2020年一个非常激动人心的太空探索时代

再过一个月,2020年就将结束,新的一年即将到来! 世界各地的空间机构、商业航天业和公共空间利益集团将向空间派出新的任务,将新型仪器投入使用,并规划下一个重大飞跃。2020年一个非常激动人心的太空探索时代。

与以往一样,这些努力的目的是在以往成功和失败的基础上,利用过去的突破和教训,推动空间探索和科学前沿。在这个过程中,他们还希望解决一些继续困扰天文学家、物理学家和宇宙学家的谜团。

虽然有太多的任务需要报道,但其中一些任务确实很突出。这些任务包括机器人登陆器、巡视器、轨道器、望远镜和载人航天器,将探索低地轨道(LEO)、月球、火星、外太阳系和宇宙的最早时期。

同时,他们还将收集数据,科学家将利用这些数据来解决一些关于生存的最紧迫和最基本的问题。宇宙是如何随着时间的推移而进化的?暗物质和暗能量的本质是什么?其他星球上是否有生命?

考虑到所有这些,让我们看一下计划在未来十年执行的任务。请记住,尚未被批准资助或处于发展困境的任务将不包括在内。

进入轨道!

SpaceX公司在这十年中计划了许多激动人心的里程碑,其中很多都与他们的 “星舰 “轨道飞行器系统和超重型火箭助推器有关。这个完全可重复使用的超重型发射系统是近20年的研发成果。

它也是埃隆-马斯克重振太空探索、将人类打造成 “多行星物种 “计划的核心。去年,随着使用 “星际飞船”(Starship Hopper)完成无束缚飞行试验,以及全比例原型机(Starship Mk.1)的亮相,开发工作取得了进展。

经过年初的几次挫折(如SN4在发射台上爆炸),2020年在该公司位于德克萨斯州博卡奇卡附近的南德克萨斯发射场完成了多项测试。这包括用测试罐(SN7和SN7.1)进行两次压力测试,用SN5和SN6原型进行两次静态火力测试,然后用两者进行150米(约500英尺)的跳跃测试。

在今年10月20日发生的最近一次测试中,SN8原型机与三台 “猛禽 “发动机一起成功完成了一次火力测试。在今年年底之前,SpaceX希望用这款原型机进行一次高空飞行测试,达到15公里(50000英尺)的高度,并进行 “Belly-flop “机动。

2020年代也将是NASA的商业乘员计划(CCP)的繁忙时期,这是NASA管理的一项载人航天计划。通过这一计划,NASA与SpaceX和波音公司签订了合同,为低地球轨道和国际空间站(ISS)提供运输服务。

这两家公司将依靠他们的Crew Dragon(龙2)和CST-100模块帮助恢复美国国内的发射能力,自2011年航天飞机退役以来,NASA一直无法提供这种能力。这些公司已签订合同,到2024年提供6次飞往国际空间站的服务。

目前,”Crew Dragon “号已经成功验证了载人飞行任务。第一次(Demo-2)发生在2020年5月30日,当时,”Crew Dragon “号(命名为 “奋进 “号)从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射,并将宇航员罗伯特-贝恩肯和道格拉斯-赫尔利带到了国际空间站。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

第二次任务(Crew-1),四名宇航员乘坐 “复原 “号飞船前往国际空间站。这是自2011年航天飞机退役以来首次从美国本土发射的业务任务,这实际上标志着NASA恢复了国内发射能力。

到2022年,印度空间研究组织(ISRO)计划将首批宇航员送入太空。这项任务被称为Gaganyaan(梵文 “天空飞行器 “的意思),将由一个主要自主的太空舱在400公里(250英里)的高度绕地球运行,时间长达7天。

中国在地球轨道上也有一些大计划,其中包括建造中国大型模块化空间站(天宫三号)。该计划始于2011年部署天宫一号,随后在2016年部署天宫二号。

天宫三号的建设原本是为了配合国际空间站(ISS)在2020年退役。但后来,完工日期被推迟到2022年,而国际空间站预计将一直服役到2030年。

回到月球!

也许在这十年中最令人期待的任务是NASA重返月球。这些任务是被称为 “阿尔忒弥斯计划 “的一部分,它将自阿波罗时代以来首次将宇航员送上月球。

第一次任务,Artemis I–定于2021年11月–将把一艘无人驾驶的猎户座飞船送入太空,并在返回地球之前绕月飞行。这也将是NASA的太空发射系统(SLS)首次进行发射。

计划于2023年8月进行的 “阿尔忒弥斯二号 “将是该计划的首次载人任务。这次任务也将包括月球飞越测试,测试猎户座和SLS的系统,并发展Artemis III 任务的专业知识,该任务将把 “首位女性和第二位男性”送上月球。

这项任务目前计划于2024年进行,这将是自1972年阿波罗17号任务以来宇航员首次登陆月球表面。在2025年至2028年期间,计划再进行四次任务(阿尔忒弥斯四号至七号),将把更多的宇航员送往月球。

在整个2020年代,还将进行一些支持任务,以便为这些地面任务提供后勤支持。此外,美国航天局将与欧洲航天局(欧空局)合作,发射构成 “阿尔忒弥斯门户 “的各个要素,这些要素将在月球轨道上组装。

这个空间栖息地将作为宇航员从地球前往月球的中途站。它最初将由动力和推进元件(PPE)以及居住和后勤前哨(HALO)组成。随着时间的推移,更多的模块将由欧空局、日本宇宙航空研究开发机构和俄罗斯航天局提供。美国航天局还与商业伙伴签订合同,开发一个可重复使用的着陆器 — — 人类着陆系统,并向地面提供有效载荷服务。

2020年一个非常激动人心的太空探索时代

Artemis计划的时间表。资料来源:NASA

该门户将为Artemis计划提供额外的支持,并且对于NASA的长期计划来说是必不可少的,该计划将载人飞行任务部署到火星。其他空间机构和商业空间实体也将使用该站为月球表面服务。

另一个关键要素是 Artemis Basecamp,它将由三个主要地面模块组成:基础地面栖息地(FSH),可居住机动平台(HMP)和月球地形车(LTV)。

不仅如此!在NASA期待已久的重返月球之际,许多其他国家和商业实体将在月球派遣自己的任务。其中一些将是一系列突破性计划中的最新计划,而另一些则将是历史性的开创性计划。

例如,ISRO计划将其 Chandrayaan-3漫游车送往月球,可能会延迟到2021年。这将是印度第二次尝试在月球上进行软着陆,这是印度的第二次尝试(Chandrayaan-2)。失败了。

中国也将发送其最新的中国绕月探测工程嫦娥)。这些是嫦娥五号嫦娥六号任务,其中将包括着陆器和流动站,任务是获取返回地球的月球样本。

俄罗斯还将作为Luna-Glob计划的一部分,发送大量机器人任务。其中包括计划在2021年,2024年和2025年分别到达月球的Luna 25着陆器,Luna 26轨道飞行器和Luna 27 流动站。

预计在十年内还会有更多太空任务,但这些仍在发展中,并且取决于未来的预算环境。该程序的最终目的是探索南极-艾特肯盆地周围的月球远端,为创建机器人基地做准备。

这也将为俄罗斯首次派遣宇航员到月球做准备,这是暂定于2030年进行的。这些任务中的第一个任务将涉及下一代Orel航天器和到2025年绕月球飞行的机组人员。

预计还会有几项私人任务,包括“蓝色起源”号的“蓝月”着陆器和货运船。该着陆器将向南部极地运送物资,以帮助建立月球基地。

该公司还希望使用其New Glenn火箭(目前正在研发的重型运载火箭)将有效载荷发送到月球。当然,SpaceX也有月球计划,例如使用星际飞船登上首个专门用于登月旅游的航班。

这被称为#dearMoon 项目。将看到日本亿万富翁设计师和艺术家前泽佑作(Yusaku Maezawa)以及一群不同的艺术家绕月飞行并返回地球。此次飞行预计将不迟于2023年进行,目的是激励艺术家并促进星舰的 发展。

马斯克还表示希望在2022年之前星舰降落在月球上,然后再交付有效载荷,以准备在2024年完成首次载人飞行任务。SpaceX还是争相开发人类着陆系统(HLS)来将宇航员运送到月球上的人Artemis项目的表面。

作为NASA的“月球发现和探索计划”和“软着陆货物运输”(CATALYST)计划的一部分,还计划进行许多商业飞行任务。这些计划导致NASA与数个行业合作伙伴签署协议,以在Artemis任务执行之前提供后勤支持。

去火星!

在这十年中,不少于六个航天局希望向火星派遣探索任务。其中三辆将是漫游车,例如欧洲航天局(ESA)的罗莎琳德·富兰克林漫游车(又名 ExoMars 2020漫游车)。

这项任务是欧空局与俄罗斯航天局(Roscosmos)的一项共同努力,将于2022年发射。它将为火星提供由欧空局开发的火星探测车和一个俄罗斯水面平台,以帮助持续寻找过去和现在的生命证据。

2020年7月30日,美国国家航空航天局发射了期待已久的姊妹任务“恒心漫游者”火星。到达那里后,这两个流动站都将使用一套先进的科学仪器从地面上钻取和挖出样本,然后对其进行分析。

美国宇航局提议在2030年对火星进行的载人飞行任务将检索到这些数据。然后,宇航员将这些样本带回地球,以更仔细地分析它们的生物特征迹象。

然后是中国,于2020年7月23日向火星发送了第一辆火星车。又名火星全球遥感卫星和小型火星车天文一号火星一号HX-1),这个轨道飞行器和着陆器/漫游者的任务还将探索火星表面,以寻找生命并表征火星环境。

2020年一个非常激动人心的太空探索时代

NASA 2020年火星探测器的仪器。图片来源:NASA

然后是阿拉伯联合酋长国(UAE)展开的 希望火星任务,该任务也在今年夏天(2020年7月19日)为火星发射。这将是阿拉伯国家向另一个星球发送的第一个任务,由一个研究火星大气的轨道器组成。

Mangalyaan- 2 任务,又名。火星轨道飞行器任务2(MOM-2)。这项任务将于2024年启动,并将继续进行其前期工作,研究和表征火星的大气层。根据最近的一次采访,着陆器和漫游者也将包括在内。

日本航空航天局(JAXA)也将向火星发送轨道飞行器和着陆器-火星月球探索 (MXX)任务。

外太阳系

除了地球-月球系统和火星之外,世界各地的太空机构还把目光聚焦在主小行星带及其以外的一些非常有希望的目标上。这些任务的目的是增进我们对太阳系演化的理解,甚至发现地球以外的生命。

例如,在2022年,NASA的Psyche航天器将开始通向小行星带,以探索同名的金属小行星。科学家认为,这颗小行星实际上是原行星核心的残留物。

预期对该对象的研究将提供有关我们太阳系行星形成历史的大量信息。说到这一点,预计到2023年,OSIRIS-REx任务将携带从近地小行星Bennu(NEA)获得的样本返回地球。

露西(Lucy  )也是美国宇航局(NASA)发现计划的一部分。 露西(Lucy) 将是第一个探索小型木星的太空任务,这些木星被称为特洛伊木马。太阳系外小行星在天然气巨星木星的“前方”和“后方”绕太阳运行,与太阳的距离与木星的距离相同。 这项任务将在2021年发射,并在接下来的12年中研究这些小行星,以进一步了解早期太阳系的形成历史和气体巨行星的形成。

2022年6月,欧空局的木星ICy卫星探测器(JUICE)将出发前往木星,探访木星最大的三颗卫星–甘尼米德、卡利斯托和欧罗巴。所有这些天体都被认为有内部海洋,Ganymede和Europa可能被用于未来的殖民地点。

探测器将于2029年抵达,并在2033年开始探索Ganymede,这是它的主要焦点。一旦到达那里,它将在其表面搜索可能的生命迹象(也就是生物特征)。它将是第一个研究除地球月球以外的卫星探测器。

美国宇航局还将在这个时候派出 “欧罗巴号”(Europa Clipper)前往木星寻找生命迹象。这项任务暂定于2025年发射,将用3到6年时间到达欧罗巴。一旦到达那里,它将在接下来的三年时间里研究欧罗巴表面的生物特征。

如果其中一项或两项任务成功,这将是人类首次发现地外生命的有力证据。

超越无限!
在这个十年里,还将有几台下一代望远镜进入太空,研究宇宙现象。这些望远镜将追随哈勃、康普顿、斯皮策、钱德拉和开普勒太空望远镜等任务的脚步。这些望远镜配备了最新的光学技术和仪器,将使各种科学飞行任务成为可能。

这些任务包括寻找更多的系外行星,描述它们的大气层和潜在的宜居性,观测正在形成中的行星,研究外太阳系,测量宇宙的膨胀率,观测第一颗恒星和星系,以及寻找地球以外的生命。

2021年,詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)–美国宇航局、欧空局、加空局和STSCI多年合作的成果–将最终发射。这个红外天文台的分辨率和灵敏度将比以前的天文台有很大的提高,可以进行广泛的研究。

2022年,欧空局将发射欧几里得任务,该任务旨在绘制宇宙几何图,希望能提高我们对暗物质和暗能量以及它们在宇宙演化中作用的认识。

随后,欧空局的行星横移和恒星振荡(PLATO)将于2026年发射。这台望远镜将通过监测多达100万颗恒星的行星横移迹象,寻找潜在的宜居系外行星。

而到2025年,NASA还希望南希-格雷斯-罗马太空望远镜能进入太空。这个天文台的前身是广域红外太空望远镜(WFIRST),它将把宽广的视野与最新的光谱学和冠状结构技术结合起来,并拥有约100台哈勃太空望远镜的能力。

返回地球!

不仅如此!地球上还有许多下一代设施和天文台,将于2020年开始运行。这些都将极大地提高我们对宇宙和宇宙规律的认识。

例如,欧洲南方天文台(ESO)目前正在智利研制超大型望远镜(ELT)。在欧洲南方天文台极大型望远镜(VLT)成功的基础上,这台望远镜将于2025年开始收集光线,并将最新的仪器与先进的方法结合在一起。

TMT国际天文台计划在2027年开始使用位于夏威夷莫纳克亚天文台30米望远镜(TMT)开展业务。考虑到它是在夏威夷原住民认为神圣的地方建造的,所以这架望远镜仍然是一个有争议的项目。

2029年,卡内基科学研究所(CIS)计划在智利揭开巨型麦哲伦望远镜的面纱。和其他极大型望远镜一样,这个设施将结合大型反射镜、自适应光学和最新的数据整理技术,以观察到比以往更多的宇宙。

2027年,另一个迷人的天文台–它将连接南非和澳大利亚的望远镜–计划收集第一批观测数据。这就是平方公里阵列(SKA),这是一个下一代射电望远镜,将在非可见光谱中探测宇宙。

由于台站的直径至少为3,000公里(1,900英里),该阵列将是迄今为止所有射电天文台的最高分辨率图像。这将使它能够研究各种各样的宇宙学现象,例如宇宙的“黑暗时代”,黑暗物质,黑暗能量和快速无线电爆发(FRB)。

到2024年(最早),这个被称为激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的国际合作组织,将为其网络增加另一个设施。这就是位于印度中部的印度引力波观测倡议(IndIGO)。

随着新设施的增加,科学家将能够更精确地研究引力波,这很可能对超新星、黑洞的形成以及爱因斯坦广义相对论的理解取得突破。

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这些只是在十年内有望成为现实的众多任务,活动和新设施中的一部分。科学回报肯定是无法估量的。事实上,它们很可能会彻底改变一些研究领域,并回答一些持久的问题。如:

  • 太阳系如何形成和演化
  • 如果太阳系中的其他行星或物体上有生命
  • 如果宇宙中其他地方存在宜居行星
  • 自大爆炸以来宇宙如何演变
  • 最初的恒星和星系是什么样的
  • 如果暗物质是真实存在的
  • 宇宙为什么会加速膨胀?

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