箭星船器齊發力，商業航天要整活兒

展望今年全球商業航天，在火箭、衛星、載人航天、深空探測等領域不乏亮點。一些佼佼者胸懷雄心壯志，還有一些新玩家打算嘗試頗為新奇的技術方案。無論最終成敗如何，從更廣闊領域匯聚的探索者們必將對航天事業發展產生深遠影響。

火箭攀高峰有新意

放眼今年全球商業火箭任務規劃，最引人注目的是兩個大家伙——美國SpaceX公司的“星艦”和藍色起源公司的“新格倫”。

今年，“星艦”注定會很忙，既要盡快測試換用猛禽3發動機、近地軌道運力超過100噸的V3版，投送實用載荷入軌，又要努力追趕進度，嘗試高頻次發射、回收第二級、在軌大規模轉移低溫推進劑、演示載人登月艙著陸月面等，支持美國載人登月。為此，SpaceX公司正在建設全新的“星艦”發射場和制造廠。

“新格倫”已成功回收第一級，今年將擔當重任。一方面，它計劃在第三次任務中使用推力280噸的增強型發動機，提升運力。另一方面，藍色起源公司正在加緊研制升級型“新格倫”，設計近地軌道運力將從45噸提高到70噸以上，地月轉移軌道運力將超過20噸，整流罩直徑將從約7米增加到近9米，以便爭奪近地軌道和地月空間的大訂單。

此外，國外一些新型商業火箭“不走尋常路”，今年準備挑戰首飛、回收。

美國火箭實驗室公司的中子號火箭設計起飛質量480噸，不同模式下近地軌道運力13～15噸，號稱“全球最大的復合材料火箭”。它的第一級規劃垂直起降回收，第二級堪稱“別出心裁”，連同載荷被整流罩完全包裹住。當火箭飛行到足夠高度時，整流罩會像河馬大嘴一樣張開，第二級將被彈出并加速入軌。

美國斯托克航天公司的新星火箭計劃全面回收復用，在不同模式下近地軌道運力3～7噸。值得一提的是，“新星”第二級安裝了特殊設計的發動機，擁有24個獨立控制的小型推進器，也就是有24個小噴嘴。它們將在太空中巧妙協調，促使推力最大化，并輔助第二級再入時穩定減速著陸。而且，“新星”第二級采用液氫冷卻隔熱大底，低溫液氫流經管路時吸熱降溫，有助于緩解燒蝕，減輕檢修負擔，提升復用周轉效率。

今年，中國商業火箭有望“集體爆發”。長征系列及快舟、捷龍等火箭將不斷拓展商業發射市場。新型5米級直徑商業火箭以及“谷神星二號”“致航一號”“天龍三號”“力箭二號”“智神星一號”“雙曲線三號”“星云一號”“躍遷一號”等民營商業火箭正在籌備首飛，部分型號未來將施展不同技術手段，回收第一級。

值得關注的是，今年海南商業航天發射場預計會進行20～30次發射，將與其他發射場攜手提升中國進入空間的能力。美國、歐洲、印度等一系列中小型商業火箭同樣“躍躍欲試”，有可能促使今年全球航天發射次數再創新高，進入火箭運力極大豐富的新時期。

▲ 美國中子號火箭打開整流罩效果圖

近地軌道迎精彩

今年，近地軌道商業航天活動將呈現“多線并行”態勢：大型星座加速組網，新技術飛行器積極探索新用途，商業空間站初現曙光……各方均在努力加速新技術成熟，拓展市場。

隨著V3版“星艦”加緊推進，數萬顆V3版星鏈衛星部署也被提上日程。每顆V3版星鏈衛星重達2噸，設計支持下載速度1泰比特/秒、上傳速度160～200吉比特/秒，將為更廣闊區域提供更穩定的高度互聯網通信。另外，15000顆特殊的星鏈衛星將陸續入軌，直連手機，支持用戶享受更便利的移動寬帶服務。

星鏈星座的全球活躍用戶已逼近千萬大關，盈利頗豐，刺激多國競爭者積極追趕。今年，中國、美國、加拿大、歐洲的諸多商業星座將加速組網。有的期望部署成千上萬顆衛星，直面星鏈星座競爭。有的瞄準移動寬帶通信、對地遙感、高精度導航、空間感知等細分市場，憑借數十顆或數百顆衛星，吸引特殊客戶。

事實上，商業衛星的技術含量不斷提高。以波音公司研制的寬帶全球衛星-11為例，采用3D打印增材制造、快速成型、敏捷開發技術，顯著壓縮了研制周期，又配備了新型抗干擾載荷。它有望為各服務區域分別提供優化服務，借助全新加密技術，在復雜干擾環境中不間斷通信，頗受高端商務和防務領域客戶期待。

近地軌道乃至地月空間的多功能飛行器將是今年國外商業航天的重點技術突破方向。美國企業將在地球靜止軌道上測試新一代軌道延壽飛行器。該飛行器可攜帶最多12個任務擴展艙，將通過2部機械臂將1個任務拓展艙安裝到客戶衛星上，開展在軌檢修，延長客戶衛星工作壽命。此外，日本、歐洲企業規劃開展太空垃圾清理、“太空加油”等在軌服務測試，今年有望部署多個試驗飛行器。

太空環境孕育著制藥、材料科學、生物實驗的新機遇。美國瓦爾達航天工業公司計劃于3月發射W-6返回艙，繼續開展太空制藥和高超聲速導航控制研究。中國多家商業航天企業積極組織運營貨運飛船和返回式衛星，規劃組合式空間實驗平臺，支持長期在軌載荷測試和儲存服務。

今年，商業載人航天期待“重頭戲”。其中，國際空間站將于4月再次迎來波音公司的星際線飛船。只不過，這將是一次無人貨運任務，主要目的是為波音公司挽回名譽并彌補技術短板，以免連鎖波及更多航天業務。同理，追夢者貨運航天飛機也將克服諸多挑戰，爭取在今年入軌。

隨著國際空間站“老態龍鐘”，美國近地軌道商業空間站計劃已是刻不容緩。瓦斯特航天公司的港灣1號單艙空間站準備擔當“探路先鋒”，可提供45立方米增壓空間、1.1米直徑觀景舷窗以及基于星鏈星座的激光通信，支持首批4名航天員在軌工作14天，并嘗試延長到30天左右。后續，隨著“星艦”、升級型“新格倫”發展成熟，多方合作的數個商業空間站蓄勢待發。

通過應用商業航天模式，中國輕舟貨運飛船和昊龍貨運航天飛機空間站今年有望首飛，助力中國空間站貨運補給更便利、運營更高效。

▲ 港灣1號空間站對接載人龍飛船效果圖

深空賺錢未雨綢繆

隨著商業航天蓬勃發展，深空探測任務被視為新的盈利增長點，今年多個航天器準備出征。

在月球探測領域，藍色起源公司的藍月亮Mk1貨運著陸器即將首飛，設計能向月面投送3噸有效載荷，有望刷新世界航天紀錄，還將為載人登月艙驗證技術，對SpaceX公司的大訂單“虎視眈眈”。

文圖瑞太空實驗室公司的FLIP月球車有望搭乘航天機器人技術公司的獅鷲號著陸器落月，計劃測試適用于月球南極的垂直優化太陽翼電池。這輛總重約450公斤、有效載荷能力約60公斤的月球車，其實是一款樣車，真正的大家伙是總重超過2噸、有效載荷能力1.5噸的FLEX月球車，未來有望由“星艦”送往月球南極。

螢火蟲航空航天公司的藍色幽靈著陸器將嘗試第二次著陸月面，并部署阿聯酋月球車和美國月背低頻射電望遠鏡。值得一提的是，該公司研發的軌道飛行器將負責靈活部署著陸器和歐空局的月球軌道器，有望在月球、火星任務中施展更多本領。

直覺機器公司將第三次部署新星-C著陸器，獲取月球地質、電磁輻射等信息，驗證地月空間導航技術。

太空采礦被視為深空資源開發的未來產業，一些商業航天公司已籌劃布局。例如，宇宙鍛造公司的探測器計劃隨新星-C著陸器一起發射，使用光譜儀掃描勘測小行星，甚至嘗試利用磁鐵裝置吸附式著陸小行星。該公司的近地軌道衛星已成功運作上千攝氏度的“熔爐”，測試太空冶煉技術。

在行星探測領域，一些商業航天計劃也令人期待。比如，多家美國公司規劃建設火星通信中繼星座，試驗星已在研制。再比如，火箭實驗室公司研制的“金星生命探索者”正在加緊測試，今年有望開展所謂“首次私人深空探測任務”。

來源/《中國航天報·飛天科普周刊》

文/張晨

編輯/高辰 馬驍

審核/楊建 楊蕾

監制/索阿娣

本文轉載自公眾微信號：中國航天報

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