技經觀察丨2023年全球航天熱點事件展望

全球技術地圖 發佈 2023-01-21T09:56:51.001197+00:00

2022年,全球共進行航天發射活動186次,其中成功178次,失敗8次,創造了單年航天發射的新紀錄。自2018年以來,全球航天連續第5年發射數量過百,表明航天事業發展進入了一個新的發展時期。

2022年,全球共進行航天發射活動186次,其中成功178次,失敗8次,創造了單年航天發射的新紀錄。自2018年以來,全球航天連續第5年發射數量過百,表明航天事業發展進入了一個新的發展時期。2023年,在主要航天國家加速推進航天能力部署以及前沿航天技術應用進一步突破的背景下,全球火箭和太空飛行器發射數量有望再創新高,諸多新型航天裝備和關鍵技術/項目有望取得新突破。

一、多款新型火箭將迎首飛,全球航天發射能力有望進一步提升

2023年,航天領域發展備受矚目,多款新研火箭即將首飛,為人類開展太空探索活動提供助力。

(一)美國SpaceX公司將進行「星艦」火箭首次軌道測試

SpaceX公司計劃於2023年3月進行「星艦」火箭的首次軌道飛行測試。此次測試包括將超重型助推器和「星艦」飛船送入軌道,並在完成繞地飛行任務後在夏威夷附近著陸。NASA表示,此次測試將為2025年「星艦」飛船載人登月計劃奠定基礎,後續還將進行太空推進劑轉移測試、長時間持續飛行測試和無人登月演示測試。「星艦」一旦成功發射,將成為全球有史以來運載力最強的火箭,有望替代SpaceX公司「獵鷹」系列火箭,用於執行包括衛星發射、軌道太空站補給、全球「點對點」運輸以及火星移民等任務。

(二)美國聯合發射聯盟公司將首次發射「火神」火箭

美國聯合發射聯盟公司(United Launch Alliance,ULA)「火神」(Vulcan Centaur)火箭計劃於2023年第一季度進行首次發射。該火箭高82米,由美國藍色起源公司研發的7台BE-4發動機提供動力,將取代「宇宙神」-5(Atlas V)運載火箭和「德爾塔」-4(Delta IV)運載火箭,成為聯合發射聯盟公司的主要運載火箭,以及承擔美國國家安全航天發射任務(NSSL)的主力火箭。該型火箭首飛推遲的主要原因是由於芯級發動機BE-4交付延遲。

(三)日本H-3火箭將執行首次發射任務

日本宇宙航空研究開發機構計劃於2023年2月發射H-3運載火箭。該火箭長63米,起飛重量574噸,地球同步轉移軌道運力7.9噸,將用於取代H-2火箭成為日本主力運載火箭。日本希望藉助該型火箭實施商業衛星發射,並為遠期月球等深空探索提供支持。

二、商業太空載人業務有望取得新突破

2023年,隨著載人「龍」飛船、「星際客機」、「新謝潑德」等系統開展商業太空載人飛行服務,商業航天旅遊將進入快速發展時期。

(一)美國SpaceX公司將執行「北極星黎明」商業太空行走任務

美國SpaceX公司預計於2023年3月執行「北極星黎明」(Polaris Dawn)載人任務,將首次完成商業太空行走。此次任務預計使用「重型獵鷹」火箭發射載人「龍」飛船,並將4名乘客送入有史以來最高的載人飛行軌道,完成太空行走任務。未來,商業太空旅遊的發展或將促進載人飛船和太空運載器技術水平的進一步提升,為推動載人航天可持續發展、促進太空經濟增長提供助力。

(二)美國波音公司「星際客機」將執行首次載人飛行任務

美國波音公司「星際客機」(CST-100 Starliner)作為NASA商業載人計劃(Commercial Crew Program,CCP)的一部分,預計於2023年4月使用美國聯合發射聯盟公司「宇宙神」-5(Atlas V)運載火箭發射升空,執行首次正式載人飛行任務。「星際客機」將搭載兩名NASA航天員,包括指揮官巴里·布奇·威爾莫爾(Barry Butch Wilmore)和飛行員蘇妮·威廉士(Suni Williams)。

(三)美國藍色起源公司「新謝潑德」火箭或將恢復開展亞軌道商業載人飛行任務

美國藍色起源公司的「新謝潑德」(New Shepard)亞軌道火箭在2022年8月完成了第六次載人飛行任務,將6名乘客送往距離地球表面100千米的「卡門線」上方。2022年9月,「新謝潑德」火箭在執行不載人試飛任務時因故障導導致火箭墜毀,未造成人員傷亡,其太空艙逃生系統成功啟動並安全著陸。目前,NASA正在對「新謝潑德」進行一系列審查,預計於2023年批准其恢復發射。

(四)英國維珍銀河公司將進行首次亞軌道商業載人飛行

英國維珍銀河公司計劃於2023年春季進行首次亞軌道商業太空載人飛行任務。該公司使用母機和太空飛機相結合的方式將乘客送上太空。目前,該公司已開展4次亞軌道太空旅遊服務,其中最近一次試飛任務是在2021年7月,創始人理察布蘭森和兩名機組人員飛到距地約86千米的高空。

(五)美國SpaceX公司將開展全球首次環月太空旅行任務

美國SpaceX公司將使用「星艦」飛船開展全球首次環月太空旅行任務,搭載數名太空遊客進行繞月飛行。日本富豪前澤友作包攬了「星艦」飛船全部船票,計劃在2023年完成月球旅行,成為首位環月飛行的太空遊客。前澤友作表示,將與8名來自不同國家的藝術家、運動員、舞蹈家及創作者共同完成此次旅行。

三、月球仍將成為太空探索熱點

月球作為人類邁向深空的第一步,是人類開展太空探索的重點目標。探索與開發月球及地月空間對帶動國家太空戰略部署、推進太空科學研發以及促進太空經濟發展等具有重要意義和價值前景。2023年,美國、俄羅斯、日本及印度等國將對月球開展密集探索。

(一)美國Intuitive Machines公司將首次發射商業月球著陸器

美國Intuitive Machines公司計劃於2023年3月使用「獵鷹」-9運載火箭發射Nova-C商業月球著陸器。Nova-C月球著陸器是一個六角圓柱體,有六個著陸腿,使用液態甲烷作為燃料,液態氧作為氧化劑進行推進。該著落器可攜帶約91千克的有效載荷,並使用太陽能電池板提供電力。Nova-C著陸器計劃降落於月球「施羅特里谷」(Vallis Schroteri)地區的深谷附近。

(二)NASA開展「月球開拓者」任務

NASA計劃於2023年使用「獵鷹」-9運載火箭發射「月球開拓者」小型衛星。該衛星由美國加州理工大學研製,作為NASA「行星探索小型創新任務」(SIMPLEx)計劃的一部分,在2022年11月通過了關鍵決策點(KDP-C)里程碑,獲得機構級別的認可,開始硬體設計和整體建造工作。「月球開拓者」計劃使用高解析度揮發物和礦物月球測繪儀(HVM3)調查月球的水儲存及月球地質,並繪製出高解析度月球水冰分布地圖,以研究月球水的形態、豐度和位置與地質的關係。

(三)美國聯合發射聯盟公司計劃發射「游隼」-1商用月球著陸器

美國聯合發射聯盟公司將利用「火神」火箭搭載發射美國商用月球著陸器「游隼」-1(Peregrine Mission One)。「游隼」-1月球著陸器由美國宇宙機器人公司(Astrobotic)研發,將成為美國自「阿波羅」計劃以來的第一個月球著陸器。該月球著陸器高1.9米,寬2.5米,發射質量約1.3噸,將搭載有效載荷總重90千克,包括月球表面光伏研究、線性能量轉移光譜儀、近紅外揮發性光譜儀、質譜儀等設備。此外,「游隼」-1還將搭載日本Dymon公司製造的Yaoki月球車。

(四)俄羅斯將發射「月球」-25探測器,執行自1976年以來的首次月球任務

俄羅斯計劃於2023年7月至8月使用「聯盟」2.1b號運載火箭發射「月球」-25(Luna 25)探測器。該探測器將在月球南極附近的「博古斯勞斯基」(Boguslawsky)隕石坑軟著陸,備用著陸點位於「曼齊寧」環形山的西南處。「月球」-25探測器的主要任務包括演示在月球近極地區域軟著陸的基本技術,並對月球表面土壤性質和組成以及月球極地外層進行研究。俄羅斯上一次登月任務是在1976年由蘇聯開展的「月球」-24探測器樣本返回任務。

(五)日本將開展首次月球表面探測任務

日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)計劃於2023年使用H-2A火箭搭載發射「小型月球探測智慧著陸器」(Smart Lander for Investigating Moon,SLIM)。JAXA表示,這是日本首次月球表面探測任務,將演示驗證精準月球著陸技術。據稱,該著陸器將採用人臉識別系統來識別月球環形山,具備極高的定位精度。

(六)印度將發射「月船」-3號月球著陸器執行月球探索工作

印度計劃於2023年7月使用LVM 3運載火箭發射「月船」-3號月球著陸器,開展月球探索工作。「月船」系列任務由印度太空研究組織(ISRO)負責,其中「月船」-1號於2008年發射,包括月球軌道器和飛船。「月船」-2號於2019年發射,包括月球軌道器、著陸器和月球車,但在動力下降過程中失去控制,導致太空飛行器墜毀。「月船」-3號包括月球著陸器、月球車和望遠鏡,主要任務是研究月球的地質和歷史,並測試與載人航天任務有關的技術。

四、其他太空任務前瞻

2023年,各國深空探測活動將密集展開,同時新興航天國家擬在太空領域持續發力,擬躋身航天領域隊伍前列,擴大國際太空影響力。

(一)NASA即將啟動Psyche小行星採礦任務

NASA探索和研究「普賽克」(Psyche)金屬小行星的任務原定於2022年發射,但由於同名太空飛行器「普賽克」號的飛行軟體存在問題,其發射時間被推遲至2023年10月。「普賽克」小行星直徑225千米,主要組成物質為鐵和鎳。此次任務將是全球首次探測金屬小行星,有助於進一步加深人類對太陽系起源和演變的認知。NASA表示,如果任務順利進行,該太空飛行器預計於2029年8月抵達「普賽克」小行星。

(二)歐空局計劃執行木星系探測任務

歐空局計劃於2023年7月使用「阿里安」-5運載火箭發射「木星冰月探測器」(JUpiter ICy moons Explorer,JUICE),執行對木星及木衛二、木衛四和木衛三的探測任務。按計劃,該探測器將於2031年進入木星環繞軌道,追隨木星探測器「伽利略」號和「朱諾」號的足跡,對木星三顆衛星的表面和地下海洋開展探索。

(三)印度計劃開展首次載人航天計劃的無人試飛測試

印度科技部長吉坦德拉·辛格表示,印度將開展首次載人航天計劃,並擬在2023年第四季度和2024年第二季度對載人飛船進行兩次無人試飛測試。如果計劃順利,印度將於2024年第四季度執行首次載人飛行任務。屆時印度將成為繼俄羅斯、美國和中國之後第四個獨立完成載人航天任務的國家。

(四)中國將發射大型太空巡天望遠鏡

中國計劃於2023年底使用長征5B運載火箭在海南文昌衛星發射基地發射首個大型太空巡天望遠鏡,以開展廣域巡天觀測。巡天望遠鏡設計壽命為10年,將攜帶一個直徑2米的主反射鏡,對系外行星、恆星形成和星系演化,以及暗物質和暗能量等開展探測研究。未來,該望遠鏡將與中國太空站共軌飛行,打造中國的「深空之眼」。

隨著美國、俄羅斯、中國、歐洲、日本、印度等國家和地區各類太空活動的如期開展,2023年全球航天將保持蓬勃發展態勢,前沿裝備、深空探索、商業航天均將迎來新突破和新發展,值得我們期待!

參考資料:

These are the space missions to watch in 2023 with new rockets, moon landings, an asteroid trip and more[EB/OL].

https://www.space.com/space-missions-to-watch-this-year?utm_source=notification#section-europe-s-juice-mission-to-jupiter

作者簡介

雲仲倫國務院發展研究中心國際技術經濟研究所研究六室,助理分析員

研究方向:航空航天領域形勢跟蹤及關鍵核心技術、前沿技術研究

聯繫方式:yuzholun@163.com

作者簡介

張嘉毅國務院發展研究中心國際技術經濟研究所研究六室,副主任

研究方向:航空航天領域形勢跟蹤及關鍵核心技術、前沿技術研究

聯繫方式:18910175731@163.com zjy@drciite.org

編輯丨鄭實

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