線(xiàn)三號(hào)”“星云一號(hào)”“躍遷一號(hào)”等民營(yíng)商業(yè)火箭正在籌備首飛，部分型號(hào)未來(lái)將施展不同技術(shù)手段，回收第一級(jí)。

值得關(guān)注的是，今年海南商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)預(yù)計(jì)會(huì)進(jìn)行20～30次發(fā)射，將與其他發(fā)射場(chǎng)攜手提升中國(guó)進(jìn)入空間的能力。美國(guó)、歐洲、印度等一系列中小型商業(yè)火箭同樣“躍躍欲試”，有可能促使今年全球航天發(fā)射次數(shù)再創(chuàng)新高，進(jìn)入火箭運(yùn)力極大豐富的新時(shí)期。

▲ 美國(guó)中子號(hào)火箭打開(kāi)整流罩效果圖

近地軌道迎精彩

今年，近地軌道商業(yè)航天活動(dòng)將呈現(xiàn)“多線(xiàn)并行”態(tài)勢(shì)：大型星座加速組網(wǎng)，新技術(shù)飛行器積極探索新用途，商業(yè)空間站初現(xiàn)曙光……各方均在努力加速新技術(shù)成熟，拓展市場(chǎng)。

隨著V3版“星艦”加緊推進(jìn)，數(shù)萬(wàn)顆V3版星鏈衛(wèi)星部署也被提上日程。每顆V3版星鏈衛(wèi)星重達(dá)2噸，設(shè)計(jì)支持下載速度1泰比特/秒、上傳速度160～200吉比特/秒，將為更廣闊區(qū)域提供更穩(wěn)定的高度互聯(lián)網(wǎng)通信。另外，15000顆特殊的星鏈衛(wèi)星將陸續(xù)入軌，直連手機(jī)，支持用戶(hù)享受更便利的移動(dòng)寬帶服務(wù)。

星鏈星座的全球活躍用戶(hù)已逼近千萬(wàn)大關(guān)，盈利頗豐，刺激多國(guó)競(jìng)爭(zhēng)者積極追趕。今年，中國(guó)、美國(guó)、加拿大、歐洲的諸多商業(yè)星座將加速組網(wǎng)。有的期望部署成千上萬(wàn)顆衛(wèi)星，直面星鏈星座競(jìng)爭(zhēng)。有的瞄準(zhǔn)移動(dòng)寬帶通信、對(duì)地遙感、高精度導(dǎo)航、空間感知等細(xì)分市場(chǎng)，憑借數(shù)十顆或數(shù)百顆衛(wèi)星，吸引特殊客戶(hù)。

事實(shí)上，商業(yè)衛(wèi)星的技術(shù)含量不斷提高。以波音公司研制的寬帶全球衛(wèi)星-11為例，采用3D打印增材制造、快速成型、敏捷開(kāi)發(fā)技術(shù)，顯著壓縮了研制周期，又配備了新型抗干擾載荷。它有望為各服務(wù)區(qū)域分別提供優(yōu)化服務(wù)，借助全新加密技術(shù)，在復(fù)雜干擾環(huán)境中不間斷通信，頗受高端商務(wù)和防務(wù)領(lǐng)域客戶(hù)期待。

近地軌道乃至地月空間的多功能飛行器將是今年國(guó)外商業(yè)航天的重點(diǎn)技術(shù)突破方向。美國(guó)企業(yè)將在地球靜止軌道上測(cè)試新一代軌道延壽飛行器。該飛行器可攜帶最多12個(gè)任務(wù)擴(kuò)展艙，將通過(guò)2部機(jī)械臂將1個(gè)任務(wù)拓展艙安裝到客戶(hù)衛(wèi)星上，開(kāi)展在軌檢修，延長(zhǎng)客戶(hù)衛(wèi)星工作壽命。此外，日本、歐洲企業(yè)規(guī)劃開(kāi)展太空垃圾清理、“太空加油”等在軌服務(wù)測(cè)試，今年有望部署多個(gè)試驗(yàn)飛行器。

太空環(huán)境孕育著制藥、材料科學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)的新機(jī)遇。美國(guó)瓦爾達(dá)航天工業(yè)公司計(jì)劃于3月發(fā)射W-6返回艙，繼續(xù)開(kāi)展太空制藥和高超聲速導(dǎo)航控制研究。中國(guó)多家商業(yè)航天企業(yè)積極組織運(yùn)營(yíng)貨運(yùn)飛船和返回式衛(wèi)星，規(guī)劃組合式空間實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，支持長(zhǎng)期在軌載荷測(cè)試和儲(chǔ)存服務(wù)。

今年，商業(yè)載人航天期待“重頭戲”。其中，國(guó)際空間站將于4月再次迎來(lái)波音公司的星際線(xiàn)飛船。只不過(guò)，這將是一次無(wú)人貨運(yùn)任務(wù)，主要目的是為波音公司挽回名譽(yù)并彌補(bǔ)技術(shù)短板，以免連鎖波及更多航天業(yè)務(wù)。同理，追夢(mèng)者貨運(yùn)航天飛機(jī)也將克服諸多挑戰(zhàn)，爭(zhēng)取在今年入軌。

隨著國(guó)際空間站“老態(tài)龍鐘”，美國(guó)近地軌道商業(yè)空間站計(jì)劃已是刻不容緩。瓦斯特航天公司的港灣1號(hào)單艙空間站準(zhǔn)備擔(dān)當(dāng)“探路先鋒”，可提供45立方米增壓空間、1.1米直徑觀(guān)景舷窗以及基于星鏈星座的激光通信，支持首批4名航天員在軌工作14天，并嘗試延長(zhǎng)到30天左右。后續(xù)，隨著“星艦”、升級(jí)型“新格倫”發(fā)展成熟，多方合作的數(shù)個(gè)商業(yè)空間站蓄勢(shì)待發(fā)。

通過(guò)應(yīng)用商業(yè)航天模式，中國(guó)輕舟貨運(yùn)飛船和昊龍貨運(yùn)航天飛機(jī)空間站今年有望首飛，助力中國(guó)空間站貨運(yùn)補(bǔ)給更便利、運(yùn)營(yíng)更高效。

▲ 港灣1號(hào)空間站對(duì)接載人龍飛船效果圖

深空賺錢(qián)未雨綢繆

隨著商業(yè)航天蓬勃發(fā)展，深空探測(cè)任務(wù)被視為新的盈利增長(zhǎng)點(diǎn)，今年多個(gè)航天器準(zhǔn)備出征。

在月球探測(cè)領(lǐng)域，藍(lán)色起源公司的藍(lán)月亮Mk1貨運(yùn)著陸器即將首飛，設(shè)計(jì)能向月面投送3噸有效載荷，有望刷新世界航天紀(jì)錄，還將為載人登月艙驗(yàn)證技術(shù)，對(duì)SpaceX公司的大訂單“虎視眈眈”。

文圖瑞太空實(shí)驗(yàn)室公司的FLIP月球車(chē)有望搭乘航天機(jī)器人技術(shù)公司的獅鷲號(hào)著陸器落月，計(jì)劃測(cè)試適用于月球南極的垂直優(yōu)化太陽(yáng)翼電池。這輛總重約450公斤、有效載荷能力約60公斤的月球車(chē)，其實(shí)是一款樣車(chē)，真正的大家伙是總重超過(guò)2噸、有效載荷能力1.5噸的FLEX月球車(chē)，未來(lái)有望由“星艦”送往月球南極。

螢火蟲(chóng)航空航天公司的藍(lán)色幽靈著陸器將嘗試第二次著陸月面，并部署阿聯(lián)酋月球車(chē)和美國(guó)月背低頻射電望遠(yuǎn)鏡。值得一提的是，該公司研發(fā)的軌道飛行器將負(fù)責(zé)靈活部署著陸器和歐空局的月球軌道器，有望在月球、火星任務(wù)中施展更多本領(lǐng)。

直覺(jué)機(jī)器公司將第三次部署新星-C著陸器，獲取月球地質(zhì)、電磁輻射等信息，驗(yàn)證地月空間導(dǎo)航技術(shù)。

太空采礦被視為深空資源開(kāi)發(fā)的未來(lái)產(chǎn)業(yè)，一些商業(yè)航天公司已籌劃布局。例如，宇宙鍛造公司的探測(cè)器計(jì)劃隨新星-C著陸器一起發(fā)射，使用光譜儀掃描勘測(cè)小行星，甚至嘗試?yán)么盆F裝置吸附式著陸小行星。該公司的近地軌道衛(wèi)星已成功運(yùn)作上千攝氏度的“熔爐”，測(cè)試太空冶煉技術(shù)。

在行星探測(cè)領(lǐng)域，一些商業(yè)航天計(jì)劃也令人期待。比如，多家美國(guó)公司規(guī)劃建設(shè)火星通信中繼星座，試驗(yàn)星已在研制。再比如，火箭實(shí)驗(yàn)室公司研制的“金星生命探索者”正在加緊測(cè)試，今年有望開(kāi)展所謂“首次私人深空探測(cè)任務(wù)”。

來(lái)源/《中國(guó)航天報(bào)·飛天科普周刊》

文/張晨

編輯/高辰 馬驍

審核/楊建 楊蕾

監(jiān)制/索阿娣

本文轉(zhuǎn)載自公眾微信號(hào)：中國(guó)航天報(bào)

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