箭星船器齊發(fā)力，商業(yè)航天要整活兒

展望今年全球商業(yè)航天，在火箭、衛(wèi)星、載人航天、深空探測等領域不乏亮點。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方案。無論最終成敗如何，從更廣闊領域匯聚的探索者們必將對航天事業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

火箭攀高峰有新意

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

今年，“星艦”注定會很忙，既要盡快測試換用猛禽3發(fā)動機、近地軌道運力超過100噸的V3版，投送實用載荷入軌，又要努力追趕進度，嘗試高頻次發(fā)射、回收第二級、在軌大規(guī)模轉移低溫推進劑、演示載人登月艙著陸月面等，支持美國載人登月。為此，SpaceX公司正在建設全新的“星艦”發(fā)射場和制造廠。

“新格倫”已成功回收第一級，今年將擔當重任。一方面，它計劃在第三次任務中使用推力280噸的增強型發(fā)動機，提升運力。另一方面，藍色起源公司正在加緊研制升級型“新格倫”，設計近地軌道運力將從45噸提高到70噸以上，地月轉移軌道運力將超過20噸，整流罩直徑將從約7米增加到近9米，以便爭奪近地軌道和地月空間的大訂單。

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

美國火箭實驗室公司的中子號火箭設計起飛質量480噸，不同模式下近地軌道運力13～15噸，號稱“全球最大的復合材料火箭”。它的第一級規(guī)劃垂直起降回收，第二級堪稱“別出心裁”，連同載荷被整流罩完全包裹住。當火箭飛行到足夠高度時，整流罩會像河馬大嘴一樣張開，第二級將被彈出并加速入軌。

美國斯托克航天公司的新星火箭計劃全面回收復用，在不同模式下近地軌道運力3～7噸。值得一提的是，“新星”第二級安裝了特殊設計的發(fā)動機，擁有24個獨立控制的小型推進器，也就是有24個小噴嘴。它們將在太空中巧妙協(xié)調(diào)，促使推力最大化，并輔助第二級再入時穩(wěn)定減速著陸。而且，“新星”第二級采用液氫冷卻隔熱大底，低溫液氫流經(jīng)管路時吸熱降溫，有助于緩解燒蝕，減輕檢修負擔，提升復用周轉效率。

今年，中國商業(yè)火箭有望“集體爆發(fā)”。長征系列及快舟、捷龍等火箭將不斷拓展商業(yè)發(fā)射市場。新型5米級直徑商業(yè)火箭以及“谷神星二號”“致航一號”“天龍三號”“力箭二號”“智神星一號”“雙曲線三號”“星云一號”“躍遷一號”等民營商業(yè)火箭正在籌備首飛，部分型號未來將施展不同技術手段，回收第一級。

值得關注的是，今年海南商業(yè)航天發(fā)射場預計會進行20～30次發(fā)射，將與其他發(fā)射場攜手提升中國進入空間的能力。美國、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，進入火箭運力極大豐富的新時期。

▲ 美國中子號火箭打開整流罩效果圖

近地軌道迎精彩

今年，近地軌道商業(yè)航天活動將呈現(xiàn)“多線并行”態(tài)勢：大型星座加速組網(wǎng)，新技術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成熟，拓展市場。

隨著V3版“星艦”加緊推進，數(shù)萬顆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2噸，設計支持下載速度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，支持用戶享受更便利的移動寬帶服務。

星鏈星座的全球活躍用戶已逼近千萬大關，盈利頗豐，刺激多國競爭者積極追趕。今年，中國、美國、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顆衛(wèi)星，直面星鏈星座競爭。有的瞄準移動寬帶通信、對地遙感、高精度導航、空間感知等細分市場，憑借數(shù)十顆或數(shù)百顆衛(wèi)星，吸引特殊客戶。

事實上，商業(yè)衛(wèi)星的技術含量不斷提高。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、敏捷開發(fā)技術，顯著壓縮了研制周期，又配備了新型抗干擾載荷。它有望為各服務區(qū)域分別提供優(yōu)化服務，借助全新加密技術，在復雜干擾環(huán)境中不間斷通信，頗受高端商務和防務領域客戶期待。

近地軌道乃至地月空間的多功能飛行器將是今年國外商業(yè)航天的重點技術突破方向。美國企業(yè)將在地球靜止軌道上測試新一代軌道延壽飛行器。該飛行器可攜帶最多12個任務擴展艙，將通過2部機械臂將1個任務拓展艙安裝到客戶衛(wèi)星上，開展在軌檢修，延長客戶衛(wèi)星工作壽命。此外，日本、歐洲企業(yè)規(guī)劃開展太空垃圾清理、“太空加油”等在軌服務測試，今年有望部署多個試驗飛行器。

太空環(huán)境孕育著制藥、材料科學、生物實驗的新機遇。美國瓦爾達航天工業(yè)公司計劃于3月發(fā)射W-6返回艙，繼續(xù)開展太空制藥和高超聲速導航控制研究。中國多家商業(yè)航天企業(yè)積極組織運營貨運飛船和返回式衛(wèi)星，規(guī)劃組合式空間實驗平臺，支持長期在軌載荷測試和儲存服務。

今年，商業(yè)載人航天期待“重頭戲”。其中，國際空間站將于4月再次迎來波音公司的星際線飛船。只不過，這將是一次無人貨運任務，主要目的是為波音公司挽回名譽并彌補技術短板，以免連鎖波及更多航天業(yè)務。同理，追夢者貨運航天飛機也將克服諸多挑戰(zhàn)，爭取在今年入軌。

隨著國際空間站“老態(tài)龍鐘”，美國近地軌道商業(yè)空間站計劃已是刻不容緩。瓦斯特航天公司的港灣1號單艙空間站準備擔當“探路先鋒”，可提供45立方米增壓空間、1.1米直徑觀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，并嘗試延長到30天左右。后續(xù)，隨著“星艦”、升級型“新格倫”發(fā)展成熟，多方合作的數(shù)個商業(yè)空間站蓄勢待發(fā)。

通過應用商業(yè)航天模式，中國輕舟貨運飛船和昊龍貨運航天飛機空間站今年有望首飛，助力中國空間站貨運補給更便利、運營更高效。

▲ 港灣1號空間站對接載人龍飛船效果圖

深空賺錢未雨綢繆

隨著商業(yè)航天蓬勃發(fā)展，深空探測任務被視為新的盈利增長點，今年多個航天器準備出征。

在月球探測領域，藍色起源公司的藍月亮Mk1貨運著陸器即將首飛，設計能向月面投送3噸有效載荷，有望刷新世界航天紀錄，還將為載人登月艙驗證技術，對SpaceX公司的大訂單“虎視眈眈”。

文圖瑞太空實驗室公司的FLIP月球車有望搭乘航天機器人技術公司的獅鷲號著陸器落月，計劃測試適用于月球南極的垂直優(yōu)化太陽翼電池。這輛總重約450公斤、有效載荷能力約60公斤的月球車，其實是一款樣車，真正的大家伙是總重超過2噸、有效載荷能力1.5噸的FLEX月球車，未來有望由“星艦”送往月球南極。

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

直覺機器公司將第三次部署新星-C著陸器，獲取月球地質、電磁輻射等信息，驗證地月空間導航技術。

太空采礦被視為深空資源開發(fā)的未來產(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器計劃隨新星-C著陸器一起發(fā)射，使用光譜儀掃描勘測小行星，甚至嘗試利用磁鐵裝置吸附式著陸小行星。該公司的近地軌道衛(wèi)星已成功運作上千攝氏度的“熔爐”，測試太空冶煉技術。

在行星探測領域，一些商業(yè)航天計劃也令人期待。比如，多家美國公司規(guī)劃建設火星通信中繼星座，試驗星已在研制。再比如，火箭實驗室公司研制的“金星生命探索者”正在加緊測試，今年有望開展所謂“首次私人深空探測任務”。

來源/《中國航天報·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

本文轉載自公眾微信號：中國航天報

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