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关键趋势》火箭重复回收发射、太空商业旅行表现可圈可点,2022 精采可期

2024-11-23 224


2021 年,已是对听到 SpaceX 又发射卫星不会感到稀奇的年度,更甚至几家企业在今年首次完成商业太空飞行,而台湾太空发展法也终于三读通过。自 2020 年的低点大反弹后,今年全球航太工业涌入大量投资,具体有哪些辉煌事迹?

SpaceX 星链卫星布署顺畅

美东时间 5 月 26 日,SpaceX 预计由 12,000 颗低轨卫星提供高速网络的计划中,将于第一个轨道面(离地 550 公里、倾角 53 度)运行之星链卫星全数发射完毕,约 1,700 颗卫星预计可为全球 80% 地区提供高速卫星网络服务。

美东时间 9 月 13 日准备填充第二个轨道面的星链卫星也展开航程,自范登堡空军基地 SLC-4E 发射台升空,12 月 3 日又从卡纳维拉角太空军基地发射一批,截至此批,目前在轨星链卫星总数逾 1,750 个;美东时间 12 月 17 日凌晨再从范登堡空军基地送一批卫星上去,然而这次任务和之前部署至离地 540 公里轨道的预料有所出入,SpaceX 决定这批卫星最终轨道为离地 550 公里。

同时,SpaceX 还释出了更薄更轻巧的讯号接收终端天线,形状也从圆盘改为矩形,让原本主打轻巧优点(且至今还没有实体)的亚马逊黯然失色。

▲ SpaceX 二代终端天线变成方形。(Source:矩形星链配件指南)

商业太空旅行正式拉开帷幕

钱多的富豪若想看到比飞机上更辽阔的风景,现在他们可以选择搭乘太空飞机或太空船去地球轨道游玩了。

今年 7 月 11 日,核心宗旨为发展太空旅游的维珍银河(Virgin Galactic)达成重大里程碑,在名为“Unity22”的任务中, 2 名飞行员(Dave MacKay、Michael Masucci)驾驶 VMS Eve 喷射母舰机悠哉飞行至离地 13~15 公里后,再自空中释放太空飞机“维珍银河团结号(VSS Unity)”,上头包含维珍银河创办人布兰森在内等 4 名任务专家,成功以不同于传统火箭的方式冲至地球大气边缘,乘客经历 4~5 分钟失重感,并亲眼见证地球是圆的。

▲ 维珍银河太空飞机。(Source:维珍银河)

紧接在维珍银河之后仅一个礼拜多,蓝色起源的新雪帕德火箭(New Shepard)系统于 7 月 20 日展开商业首航,同样地,蓝色起源创办人贝佐斯也在上头。

和 VMS Eve 喷射机缓慢爬升再于半空释放太空飞机、整趟任务时长约 2.5 小时不同的是,新雪帕德火箭从起飞到释放太空船、后者越过卡门线(Kármán line)然后返回地球,整趟任务仅约 10 分半;此外,维珍银河任务的 4 名乘客都是该公司员工,但蓝色起源任务其中一个座位是透过拍卖由竞标者拿下,严格来说更偏向实质商业首航。

若从飞行高度来看,维珍银河虽然飞至离地 80 公里,已通过美国空军与 NASA 认定的地球大气与太空交界──卡门线,但蓝色起源飞得更高,达到国际航空联合会认定的离地 100 公里卡门线,所以后者又呛前者根本不算太空旅行,只能算次轨道飞行。

▲ 蓝色起源的新雪帕德火箭。(Source:蓝色起源)

好了,上面两家通通别吵。

9 月 16 日,SpaceX 也展开首趟全平民(不为官方机构任务出马,不是说资产程度为平民)组成的私人太空飞行任务“灵感 4 号(Inspiration4)”,直接进入比国际太空站还要高的离地 585 公里轨道,且飞船(Dragon 2)内 4 名乘客在太空停留了 2 天,事后于美国佛罗里达州海岸附近顺利溅落。

在 SpaceX 面前,维珍银河和蓝色起源的太空旅行都只是小意思,但这 3 家相继带来太空飞行成功的好消息,让新太空时代在 2021 年留下重大里程碑。

▲ 灵感 4 号四名成员。(Source:Flickr/Official SpaceX Photos CC BY 2.0)

SpaceX 星舰迅速进展至轨道级测试

短短 3 年,目标将人类送往月球甚至火星的 SpaceX 下一代太空载具星舰(Starship)原型机开发,就从一个仅起飞 150 米高的星虫、进阶至准备进入地球轨道测试的 120 米高星舰。 5 月 6 日,SN15 原型机在吸收前几代的爆炸经验后,终于成功起飞至离地 10 公里高并安全着陆,随后 SpaceX 立刻向 FCC 提交新申请,计划下一步展开完整星舰(上级飞船+下级超重型火箭)原型的首次轨道飞行测试。

按照原计划表,星舰将从 SpaceX 位于德州的 Boca Chica 设施起飞,第一级超重型助推器点燃 29 台猛禽发动机,发射后 2 分 49 秒左右脱离,发射后 8 分 15 秒左右落在距海岸约 32 公里的墨西哥湾;第二级星舰飞船则继续飞越佛罗里达海峡上空,预计发射后 3 分 56 秒点燃猛禽发动机并加速进入轨道,整趟飞行达 90 分钟。最后飞船回到夏威夷上空,并预计在考艾岛西北海岸约 100 公里处海上进行软着陆。

不过根据最新进展,SpaceX 已证实改于肯尼迪太空中心建造星舰发射台,而不是原本制造与测试星舰的 Starbase 基地;此外,任务也因 FAA 的环评草案而延迟至最快明年 1 月发射。

台湾三读通过太空发展法

为了赶上全球太空科研进展脚程,在过去 30 年慢慢累积太空研发能量的台湾,终于在今年三读通过太空发展法,明定我国太空发展基本原则。而想从卫星零组件自主研发扩大至火箭体开发,首先一定要拥有自家火箭发射场,方能加速各种飞行测试,终于,科技部于 11 月 22 日在屏东县牡丹乡旭海部落选出第一个火箭发射场域,未来将能依“短期科研探空火箭发射场域作业指引”,接受符合规定的火箭科研团队申请使用发射场。

哈伯望远镜频挂机、韦伯望远镜将升空

从捕捉各种恒星诞生与死亡、发现冥王星周围新卫星、追踪穿越太阳系的星际物体、协助计算宇宙年龄与膨胀、观察大爆炸后不久形成的星系等,为天文学家带来许多宇宙新见解的哈伯望远镜虽然年岁已高,但这 31 年来还是顽强地接下各种新科学任务。

然而今年,哈伯望远镜三度进入中止一切数据收集的安全模式,虽然 NASA 检查后表示哈伯望远镜各项硬件设备依然硬朗,但终有一天,哈伯望远镜不再派员亲手维修的零组件会一一失效,于太空中光荣退役。

而原意接班哈伯望远镜、主要任务是调查大爆炸后残余红外线证据(宇宙微波背景辐射)、却延迟了 10 多年的韦伯望远镜,终于将在本月底发射升空,将前往太阳-地球第二拉格朗日点展开观测任务:一个无法频繁派人去修理的遥远位置。

NASA 释出合约开发阿提米丝登月计划

今年 4 月,NASA 根据 NextSTEP-2 附录 H 合约,将价值 28.9 亿美元的月球载人着陆系统(human landing system,HLS)合约交由 SpaceX 开发,并率先展开无人试飞、登陆月球、返回 NRHO 轨道测试,若成功,之后将做为 2025 年阿提米丝-3 登月计划的交通工具之一。

届时 2 名太空人会从猎户座飞船转移到着陆器,再从月球轨道下降至月表展开探勘任务,并于加压乘员舱内生活长达一周时间。

▲ SpaceX 月球载人着陆系统概念图。(Source:Twitter/SpaceX)

虽然合约结果公布后,原本自诩为国家队的蓝色起源表达出强烈不满,并对 NASA 提起诉讼,纷争长达 7 个月,期间 SpaceX 也因合约与 NASA 暂时中止而无法开发月球载人着陆系统。事后,法院驳回了蓝色起源的诉讼,但原订于 2024 年执行的阿提米丝-3 登月任务因此推延一年。

此外,为了安抚蓝色起源带头抗议,NASA 在 9 月另外释出 NextSTEP-2 附录 N 这份新合约,提供给以下 5 家公司共 1.46 亿美元资金开发月球载人着陆系统,包括:

  1. Blue Origin 获得 2,650 万美元;
  2. Dynetics 获得 4,080 万美元;
  3. 洛克希德‧马丁公司(Lockheed Martin)获得 3,520 万美元;
  4. 诺斯洛普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)获得 3,480 万美元;
  5. 以及配得最少的 SpaceX,仅 940 万美元。

2022 年全球航太工业只会更精采

截至 12 月初,SpaceX 今年已发射了 27 次火箭任务,而根据外媒《Next Space flight》和《Spaceflight Now》反向推估,SpaceX 明年在不含发射星链卫星的前提下,至少会执行另外 36 次任务。

2020 年 10 月时,马斯克曾在Twitter 表示希望 2021 年火箭发射任务可达 48 次,看起来这个目标可以在明年实现。

NASA 预定于 2022 年发射的科学任务,则包括搭载猎户座太空船的太空发射系统(SLS 火箭)试飞、8 月的灵神星轨道器(Psyche)、Janus 双小行星探测任务等;印度则将继 2 年前登陆月球失败且坠毁的月船 2 号之后、再次尝试把月船三号送到月球表面。

中国天宫号太空站的问天号实验舱与梦天号实验舱,也预计在明年 5 月及 8 月发射升空,拼凑为完整模块全面展开微重力条件下的科学实验。

(首图来源:Flickr/Official SpaceX Photos CC BY 2.0)

延伸阅读:

  • SpaceX 再突破自家火箭年度发射纪录,今年猎鹰 9 号火箭已升空 27 次
  • 星舰轨道级飞行测试推迟,马斯克:最快明年 1 月起飞
  • SpaceX 首趟全平民太空旅行将登场,将进入比国际太空站还高的轨道
  • 被蓝色起源控告,NASA 署长:会拖延 2024 年载人登月时程
2021-12-31 02:56:00

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