《電子技術(shù)應(yīng)用》
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2022年空間技術(shù)與宇宙探索發(fā)展回顧

2023-01-13
來源:太空與網(wǎng)絡(luò)
關(guān)鍵詞: 商業(yè)航天

  俄羅斯 Russia

  重建航空工業(yè)生產(chǎn)體系 啟動(dòng)“球體”衛(wèi)星群項(xiàng)目

  2022年,俄共完成22次航天器發(fā)射任務(wù),其中包括向國際空間站發(fā)射2次“聯(lián)盟”號(hào)載人飛船和2次“進(jìn)步”號(hào)貨運(yùn)飛船。原定于9月發(fā)射“月球-25”號(hào)探測器的任務(wù),因探測器所用的多普勒速度和距離傳感器性能不符合要求被推遲到2023年發(fā)射。

  航空界是俄受美西方制裁最嚴(yán)重的領(lǐng)域。由于制裁,波音和空客公司均已宣布不再向俄出售飛機(jī)和零部件及相關(guān)服務(wù),這嚴(yán)重影響俄航空運(yùn)輸業(yè)的生存和發(fā)展。為此,俄立足自力更生,緊急制訂生產(chǎn)蘇霍伊超級(jí)100型客機(jī)、圖-214客機(jī)和MS-21客機(jī)的計(jì)劃,重建航空工業(yè)生產(chǎn)體系。首批采用國產(chǎn)零件的MC-21客機(jī)計(jì)劃于2024年交付。

  7月,俄國有航天集團(tuán)公司表示,俄羅斯將向外國伙伴履行其在國際空間站方面承擔(dān)的所有義務(wù),但已決定在2024年之后退出空間站,之后,俄羅斯國有航天集團(tuán)公司將開始組建俄羅斯軌道站。10月,俄利用“聯(lián)盟-2.1b”運(yùn)載火箭成功發(fā)射了第一顆“球體”項(xiàng)目衛(wèi)星“斯基泰人-D”。它將成為未來寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入“斯基泰人”系統(tǒng)技術(shù)的演示衛(wèi)星,是“球體”衛(wèi)星群的一部分。而“球體”衛(wèi)星群項(xiàng)目計(jì)劃發(fā)射600顆衛(wèi)星,為地面提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),類似美國太空探索技術(shù)公司的星鏈系統(tǒng)。

  日本 Japan

  首次帶回“龍宮”氣體分析 地外“生命之源”證據(jù)首現(xiàn)

  日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的“隼鳥2號(hào)”探測器首次從小行星“龍宮”上帶回氣體,對(duì)這些氣體開展分析能揭示“龍宮”小行星的歷史,有助于科學(xué)家們進(jìn)一步梳理太陽系的演化歷程。日本科學(xué)家在“隼鳥2號(hào)”采集的樣本中檢測到20多種氨基酸。這是首個(gè)在地球外存在氨基酸的證據(jù),對(duì)理解這些至關(guān)重要的有機(jī)分子如何到達(dá)地球具有重要意義。樣品分析還表明,地球上的水可能是由太陽系外緣的小行星帶來的,最新研究揭示了數(shù)十億年前海洋在地球上如何形成的奧秘。

  計(jì)算機(jī)圖形顯示日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的小行星探測器“隼鳥2號(hào)”接近其目標(biāo)小行星“龍宮”的圖像。圖片來源:日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)

  北海道大學(xué)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),組成DNA和RNA必不可少的嘧啶堿基可能是由富碳隕石帶來地球的??蒲袌F(tuán)隊(duì)分析了3顆富碳隕石,除了之前在隕石中已檢測到的化合物,還首次發(fā)現(xiàn)了達(dá)到十億分比濃度的各種嘧啶堿基,如胞嘧啶和胸腺嘧啶。研究結(jié)果表明,這類化合物或經(jīng)由光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生,通過隕石抵達(dá)地球,其對(duì)于早期生命的遺傳學(xué)功能或起到了重要作用。

  德國 Germany

  制定太空戰(zhàn)略觀測地球 測試高超音速飛行技術(shù)

  2022年,德國聯(lián)邦政府開始制定新的太空戰(zhàn)略,重點(diǎn)之一是氣候變化背景下的地球觀測,包括避免和清除空間碎片等。歐空局則公布未來3年歐洲太空計(jì)劃,籌資169億歐元,優(yōu)先支持艾瑞斯低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座、地球觀測項(xiàng)目Future EO、阿麗亞娜6型火箭研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,以及月球和火星探測等項(xiàng)目。

  航天研究方面,德國首次成功測試了歐洲運(yùn)載火箭阿麗亞娜6號(hào)的上級(jí)。德國近海太空港聯(lián)盟建造一個(gè)浮動(dòng)發(fā)射平臺(tái)的計(jì)劃繼續(xù)推進(jìn)。德國研制和建造的第一顆高光譜衛(wèi)星EnMAP成功發(fā)射。具體技術(shù)方面,德國成功研發(fā)完全集成在標(biāo)準(zhǔn)筆記本電腦上的衛(wèi)星移動(dòng)控制系統(tǒng)V3C,可在不依賴天線以外的其他基礎(chǔ)設(shè)施的情況下控制衛(wèi)星;開發(fā)了用于衛(wèi)星的新一代激光反射器,可在沒有電的情況下工作;研發(fā)出一種高功率、單模垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL),可應(yīng)用在太空高度陀螺儀中。

  2022年,德國與國際空間站的合作伙伴一起進(jìn)行了用一顆衛(wèi)星捕獲另一顆小衛(wèi)星的模擬實(shí)驗(yàn)。德國通過飛行實(shí)驗(yàn)STORT成功測試了高超音速飛行技術(shù)的組件結(jié)構(gòu)、測量方法和評(píng)估算法。帶有效載荷的火箭第3級(jí)達(dá)到了每小時(shí)約9000公里的飛行速度,對(duì)應(yīng)的馬赫數(shù)超過8,持續(xù)時(shí)間約120秒。德國和西班牙的導(dǎo)彈制造商正牽頭研發(fā)一種新型高超音速防御攔截器,未來將整合到一套能夠預(yù)警、跟蹤和攔截高性能空中威脅(包括彈道導(dǎo)彈和高超音速飛行器)的系統(tǒng)中。

  航空研究方面,德國航空航天中心利用跨學(xué)科研究方法,不斷提高自動(dòng)化、數(shù)字化和虛擬化水平。例如,通過“遠(yuǎn)程塔臺(tái)中心”項(xiàng)目驗(yàn)證了一個(gè)控制中心為多個(gè)機(jī)場提供空中交通服務(wù)的可行性;圍繞純電動(dòng)、氫燃料電池、氫燃料或可持續(xù)航空燃料(SAF)飛行推進(jìn)了一系列研發(fā)項(xiàng)目;首次在計(jì)算機(jī)上模擬了蝶閥從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)和測試的完整數(shù)字化開發(fā)步驟鏈等。

  美國 The US

  韋布深空探索之旅開啟 登月計(jì)劃首次任務(wù)完成

  2022年7月,美國國家航空航天局(NASA)公布了詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡(以下簡稱韋布望遠(yuǎn)鏡)升空半年多以來拍攝的首批全彩照片。8月,韋布望遠(yuǎn)鏡首次捕捉到太陽系外行星大氣中存在二氧化碳的明確證據(jù)。9月,韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)布了其拍攝的首張火星紅外圖像,捕獲了整顆行星的大氣數(shù)據(jù)。11月,韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)已知最早星系……它帶來的宇宙發(fā)現(xiàn)仍在繼續(xù)。

  經(jīng)過多次推遲之后,搭載“獵戶座”飛船的巨型探月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”11月16日凌晨從佛州肯尼迪航天中心發(fā)射升空,開啟“阿爾忒彌斯1號(hào)”無人繞月飛行測試任務(wù)。完成了為期25.5天的無人繞月飛行任務(wù)后,“獵戶座”飛船于12月11日在墨西哥下加利福尼亞州附近的太平洋上濺落,結(jié)束了“新阿爾忒彌斯”登月計(jì)劃的首次任務(wù),為未來幾年將開展的人類繞月航行進(jìn)行了一次返回地球的高風(fēng)險(xiǎn)測試。這是繼50年前“阿波羅17號(hào)”登陸月球后、美國重返月球的重要一步。

  美國暗能量光譜儀(DESI)項(xiàng)目打破了之前所有3D星系調(diào)查的紀(jì)錄,創(chuàng)建了有史以來最大、最詳細(xì)的宇宙地圖。美國天體物理學(xué)家對(duì)宇宙的組成和演化設(shè)置了迄今為止最精確的限制。NASA首次實(shí)現(xiàn)將人類從地球“全息傳送”到太空。

  在太空商業(yè)旅游方面,4月9日,首個(gè)純私人團(tuán)隊(duì)抵達(dá)國際空間站。5月,美國佛羅里達(dá)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次在月壤中成功培育出植物。

  美國華盛頓州立大學(xué)研究發(fā)現(xiàn),將少量模擬碎火星巖石與鈦合金混合,在3D打印過程中制成一種更堅(jiān)固、更高性能的材料,可用于制造探索這顆紅色星球的工具和火箭部件。這一突破可以使未來的太空旅行更便宜、更實(shí)用。

  NASA表示,系外行星檔案館迎來65個(gè)新成員,人類已發(fā)現(xiàn)的系外行星總數(shù)隨之突破5000顆大關(guān)。此外,NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)一個(gè)新概念,將允許智能手機(jī)大小的機(jī)器人在宇宙海洋中“遨游”,以尋找生命的跡象。

  英國 The UK

  描繪超四分之一北方天空 破解首批類星體形成之謎

  2022年,英國科學(xué)家將目光投向更深邃的宇宙深處,作出了一系列重要發(fā)現(xiàn)。

  杜倫大學(xué)天文學(xué)家與一個(gè)國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)合作,使用泛歐射電望遠(yuǎn)鏡低頻陣列(LOFAR)繪制了超過1/4的北方天空,顯示了大約440萬個(gè)數(shù)十億光年外的天體,其中包括100萬個(gè)以前沒有被發(fā)現(xiàn)的天體。

  蘇塞克斯大學(xué)科學(xué)家通過證明黑洞具有“量子毛發(fā)”特性,解決了斯蒂芬·霍金此前提出的黑洞悖論問題。

  困擾天文學(xué)界20年之久的首批類星體形成之謎最終被破解:樸茨茅斯大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),第一批類星體是在早期宇宙中罕見氣層的劇烈湍流條件下自然形成的,最新研究還顛覆了多年來人們對(duì)宇宙中第一個(gè)超大質(zhì)量黑洞起源的看法。

  在系外行星上搜尋生命存在跡象一直是宇宙探索領(lǐng)域的目標(biāo)之一,??巳卮髮W(xué)利用韋布空間望遠(yuǎn)鏡,首次從太空中直接為一顆系外行星拍攝了照片,有助于更好地研究這些行星的化學(xué)性質(zhì)。英國自然歷史博物館科學(xué)家也在墜落英國的隕石中發(fā)現(xiàn)了地外水。

  杜倫大學(xué)科學(xué)家借助超級(jí)計(jì)算機(jī),模擬了地球和一顆原行星碰撞后可能產(chǎn)生的影響,得出結(jié)論稱月球可能在數(shù)小時(shí)而非數(shù)千年內(nèi)形成。

  法國 France

  投資建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng) 參與全球發(fā)射器競爭

  2022年7月11日,法國泰雷茲聯(lián)合高通和愛立信集團(tuán),計(jì)劃在未來5年內(nèi)通過環(huán)地小衛(wèi)星群實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)直接連接衛(wèi)星通信,以便在地面天線未覆蓋的區(qū)域提供5G覆蓋,從而提供一種介于衛(wèi)星電話系統(tǒng)和星鏈等衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商之間的服務(wù)。該項(xiàng)目計(jì)劃投資80億歐元。泰雷茲負(fù)責(zé)建造衛(wèi)星,高通負(fù)責(zé)提供智能手機(jī),愛立信負(fù)責(zé)安裝地面核心網(wǎng)絡(luò)。這一項(xiàng)目促成了電信公司和衛(wèi)星公司在通信領(lǐng)域由競爭轉(zhuǎn)向合作。

  在太空規(guī)劃和投資方面,法國于9月在巴黎舉行國際宇航大會(huì)(IAC),宣布在未來三年內(nèi)對(duì)太空領(lǐng)域投資超過90億歐元,用于太空工業(yè)研發(fā)和擴(kuò)展。在歐盟層面,歐洲空間局 (ESA)于11月舉行峰會(huì),決定未來3年的預(yù)算為169億歐元,增長17%,但低于其總干事要求的185億歐元。該資金主要由德、法、意三國提供,將分別注資35億、32億、30億歐元。新資金使歐洲阿麗亞娜6號(hào)和織女星發(fā)射器繼續(xù)計(jì)劃成為可能,同時(shí)將為歐洲參與全球小型發(fā)射器競爭創(chuàng)造條件。歐盟還將為月球和火星探測器提供支持,以期與美國拓展登月和火星探測合作。

  韓國 South Korea

  “世界”號(hào)火箭發(fā)射成功 宣布太空發(fā)展基本計(jì)劃

  2022年6月21日16時(shí)許,韓國“世界”號(hào)在位于全羅南道高興郡的羅老宇航中心成功發(fā)射升空,火箭攜帶的衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道運(yùn)行,這是韓國科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和韓國歷史上具有里程碑意義的日子。

  當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年6月21日,韓國自主研制的火箭“世界”號(hào)點(diǎn)火發(fā)射。圖片來源:人民視覺

  韓國政府于11月30日發(fā)布第四期太空發(fā)展基本計(jì)劃(草案),提出有關(guān)發(fā)展太空事業(yè)的五大任務(wù),即擴(kuò)大太空探測范圍、將載人航天器送入太空、布局太空產(chǎn)業(yè)、維護(hù)太空安全、開展空間科學(xué)研究。

  韓國總統(tǒng)尹錫悅明確提出2032年登陸月球、2045年登陸火星的具體目標(biāo),但韓國學(xué)界對(duì)此提出質(zhì)疑,因?yàn)轫n國在航空航天領(lǐng)域的人才儲(chǔ)備以及預(yù)算、技術(shù)水平客觀上還無法支撐當(dāng)前的計(jì)劃。

  巴西 Brazil

  積極落實(shí)中巴航天合作 參與金磚聯(lián)合觀測項(xiàng)目

  巴西是南半球唯一掌握航天技術(shù)的國家,擁有衛(wèi)星、火箭、航天器和發(fā)射場。巴西政府將航天活動(dòng)列于優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域之首,巴西航天局制訂的航天研究主要集中在地球觀測、通信和氣象等方面,同時(shí)巴西還將加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和人力資源培養(yǎng)。

  中國是巴西在航空航天領(lǐng)域重要的合作伙伴,中巴兩國航天部門積極落實(shí)《2013—2022年中國國家航天局與巴西航天局航天合作計(jì)劃》,繼續(xù)拓展在衛(wèi)星探測、載人航天包括航天教育等方面的合作,在空間技術(shù)、空間應(yīng)用、空間科學(xué)及地面設(shè)備、人員培訓(xùn)、測控支持、發(fā)射服務(wù)等領(lǐng)域搭建起全新合作平臺(tái)。

  中國巴西空間天氣聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和巴西巴拉州西部聯(lián)邦大學(xué),在2022年4月初開展了一項(xiàng)新合作,雙方共同建設(shè)科研儀器設(shè)備及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這項(xiàng)合作成功地將偏遠(yuǎn)地區(qū)的桑塔雷姆市領(lǐng)進(jìn)空間天氣研究的國際傳感器網(wǎng)絡(luò)地圖的一部分。這也是中國子午工程項(xiàng)目和巴西空間天氣研究和監(jiān)測計(jì)劃之間共享的南美洲地磁儀網(wǎng)絡(luò)的最新儀器。

  在國際合作方面,2022年5月25日,金磚國家成立航天合作聯(lián)合委員會(huì),正式開啟了金磚國家遙感衛(wèi)星星座聯(lián)合觀測及數(shù)據(jù)共享合作。星座由金磚國家現(xiàn)有6顆衛(wèi)星組成,包括中國的高分六號(hào)衛(wèi)星和資源三號(hào)02星、中國和巴西聯(lián)合研制的中巴地球資源衛(wèi)星04星、俄羅斯老人星五系1顆星以及印度資源衛(wèi)星二號(hào)和二號(hào)A星。巴西航天局局長卡洛斯·莫拉表示,金磚國家航天機(jī)構(gòu)之間建立“遙感衛(wèi)星虛擬星座”,建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制,將有助于應(yīng)對(duì)人類面臨的全球氣候變化、重大災(zāi)害和環(huán)境保護(hù)等挑戰(zhàn)。

  以色列 Israel

  推動(dòng)民營航天創(chuàng)新 衛(wèi)星探月成績斐然

  2022年,以色列加大對(duì)民營航天產(chǎn)業(yè)的支持,并取得多項(xiàng)太空技術(shù)成就。

  1月6日,以色列創(chuàng)新局宣布向11家民營航天公司資助600萬美元,用于研發(fā)新型太空技術(shù)。上述公司涵蓋太空物聯(lián)網(wǎng)、小衛(wèi)星、太空新材料、月球制氧、先進(jìn)傳感器、霍爾推進(jìn)器等諸多技術(shù)領(lǐng)域。未來5年,創(chuàng)新局計(jì)劃資助1.8億美元持續(xù)支持民營航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

  3月,以色列國防企業(yè)“拉斐爾”推出了“超高分辨率和高重訪衛(wèi)星星座”,其衛(wèi)星全重僅為200千克,可融合裝備有新型合成孔徑雷達(dá)和光電探測設(shè)備,對(duì)地成像分辨率小于30厘米,同時(shí)其可通過星座軌道設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)地面目標(biāo)的重訪時(shí)間小于10分鐘,即可間隔數(shù)分鐘連續(xù)拍攝同一地面目標(biāo)。

  6月,以色列國防部OFEK衛(wèi)星計(jì)劃獲得“2022年以色列國防獎(jiǎng)”。2020年,以色列發(fā)射OFEK-16衛(wèi)星,是OFEK計(jì)劃的第三代衛(wèi)星,重約300—400公斤,軌道高度600公里,對(duì)地成像相機(jī)孔徑為0.7米,像素達(dá)到30兆,分辨率約為50厘米。

  以色列航天非營利組織SpaceIL正在緊鑼密鼓地準(zhǔn)備在2024年或2025年發(fā)射該國第二個(gè)月球探測器,其首個(gè)探測器在2019年落月失敗墜毀。該計(jì)劃將搭載多個(gè)月球?qū)嶒?yàn)裝置:8月底首個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目確定,其內(nèi)容是測試藥物在月球上的穩(wěn)定性,由以色列希伯來大學(xué)負(fù)責(zé);10月,以色列本古里安大學(xué)和澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)宣布將利用該探測器開展月球植物生長實(shí)驗(yàn)。

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