空间瞭望智库
2023 年12 月29 日,由空间瞭望智库、《国际太空》《中国空间科学技术》《卫星应用》期刊联合组织的2023 年全球十大航天新闻和中国十大航天新闻评选揭晓。
本次评选邀请了业内知名院士、专家进行广泛投票。综合参考院士、专家的投票结果,最终确定了入选的十大新闻。
2023 年,中国空间站运行安全高效、空间探索能力持续提升、商业航天发展势头迅猛,中国航天交出亮眼成绩单。液氧甲烷火箭全球成功首飞、中国成功发射世界首颗高轨合成孔径雷达卫星、全球首款卫星通话手机进入大众生活,以上三条同时入选2023 年全球十大航天新闻和中国十大航天新闻。所有航天十大新闻按事件发生时间排序。
2023 年2 月24 日,俄罗斯以全自动模式发射无人的联盟 MS-23(Soyuz MS-23)飞船前往“国际空间站”(ISS),代替发生冷却剂泄漏的联盟MS-22 飞船将航天员接回地球,包括两名俄罗斯航天员和一名美国航天员。经过评估,俄罗斯判断联盟MS-22 飞船的散热器无法实现自行冷却功能(见图1),同时排除了在轨修理联盟 MS-22 飞船的可能性,使飞船以无人状态返回地球。受到本次事件影响,3 位航天员创造了370 天21 小时的“国际空间站”最长飞行纪录。
图1 联盟MS-22 飞船受损图像
2023 年2 月27 日,美国太空探索技术公司(SpaceX)通过猎鹰-9(Falcon-9)运载火箭成功发射了21 颗“星链”(Starlink)二代迷你型卫星,该类卫星是“星链”二代(V2.0 系列)全新构型卫星的首次亮相(见图2),使用多项新技术,容量较一代(V1.x 系列)卫星提升4 倍,标志着“星链”系统部署正式进入新阶段。截至2023 年12 月25 日,“星链”目前共规划了两代系统,一代获批4408 颗,二代获批7500 颗,累计发射总数已突破5600 颗。2023 年10 月,马斯克在社交平台上称“星链”业务已实现现金流转正;12 月,SpaceX 公司宣布“星链”系统订户突破230 万。据业内人士推测,“星链”业务未来将成为SpaceX 公司的主要收入来源之一。
图2 “星链”一代V1.5 型卫星与二代迷你型卫星在整流罩内堆叠图
2023 年4 月14 日,欧洲航天局(ESA)发射全球首个探测木星冰卫星的探测器——“木星冰卫星探索者”(JUICE),将对木星及木星的3 颗冰卫星——木卫二、木卫三和木卫四进行详尽观测,揭秘冰卫星的宜居性,探测木星系统的复杂环境,推进人类对外太阳系的探索,尤其是探测器将首次环绕木卫三运行,成为全球首个环绕月球以外的行星卫星运行的航天器。按计划,探测器将于2031 年7 月飞抵木星,之后将围绕木星飞行,并在此期间完成这3 颗木星冰卫星的多次飞越,最终于2035 年底撞击木卫三表面(见图3)。
图3 欧洲“木星冰卫星探索者”
2023 年7 月1 日,欧洲航天局成功发射“欧几里德”(Euclid)可见光到近红外空间天文望远镜(见图4)。“欧几里德”是ESA“宇宙愿景2015-2025”(Cosmic Vision 2015-2025)计划的一项中型任务,计划工作寿命为6 年,将在日地拉格朗日L2 点轨道运行,观测100 亿光年内的数十亿个星系,覆盖超过三分之一的天空,准确绘制大尺度宇宙三维地图,探索宇宙暗能量和暗物质的性质,增进人类对宇宙的认知。11 月7 日,ESA 发布“欧几里德”拍摄的首批5 幅宇宙全彩色图像,展示其绘制出迄今为止最广阔的宇宙三维地图的能力。
图4 欧洲“欧几里德”望远镜
2023 年7 月12 日,朱雀二号遥二火箭从酒泉卫星发射中心升空(见图5),发射任务取得圆满成功,成为世界上首款成功将载荷送入预定轨道的液氧甲烷火箭,也是中国商业航天首款基于自主研制的液体发动机实现成功入轨的运载火箭,填补了中国液氧甲烷火箭的技术空白,意味着中国首款大推力液氧甲烷发动机通过飞行验证,标志着中国全面掌握液氧甲烷运载火箭关键技术。
2023 年8 月13 日,陆地探测四号01 星成功发射。该卫星是中国民用空间基础设施中的科研卫星,是世界首颗地球同步轨道合成孔径雷达(SAR)卫星(见图6)。卫星具备对中国及周边区域高分辨率、全天候、高重访、宽覆盖的观测能力,可有效满足灾害应急监测需求,同时兼顾国土资源、地震、水利、气象、海洋、环保、农业、林业等行业应用需求。
图6 陆地探测四号01 星工作示意图
2023年8月23日,印度月船-3(Chandrayaan-3)探测器成功在月球南纬69.37°、东经32.35°附近区域着陆,使印度成为继苏联、美国和中国之后,第四个在月球表面成功着陆的国家。月船-3 是印度第三次月球探测任务,在历经4 年前月船-2 着陆失败的挫折后,月面着陆终获成功(见图7)。着陆后,探测器携带的月球车在月面行驶约100m,着陆器进行了“跳跃”试验,发动机点火,着陆器升离月球表面40cm,然后在距离原着陆位置30~40cm 处着陆。之后月球车和着陆器均进入休眠。11 月,探测器的推进模块返回地球轨道。
图7 印度月船-3 任务概念图
2023 年8 月29 日,中国推出全球首款支持卫星通话的大众智能手机—华为 Mate 60 Pro,即使在没有地面网络信号的情况下,也可以拨打、接听卫星电话,还可自由编辑短信,选择多条位置信息生成轨迹地图。Mate 60 系列的卫星电话功能依托于天通一号卫星系统实现(见图8)。天通一号卫星系统是中国自主研制的卫星移动通信系统,由空间段、地面段和用户终端组成,目前已有3 颗卫星在轨运行。
图8 手机直连卫星概念图
2023 年10 月13 日,美国成功发射灵神星号(Psyche)小行星探测器,将全球首次详探金属小行星——灵神星(Psyche),帮助解答有关太阳系行星的起源和形成等基本问题(见图9)。据推测,灵神星可能是一颗尚未形成的行星的金属内核,在形成初期与其他的大型天体相撞而失去了岩石外壳,因此研究灵神星对于研究同样由铁、镍等金属元素构成的地球内地核具有重要意义。按计划,探测器将于2029年8 月抵达灵神星,并执行为期26 个月的科学探测活动。
图9 美国灵神星号探测器
截至2023 年12 月25 日,SpaceX 公司已完成96 次发射,较2022 年增加35 次,占美国年度发射次数的87%,全球发射次数的45%(见图10)。发射质量累计1175t,较2022 年增加541t,占美国发射总质量的98.6%,全球发射总质量的80%。SpaceX 公司凭借重复使用运载技术,进入空间能力大幅增强,在“星链”系统需求推动下,已占据美国发射活动的绝对主导地位,在全球发射市场也已占据“半壁江山”。
图10 SpaceX 公司近5 年发射次数呈爆发式增长
2023 年1 月13 日,亚太6E 卫星成功发射入轨。该卫星是中国首颗全电推进并实现自主飞行变轨的地球同步轨道通信卫星。卫星配置25 个Ku用户波束和3 个Ka 信关站波束,通信总容量超过30Gbit/s,有效填补了东南亚地区宽带通信市场的空白(见图11)。
图11 亚太6E 卫星
2023 年2 月23 日,中星26 号卫星成功发射入轨。该星是中国首颗超过100Gbit/s 容量高通量通信卫星,采用自主研发的东方红四号增强型卫星平台,是满足卫星互联网及通信传输要求的新一代高通量通信卫星。随着中星16 号、中星19 号和中星26 号高通量通信卫星相继成功发射(见图12),首张完整覆盖中国国土全境及“一带一路”共建国家沿线重点区域的高轨卫星互联网初步建成。
图12 中星16 号、19 号、26 号卫星示意图
2023 年4 月24 日,国家航天局和中国科学院联合发布了中国首次火星探测火星全球影像图。本次发布的影像图为彩色,包括按照制图标准分别制作的火星东西半球正射投影图、鲁宾逊投影图(见图13)和墨卡托投影加方位投影图,空间分辨率为76m,将为开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更好的基础底图。天问一号任务获取的包括影像图在内的一批科学探测数据,将为人类深入认知火星作出中国贡献。
图13 鲁宾逊投影图
2023 年4 月25 日,在“中国航天日”第一届深空探测国际会议上,国际月球科研站建设方案公布。国际月球科研站依据“总体规划、分步实施、边建边用”的原则,将按照三个阶段分步实施:计划2028年前建成基本型,开展月球环境探测和资源利用试验验证(见图14);2040 年前建成完善型,开展日地月空间环境探测及科学试验,并建成鹊桥通导遥综合星座,服务载人登月和火星、金星等深空探测;之后建设应用型月球科研站。国际月球科研站已得到俄罗斯、白俄罗斯、委内瑞拉、亚太空间合作组织等全球近20 个国家和国际组织的积极响应和参与。
2023 年5 月30 日,神舟十六号载人飞船搭乘长征二号F 遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟十六号任务飞行乘组首次包含了3 个航天员类型,指令长景海鹏为航天驾驶员,朱杨柱为航天飞行工程师,桂海潮为载荷专家(见图15)。这也是中国第三批航天员首次亮相载人飞行任务。2023 年,中国国家太空实验室已正式运行,并建立起独具中国特色的近地空间科学与应用体系,空间应用正有序展开、成果频现。
2023 年11 月,《国际民用航空公约》附件10最新修订版正式生效,其中包含了北斗卫星导航系统标准和建议措施,这标志着北斗系统正式加入国际民航组织(ICAO)标准,成为全球民航通用的卫星导航系统。北斗系统纳入国际民航组织标准,对于推动民航高质量发展和交通强国建设具有重要意义,有利于推进北斗系统在民航领域的市场化、产业化、国际化应用(见图16)。
图16 北斗卫星导航系统全球组网图
2023 年12 月10 日,长征二号丁运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空,成功将遥感三十九号卫星送入预定轨道(见图17)。此次任务是“长征”系列运载火箭第500 次发射。自1970 年长征一号运载火箭发射东方红一号卫星至今,中国航天用53 年的历程完成了从0 到500 的突破。其中包括2023 年6月15 日,长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心成功将吉林一号高分06A 星等41 颗卫星准确送入预定轨道,刷新了中国一次发射卫星数量最多的纪录。“长征”火箭第一个百次发射用了37 年,第二个百次用了7 年,第三个百次用了4 年,第四个百次用了2 年零9 个月,第五个百次仅用了2 年,不断刷新中国航天新纪录。
图17 “长征”系列运载火箭第500 次发射