本文由科普中國融合創(chuàng)作出品，太空精釀制作，中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心監(jiān)制，“科普中國”是中國科協(xié)攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。

2020年，對于人類社會而言，是充滿挑戰(zhàn)、極其不平凡的一年；而對于人類航天而言，卻是百花齊放、孕育眾多機遇的一年。

這一年，人類共計發(fā)射火箭114次，中美兩國分別發(fā)射了39次和44次，占到了七成以上，兩股勢力引領世界航天的格局明顯。

2021年，世界航天將迎來一系列高難度任務，將會成為航天史上具有劃時代意義的一年。

中國正式進入空間站時代

人類航天最難的技術莫過于載人航天。1961年蘇聯(lián)（俄羅斯）和美國率先突破并全面掌握這項技術，之后一直處于壟斷地位，直到2003年10月15日，中國神舟五號飛船才打破這項壟斷。時至今日，中、美、俄依然是僅有的三個全面獨立掌握各項載人航天技術的國家。

對于載人航天技術而言，建立長期在軌、多人駐留的空間站是巔峰高地，也是最終目標。

中國建造天宮空間站的三大火箭主力??

圖片來源：中國載人航天工程網(wǎng)官方微博

2021年春，中國載人航天工程將開始實施最重要的第三步，全面建造天宮空間站。未來兩年內(nèi)，長征二號F（神箭，發(fā)射神舟載人飛船）、長征七號（發(fā)射天舟貨運飛船）和長征五號B（發(fā)射天宮最重要的核心艙和實驗艙等）這三大主力火箭將陸續(xù)進行11次任務，以期順利建成中國天宮空間站。

千年之前蘇軾曾經(jīng)問過：“不知天上宮闕，今夕是何年？”對于中國而言，2022年時，天上宮闕不再是古人浪漫的幻想，國際空間站也將不再孤獨。

人類最強火星探測陣容陸續(xù)抵達

由于相對位置關系，從地球出發(fā)去火星，理想探測窗口每26個月才出現(xiàn)一次。2020年7月的火星探測窗口，人類派出了史無前例的火星探測陣容，三個任務先后出發(fā)。其中包括：

1.7月20日，阿聯(lián)酋首個火星探測器“希望號”發(fā)射成功，她也是阿拉伯世界首次火星探測器；

2.7月23日，中國首次火星探測任務“天問一號”探測器發(fā)射升空，天問一號包括軌道器、著陸器、巡視器，是人類探測火星近幾十年來工程技術方面最復雜的一次任務；

3.7月30日，美國“毅力號”火星車攜首架火星直升機“機智”號一同前往火星，這也是人類最復雜最昂貴的火星探測任務，機智號是人類首次在地外天體使用直升機技術。

2020年發(fā)射的人類三大火星探測任務：希望號，天問一號和毅力號??

圖片來源：NASA/CNSA

三個任務將在2021年2月份陸續(xù)抵達火星。阿聯(lián)酋的“希望號”預計于2月9日抵達火星附近，并準備制動進入環(huán)繞火星軌道，中國的“天問一號”將在一天之后的2月10日左右抵達，美國的“毅力號”將在2月18日前后抵達。

2月11日是中國農(nóng)歷除夕夜，天問一號將會為14億中國人送上最特殊的祝福。

史上最貴科學類任務：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)射

隨著技術難度和預期目標的逐漸提升，原計劃2007年發(fā)射、預算5億美元的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，一直拖延到2021年10月31日發(fā)射、預算逼近100億美元。這讓它的成本甚至遠超著名的哈勃太空望遠鏡，成為當之無愧的史上最貴科學類航天任務。

測試中的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡??

圖片來源：NASA

目前，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡迎來了一個重大進展：五層太陽傘測試完畢，這意味著它已經(jīng)基本能夠滿足2021年的發(fā)射目標。

五層太陽傘每層展開時有300平米左右，每層厚度25微米或50微米（第一層），小于人的頭發(fā)直徑（80-100微米），這厚度已經(jīng)包括了鍍的硅膜和鋁膜。

發(fā)射前，需要將它們先折疊起來塞進火箭里，發(fā)射后，它們將在距離地球150萬千米外的太空中完整展開，這過程會經(jīng)歷非常大的溫度變化。不僅如此，望遠鏡的工作環(huán)境在零下220攝氏度左右，這意味著，它要有較好的降溫能力，能做到最高降溫300攝氏度（理論設計值）。

當然，它18面鏡片的要求更高，它們要求加工拋光、展開和控制、高低溫變形精度都在10納米級別，大概是幾十個鈹（鏡片主要材料）原子擺在一起的寬度。

需要強調(diào)的是，不像哈勃望遠鏡，發(fā)射之后出了問題還可以維修，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發(fā)射是“一錘子買賣”。希望明年我們能順利見證這個不可思議的任務成功。

Space X迎來大破局之年

作為商業(yè)航天勢力的引領者，美國太空探索技術公司Space X成為了攪動世界航天的超級“鯰魚”。

僅在2020年，Space X進行了26次火箭發(fā)射，100%成功，總發(fā)射次數(shù)突破100，發(fā)射的載荷數(shù)量和重量都為世界之最。

在2020年的26次發(fā)射任務中，5次為新火箭、21次為復用火箭，突破了火箭7次發(fā)射復用技術。其中2次為載人任務，讓美國重新獲得本土出發(fā)的載人航天能力；3次為軍方載荷，獲得了不菲的利潤；14次為星鏈任務，共計部署了800余顆衛(wèi)星，使得Space X躍居為世界最大衛(wèi)星運營商。

星艦全箭測試藝術效果圖??

圖片來源：Space X

2021年，Space X將迎來跨越式發(fā)展。年初，創(chuàng)始人伊隆·馬斯克公布了火箭發(fā)射計劃，預計在2021年實現(xiàn)48次火箭發(fā)射，超過2020年美國總火箭發(fā)射次數(shù)。

其中，絕大部分為復用火箭，15次發(fā)射部署的星鏈衛(wèi)星數(shù)量將相比現(xiàn)有規(guī)模翻倍；約10次為美國和德國的軍方載荷；3-4次為商業(yè)載人任務，甚至會運送包括影星湯姆·克魯斯在內(nèi)的4人乘組前往國際空間站拍攝電影。

2020年末，在12.5千米高飛行測試中，最多能運送100名宇航員的星艦在最后時刻遺憾爆炸。2021年將有密集測試計劃，預計將實現(xiàn)首次全箭測試。

2021年，或許是檢驗Space X從“鯰魚”成長為“鯨魚”的一年。

邁向深空，人類的腳步越走越遠

2021年，將會有一系列復雜的深空探測任務迎來重要節(jié)點時刻。

太空發(fā)射系統(tǒng)和獵戶座飛船??

圖片來源：NASA

已經(jīng)吞金近400億美元的NASA重型火箭太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）和獵戶座飛船組合將迎來關鍵時刻，它們將為阿爾忒彌斯月球探測計劃執(zhí)行首次飛行任務，這是目前世界最先進火箭和飛船的組合測試。

NASA露西號小行星探測器將會發(fā)射。這是人類史上最復雜的一次小行星探測任務，在12年的時間內(nèi)，它將遍訪1顆主帶小行星和6顆特洛伊小行星。

NASA朱諾號木星探測器將迎來重要時刻。它已經(jīng)在太空中飛行了9年之久，原計劃在2021年7月30日完成第34次接近木星后受控墜入木星，實現(xiàn)類似卡西尼號墜入土星的“華麗終章”?？茖W家們依然在緊張評估它的狀態(tài)，可能會延期它的服役時間。

NASA冥王號（OSIRIS-REx）小行星探測器將會從貝努出發(fā)，將耗時三年返回地球。2020年，我們見證了日本隼鳥二號從小行星帶樣本成功返回地球的壯舉，期待冥王號（OSIRIS-REx）小行星探測器的精彩表現(xiàn)。

此外，我們還有更多的太空勇士們在旅程中。帕克太陽探測器和太陽軌道器依然在通過異常復雜的行星引力助推之旅前往太陽；貝皮·科隆博號繼續(xù)飛在探索水星的旅途中；旅行者一號和二號已經(jīng)在太陽系外旅行了43年，并且依然在工作；新視野號還在太陽系的邊緣尋找下一個探測目標。它們是人類的使者，更是人類的英雄。

2021年，人類航天邁入新時代的大幕，即將開啟！