“2020年，是見(jiàn)證歷史的一年，也是自我成長(zhǎng)的一年?！?/span>

作為一個(gè)中國(guó)航天人，航天科技集團(tuán)公司研究員李洪波對(duì)自己的2020年作出了總結(jié)。

在中國(guó)航天的時(shí)間表上，這注定是一個(gè)里程碑式的年份：

這一年，北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星，暨北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射，我國(guó)的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。

這一年，我國(guó)開(kāi)始嘗試火星探索，首個(gè)火星探測(cè)器天問(wèn)一號(hào)搭乘長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭順利升空。7個(gè)月，4億公里，我們正式向火星進(jìn)發(fā)。

這一年，我們發(fā)射了嫦娥五號(hào)，順利帶回了1731克月壤，為我國(guó)的“繞、落、回”三步走的探月工程畫下了一個(gè)完美的句號(hào)。

……

嫦娥五號(hào)返回艙

對(duì)世界航天來(lái)說(shuō)，這同樣也是非常精彩的一年：

SpaceX公司龍飛船順利發(fā)射，這是自2011年后美國(guó)首次從美國(guó)本土將宇航員送入國(guó)際空間站，商業(yè)載人航天的時(shí)代序幕正在開(kāi)啟。

歐洲航天局與NASA聯(lián)合開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)軌道探測(cè)器踏上征程，計(jì)劃在離太陽(yáng)表面4200萬(wàn)英里的軌道上運(yùn)行，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行近距離觀測(cè)。

美國(guó)毅力號(hào)火星探測(cè)器出發(fā)，計(jì)劃在火星上尋找古代生命的跡象，并收集巖石和塊石樣本返回地球。

毅力號(hào)火星降落示意圖

圖源：NASA

現(xiàn)代航天技術(shù)的奠基人，蘇聯(lián)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基有一句名言：“地球是人類的搖籃，但是人類不能永遠(yuǎn)生活在搖籃里?！?/span>

如今，中國(guó)與世界各國(guó)紛紛跳出地球這個(gè)搖籃，去探索宇宙中的“新大陸”，開(kāi)啟了新的大宇航時(shí)代。

對(duì)于這特殊的一年，一個(gè)航天愛(ài)好者，必須知道以下七件事：

天問(wèn)一號(hào)發(fā)射

如今的火星是一個(gè)塵土飛揚(yáng)，寒冷荒涼的世界，但種種跡象表明，它也曾經(jīng)像地球一樣充滿活力與生機(jī)。

這顆星球上到底發(fā)生了什么？過(guò)去的生機(jī)去了哪里？火星會(huì)是地球的未來(lái)嗎？

為了解開(kāi)這些迷惑，2020年，我們一次次向天發(fā)問(wèn)：

7月20日，阿聯(lián)酋的希望號(hào)火星探測(cè)器發(fā)射，目標(biāo)是研究火星的高層大氣，并監(jiān)測(cè)兩年之內(nèi)火星的氣候變化，繪制不同季節(jié)的火星氣象圖。

7月23日，我國(guó)的天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器開(kāi)啟火星征程，肩負(fù)火星環(huán)繞、火星表面降落、巡視探測(cè)三大任務(wù)。

7月30日，美國(guó)的毅力號(hào)探測(cè)器也踏上了征程，為美國(guó)2030年代的載人火星探索任務(wù)、火星登陸做好前期準(zhǔn)備工作。

火星這個(gè)鄰居身上，可能藏著我們的過(guò)去，也預(yù)示著我們的未來(lái)。 

在金星大氣中檢測(cè)到磷化氫

圖源：美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)

在太陽(yáng)系眾多的行星中，金星憑借極端惡劣的自然環(huán)境，摘下了“地獄行星”的兇名。但天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，這樣的地獄中，竟然也可能存在生命的跡象。

科學(xué)家在金星的大氣層中發(fā)現(xiàn)一種罕見(jiàn)的分子——磷化氫（PH3），豐度為20ppb（億分之二），大約每10億個(gè)分子中有20個(gè)磷化氫分子，含量非常非常低。

因?yàn)檫@種氣體通常在工業(yè)生產(chǎn)中，或由微生物在無(wú)氧環(huán)境中生成，所以它的存在意味著外太空中可能存在生命。

此次發(fā)現(xiàn)磷化氫的位置，不是在金星表面，而是在金星大氣中層，高度在五十公里附近。

這個(gè)位置的金星大氣壓接近1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度大概是在20到30攝氏度，可能適合生命存在。

所以一些科學(xué)家懷疑金星上的磷化氫是由生命產(chǎn)生的，但一切還言之過(guò)早，需要后續(xù)更多的科學(xué)探測(cè)支持。

2014年9月1日拍攝的FAST夜景

圖源：國(guó)家天文臺(tái)FAST項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

快速射電暴是一種神秘的天文現(xiàn)象，能在短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量。快速射電暴在3毫秒內(nèi)釋放的能量，可以與太陽(yáng)3天內(nèi)釋放出的能量媲美。

對(duì)于快速射電暴的來(lái)源，科學(xué)界一直眾說(shuō)紛紜，主要可分為兩派：一派認(rèn)為，快速射電暴來(lái)自磁星磁層，是致密星周圍的強(qiáng)磁場(chǎng)電離環(huán)境導(dǎo)致的；

另一派則認(rèn)為，快速射電暴是一些大型致密天體相互作用驅(qū)動(dòng)的輻射。

而中國(guó)天眼FAST是世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡，它的反射面有30個(gè)足球場(chǎng)那么大，口徑是美國(guó)阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡的兩倍。

它還能根據(jù)天體的目標(biāo)位置的不同，自主調(diào)節(jié)形狀，靈敏度非常高，能“看”到其他望遠(yuǎn)鏡看不到的脈沖輻射的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，是探測(cè)快速射電暴的不二利器。

今年10月和11月，中國(guó)科學(xué)家就通過(guò)FAST的觀測(cè)，首次觀測(cè)到了銀河系內(nèi)的快速射電暴，并在《自然》上發(fā)表了相關(guān)研究成果，證明了磁星磁層是快速射電暴的來(lái)源之一。

自開(kāi)放使用以來(lái)，天眼發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量超過(guò)240顆，基于相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)表的高水平論文達(dá)40余篇。

天眼極大地拓展了我們的視野，讓我們走在視界前沿。

龍飛船發(fā)射

圖源：SpaceX

5月30日，SpaceX的龍飛船從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射升空，將美國(guó)宇航員道格·赫利和鮑勃·本肯帶到國(guó)際空間站。

2011年，由于航天飛機(jī)維護(hù)使用過(guò)于高昂，并且挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)和哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)先后發(fā)生災(zāi)難，美國(guó)航天飛機(jī)宣布退役。

在此后的9年中，美國(guó)一直是依賴俄羅斯將宇航員送往空間站。

本次發(fā)射，是自2011年后美國(guó)首次憑借自己的力量，從美國(guó)本土直接將宇航員送入國(guó)際空間站。

這也是有史以來(lái)人類第一次乘坐商用火箭沖入地球軌道，是商業(yè)載人航天的首秀。

一般情況下，火箭助推器都是一次性的，使用后會(huì)被拋入海洋。而早在2017年，SpaceX就開(kāi)始在CRS-13上的CRS任務(wù)中重復(fù)使用Falcon 9助推器。

SpaceX的優(yōu)勢(shì)就在于他們的火箭可重復(fù)使用，比俄羅斯的報(bào)價(jià)低40％。

北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射

圖源：貴陽(yáng)日?qǐng)?bào)

一提到全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，我們最先想到的可能是美國(guó)的GPS。

目前能夠被稱為「全球系統(tǒng)」的，除了美國(guó)的GPS，其實(shí)還有中國(guó)的北斗、俄羅斯的GLONASS、歐盟的伽利略系統(tǒng)。

美國(guó)的GPS和歐洲的伽利略都是地球中遠(yuǎn)軌道衛(wèi)星，而北斗是由GEO、IGSO和MEO混合的星座。

它既能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，同時(shí)由于部分衛(wèi)星定點(diǎn)在中國(guó)國(guó)土上空，因此能夠?yàn)楸就撂峁└呔?、更好性能的服?wù)。

2020年6月23日，北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星，暨北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射，至此北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。

北斗三號(hào)“收官之星”發(fā)射成功，意味著我國(guó)北斗三號(hào)系統(tǒng)可以在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。

嫦娥五號(hào)發(fā)射

圖源：國(guó)家航天局

12月27日凌晨1時(shí)59分，離家23天的嫦娥五號(hào)，帶著月球1731克月球“土特產(chǎn)”，悄悄落在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場(chǎng)上，宣告我國(guó)首次月球采樣返回任務(wù)圓滿完成。

作為中國(guó)探月工程的收官之戰(zhàn)，嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)了中國(guó)航天史上五個(gè)第一次：

• 第一次在月球采樣；

• 第一次從地外天體起飛；

• 上升器與軌道器和返回器組合體第一次在月球軌道上成功交會(huì)對(duì)接；

• 第一次帶月壤高速再入返回地球

• 第一次對(duì)我國(guó)獨(dú)立采集的月壤樣品的存儲(chǔ)、分析和研究。

而這么一個(gè)宏大又意義深遠(yuǎn)的探月工程，所用的花費(fèi)卻少得超乎想象——只有十幾公里地鐵錢。

李洪波告訴造就：“探月工程曾經(jīng)公布過(guò)，嫦娥1號(hào)只花了14億，相當(dāng)于北京修2公里地鐵的經(jīng)費(fèi)。整個(gè)嫦娥探月工程下來(lái)，大概也就是修十來(lái)公里地鐵的花費(fèi)。”

她說(shuō)，在當(dāng)年美蘇冷戰(zhàn)的背景下，美國(guó)為搶在蘇聯(lián)之前實(shí)現(xiàn)載人登月，前前后后投資高達(dá)250億美元，當(dāng)時(shí)約合2萬(wàn)多噸黃金。

而我們的探月工程之所以能花小錢干大事，是因?yàn)槲覀兊哪康牟皇歉愀?jìng)賽，而是要服務(wù)于科研，服務(wù)于探索未知。

所以要踏踏實(shí)實(shí)、量力而行地做有意義的事情，有條不紊地開(kāi)展航天探索。

太陽(yáng)軌道探測(cè)器首次接近太陽(yáng)

圖源：歐洲空間局

2020年2月，歐洲航天局和NASA的聯(lián)合開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)軌道探測(cè)器發(fā)射，人類向太陽(yáng)進(jìn)發(fā)。

太陽(yáng)軌道探測(cè)器旨在對(duì)日球?qū)樱ㄌ?yáng)和太陽(yáng)風(fēng)影響的區(qū)域）和新生的太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量，并對(duì)太陽(yáng)的極地區(qū)域進(jìn)行近距離觀測(cè)，整個(gè)任務(wù)計(jì)劃持續(xù)7年。

7月16日，太陽(yáng)軌道探測(cè)器拍攝了一張迄今離太陽(yáng)最近（距太陽(yáng)4800萬(wàn)英里）的照片。

就在幾天前（美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月27日），它飛越了金星。

因?yàn)樗仨毷冀K將隔熱罩對(duì)著太陽(yáng)一側(cè)，所以無(wú)法拍攝任何圖像，但它自帶的等離子體波儀器、高能粒子探測(cè)器上的許多傳感器仍舊收集到了許多珍貴的數(shù)據(jù)。

飛越金星，我們離太陽(yáng)更近了。

“從1957年人類第一顆人造衛(wèi)星飛出大氣層開(kāi)始，這60多年的航天活動(dòng)的主要區(qū)域還是在地球周邊4萬(wàn)公里以內(nèi)。如果宇宙是大海的話，我們還是在近海的沙灘周圍撲騰。”

“如果人類真的想在宇宙中走出搖籃，發(fā)現(xiàn)新大陸的話，月球就是宇宙這片茫茫大海中離地球最近的近海的一個(gè)小島，火星是人類最可能登陸的比較近的第一片大陸?！?/span>

2021年，我們?nèi)匀辉诼飞希?/span>

• 我國(guó)要建造近地軌道的空間站，為未來(lái)的載人登月打下基礎(chǔ)；

• 天問(wèn)一號(hào)、希望號(hào)、毅力號(hào)探測(cè)器將開(kāi)始完成各自的火星任務(wù)；

• 中國(guó)天眼FAST將向世界開(kāi)放，為各國(guó)科學(xué)家的天文觀測(cè)貢獻(xiàn)一份力量；

• SpaceX計(jì)劃推出Starship商業(yè)太空飛行計(jì)劃，進(jìn)行飛船Starship的首次軌道試飛；

• 太陽(yáng)軌道探測(cè)器將在21個(gè)月的巡航飛行后進(jìn)入任務(wù)運(yùn)行軌道，對(duì)太陽(yáng)開(kāi)展近距離探測(cè)

……

2020，注定是不同尋常的一年，我們見(jiàn)證了歷史，也經(jīng)歷了成長(zhǎng)；2021年，我們將前往更遠(yuǎn)的星空，破解更多的未解之謎。

但無(wú)論如何，不變的始終是我們奮楫星河的腳步，和探索未知的渴望。

在星辰大海的征途上，我們永不止步。

本文經(jīng)航天科技集團(tuán)錢學(xué)森運(yùn)載技術(shù)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究員李洪波審校，特此致謝。

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