深空探测,全球放眼“星辰大海”

从美国“旅行者1号”飞船进入星际空间,到欧洲“罗塞塔”探测器登临彗星;从印度“曼加里安”飞船进入火星轨道,到中国“嫦娥四号”计划世界首次月球背面着陆巡视探测……近年来,航天大国和新兴国家放眼“星辰大海”,制定多样的深空探测计划。

专家认为,深空探测已成为新世纪航天探索的热门领域,并呈现出探测目标多元化、探测形式多样化及国际合作更加广泛的特点。在这一领域,中国虽然是后来者,但有望取得领先。

“星辰大海”吸引众多国家

一般认为,距地球38万公里的月球及更远的太空属于“深空”范畴。目前的探测活动通过三种途径进行:借助地面和太空轨道上的观测设备观测深空天体,以无人探测飞船、登陆器等抵近考察,以及宇航员登陆天体。

从全球深空探测的现状看,月球和火星是世界各国首要的探测目标,依靠无人飞船、着陆车等装置获取月球和火星表面的气候和地质资料,为本世纪30年代至50年代间宇航员登陆火星计划做好准备。

其中,美国和欧洲非常注重在火星探测领域的持续投入,并将载人火星探测作为深空探索的长远目标。美国计划在2030年左右将宇航员送上火星;俄罗斯也将发起火星探测项目,远期目标是宇航员登陆;欧盟今年3月发射探测火星大气环境的“痕量气体轨道探测器”(TGO),并且再次尝试释放着陆器。

另一个探测热点是水星、金星、木星、天王星和海王星等太阳系其他行星,以及柯伊伯带小行星等太阳系的更远地带,由此获得的信息可以解开太阳系及其各行星诞生之谜。

深空探测国际合作更广泛

欧盟和日本、印度等深空探索的后起国家,更多地通过国际合作弥补自己的技术短板。比如,欧盟和日本将合作探测水星,印度的月球和火星探测器大量使用了欧洲和俄罗斯的技术。

深空探测尤其是发射探测飞船和登陆车等,投资需求大、技术要求高、失败风险也大,如果考虑载人登陆,难度更是直线上升,但世界各国仍先后投入。究其根源,中国空间技术研究院研究员庞之浩说,深空探索需要多领域、多学科的技术支持,一个探测计划的成功可以全面提高对太阳系的科学认知和航天技术水平,由此带来的技术进步还可以扩散到众多领域。

中国航天有望“后发先至”

在这场深空探索竞赛中,世界各国都处在什么样的位置?

美国无疑仍处于世界领先地位,各型探测飞船基本上覆盖了太阳系内所有行星。尤其在火星探测领域,全球参加过火星任务的探测飞船中一半是美国的,火星表面的火星车全部属于美国。美国参与深空探测的不仅有航天局下属众多实验室,还有麻省理工学院、加州理工学院等顶尖大学。

目前,美国的重点目标就是总统奥巴马提出的2030年前后载人登陆火星。而美国新当选总统特朗普也已表示,他执政后将为深空探测计划争取更多资金,美国航天局也应当将重心放在深空探测上。

俄罗斯继承了苏联大部分“航天遗产”,但由于苏联时代航天器总体设计、星载设备等研发生产安排在乌克兰等原因,俄罗斯深空探测实力近年来弱化。专家预测,未来俄罗斯的深空探测会更多依靠与欧盟、中国等的合作。

欧洲各国在深空探测领域则是各有所长,如法国的运载火箭、意大利和德国的无人探测飞船和英国的空间推进技术等。欧洲通过紧密内部合作以及与美、俄等国的广泛外部合作,成为深空探测的后起之秀。

日本的深空探测与欧航局几乎同时在上世纪80年代起步,其重点在于太阳和彗星、小行星。2003年,日本成功发射“隼鸟”小行星探测器,2006年发射成功“日之出”太阳探测器,2007年发射成功“辉夜姬”月球探测器。

印度在深空探测领域“一鸣惊人”。2014年,印度“曼加里安”探测飞船成功进入火星轨道,成为第一个探索火星的亚洲国家,也是唯一一个首探火星即获成功的国家。印度在每年航天预算仅七八亿美元的条件下确保月球和火星两个重点深空项目成功,其中“曼加里安”的成本仅为7000多万美元,令人瞩目。

中国是近年来深空探测领域的“新星”,其中探月是近期主要任务,火星探测计划在2020年之后。中国科学家还提出了多项空间探测计划。如“小行星探测”计划,以伴飞、附着、取样返回等探测方式,对近地目标小行星进行整体性探测和局部区域的就位分析。

长期关注中国航天发展、并且在美国国内多次呼吁中美航天合作的美国海军军事学院太空政策系教授琼•约翰逊-弗雷泽认为,中国深空探测虽然“后发”,但和美国比也有独特优势。她说,西方国家的航天计划受政府更迭、经济因素等影响较大,而中国的计划更专注于长期目标,政府支持更具稳定性,只要持续发展,有望取得出色成绩。