文/遲惑

▲ 獵鷹9 號火箭高居發(fā)射數(shù)量榜首

2021 年是全球航天從疫情當中復蘇的年頭。除了印度之外，多數(shù)國家的航天發(fā)射活動都已經恢復，這一年還發(fā)射了一些重要的型號。讓人高興的是，本年度的航天活動沒有出現(xiàn)什么災難性事件，和新冠肺炎疫情造成的巨大破壞形成了鮮明對比，也算是在疫情的陰霾下，給人類帶來了一縷陽光吧！

2021 年的航天發(fā)射，中國和美國均超過50 次，繼續(xù)遙遙領先。排在第三名的是俄羅斯。新西蘭、歐洲、日本、印度、韓國、伊朗等其余航天國家的發(fā)射只有個位數(shù)。因前文已對中國航天2021 年發(fā)展做了專門概括，本文不再詳述。

如果討論具體火箭發(fā)射數(shù)量，那么“獵鷹9 號”高居榜首，緊隨其后的是聯(lián)盟火箭，其他火箭型號的發(fā)射都在個位數(shù)。

從衛(wèi)星來說，發(fā)射規(guī)模最大的依然是“星鏈”，全年一共實施了7 次發(fā)射，入軌數(shù)量達到1012 顆。一網(wǎng)衛(wèi)星實施了8 次發(fā)射，入軌288 顆，位居第二。其他型號的衛(wèi)星發(fā)射都遠遠不如這兩個星座的規(guī)模大。

本年度涉及載人航天的發(fā)射活動很幸運地都取得了成功。其中，中國分別發(fā)射了空間站核心艙、兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。美國太空探索技術公司發(fā)射了兩艘貨運飛船、兩艘國際空間站對接飛船、一艘純商業(yè)旅游飛船，諾·格公司發(fā)射了兩艘貨運飛船。俄羅斯發(fā)射了兩艘載人飛船，三艘貨運飛船和兩個國際空間站艙段。

▲ “龍”貨運飛船準備與國際空間站對接

火箭發(fā)射：有些事故 無大礙

2021 年度的航天活動總體來說比較幸運，沒有發(fā)生什么災難性的重大事故。全年雖然有8 次發(fā)射失敗，但影響都很有限。

“世界”號功敗垂成

10 月21 日，韓國“世界”號火箭差一點點未能把衛(wèi)星送入軌道，功虧一簣。這是韓國真正意義上自行研制的火箭。人們一度非常關心75 噸推力的一級和二級火箭發(fā)動機KRE-075，擔心它是不是能順利工作。韓國航天科研部門也是這樣想的，甚至還專門為它研制了一枚實驗火箭。事實證明，他們的謹小慎微沒有錯，KRE-075 順利完成了自己的推進任務。但問題卻出在第三級火箭發(fā)動機上，這臺推力只有7 噸的KRE-007 發(fā)動機沒有完成498 秒的推進任務，在第475 秒就罷工了。按照韓國方面此前公布的有關數(shù)據(jù)，對KRE-007 發(fā)動機的考核似乎有點不夠，沒有實施過超過498 秒的持續(xù)燃燒試驗，可能問題就出在這里吧。但總體來說，已經距離成功很近了。

本年度“最小”失敗

美國螢火蟲公司的阿爾法火箭是一種比電子號火箭略大一點的型號，高度為29.75 米，直徑1.8 米。它采用液氧甲烷燃料，一級采用4 臺“金甲蟲”發(fā)動機，總推力734 千牛；二級采用“閃電”發(fā)動機，推力67 千牛。按設計，這種火箭可以把1 噸載荷送入630 千米的低軌道，或者500 千米太陽同步軌道，每次飛行大概收費1500 萬美元。想法很好，但是出師不利。美國東部時間9 月2 日21 時59 分，“阿爾法”在加州范登堡太空軍基地點火起飛，僅僅過了1 分47 秒，第一級就發(fā)生了故障，火箭并沒有超過音速。而按照設計，起飛后40 秒就應該超過音速。到了2 分18 秒的時候，控制員表示，火箭總算超過音速了。然而，幾秒鐘后火箭就失去了控制，大概在起飛后2 分29 秒爆炸，為我們貢獻了2021 年度航天發(fā)射最慘烈的一張照片。

本年度“最大”失敗

8 月11 日，印度空間研究組織的GSLV F10 火箭發(fā)射失敗。當時火箭運載的是印度第一顆靜止軌道遙感衛(wèi)星EOS3。這顆衛(wèi)星原本打算在1 月發(fā)射，但是不斷推遲，先后考慮過3 月、4 月、5 月發(fā)射，但一直未能實現(xiàn)。結果到了8 月，發(fā)射還是失敗了。這也是本年度唯一一次大型火箭發(fā)射失敗。

火箭起飛后，一級、助推器和二級火箭都工作正常。但5 分鐘后，低溫上面級沒有能夠點火，火箭失去了控制。EOS03 是一顆重達2268 千克的衛(wèi)星，按照原計劃，它可以在地球靜止軌道上獲取分辨率為42 米的可見光圖像，每半小時拍攝一次整個印度次大陸。如果拍攝小范圍地表，可以把時間分辨率提高到5 分鐘。

另外，中國快舟火箭發(fā)射失敗一次，中國民營企業(yè)研制的雙曲線1 火箭遭遇了兩次發(fā)射失敗。伊朗也發(fā)射了一次衛(wèi)星，但是遭到失敗。

2021 年最勵志故事

2021 年度最勵志的故事，可能就是美國阿斯特拉公司的火箭發(fā)射。經過3 次失敗之后，阿斯特拉公司的第7 枚火箭終于成功入軌。

第七枚和3 次失敗之間似乎并不能形成對應關系。這是因為，該公司的前兩枚火箭僅僅是用來測試發(fā)動機和測控系統(tǒng)的，并沒有入軌的打算。從第三枚火箭開始，阿斯特拉公司才瞄準了低軌道發(fā)射。但第三枚火箭壓根沒點火就出事故損毀了，后面3 次發(fā)射也是屢戰(zhàn)屢敗。

2021 年11 月19 日，編號為“火箭3.3”（或LV0007）的阿斯特拉火箭從阿拉斯加州科迪亞克島的太平洋航天港起飛。這枚高13.1 米、直徑1.3米的小型火箭向正南偏東方向飛行，進入太平洋上空。

火箭的兩級發(fā)動機工作正常，在發(fā)射后近9 分鐘的截止時間內達到了7.61 千米/秒以上的速度，進入438×507 千米的軌道，傾角為86 度?；鸺龥]有攜帶載荷，但是為美國航天軍攜帶了一枚模擬有效載荷，所以這次試飛獲得STP-27AD2的軍用編號。此外，阿斯特拉火箭的一個突出特點就是快速響應，整個發(fā)射現(xiàn)場團隊一共只有5 人。

阿斯特拉公司成立于2016 年，這家公司用5 年時間就可以把火箭送入軌道，比太空探索技術公司還快。太空探索技術公司從公司成立到火箭入軌，用了6 年時間。所以，阿斯特拉公司的成績看起來還是有價值的。當然，失敗了3 次還能得到美國軍方的全力支持，可見這家企業(yè)的背景十分深厚，絕不是什么白手起家。

阿斯特拉公司官員表示，他們希望最終能實現(xiàn)每天發(fā)射一次，滿足美國軍方、商業(yè)公司和科學機構的需求。

阿斯特拉公司的基本流程是這樣的：公司的裝備線位于加利福尼亞州的阿拉米達，火箭完工之后，裝上平板卡車，長途跋涉，前往軍方指定的發(fā)射場。整個發(fā)射團隊僅10 人左右。

阿斯特拉公司的第一枚入軌火箭“火箭3.0”，原計劃于2020 年2 月發(fā)射，但一再延遲，并且在一次事故中被毀。

2020 年9 月11 日，“火箭3.1”嘗試發(fā)射，在起飛30 秒后由于導航系統(tǒng)問題導致火箭偏離軌道而被迫自毀。

2020 年12 月15 日，阿斯特拉公司發(fā)射“火箭3.2”，在差一點就達到第一宇宙速度的時候，上面級發(fā)動機卻關機了，發(fā)射再次失敗。

2021 年8 月28 日，阿斯特拉“火箭3.3”發(fā)射時，第一級5 個發(fā)動機之一提前關閉而中斷，推力損失導致火箭在發(fā)射臺上來回搖擺，然而居然起飛了。但是兩分半鐘后，控制員認定它不可能入軌，于是發(fā)出了自毀指令。

所以，LV0007 任務的成功，真的可以叫做來之不易。

最會起名的公司延續(xù)傳統(tǒng)

火箭實驗室公司2021 年繼承了優(yōu)良傳統(tǒng)，繼續(xù)在飛行任務的起名上一騎絕塵，創(chuàng)意水平遠超世界其他火箭商。

2021 年1 月20 日，電子號火箭發(fā)射德國OHB 集團小型GMS-T 通信衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星“將啟用特定頻率，以支持未來的軌道服務”。該衛(wèi)星的發(fā)射原本計劃在1 月16 日進行，因為傳感器問題而推遲。本次發(fā)射被命名為“又離開地殼啦”。

2021 年3 月22 日，電子號火箭發(fā)射了7 顆小衛(wèi)星，包括美國黑天公司的一顆可見光對地觀測衛(wèi)星，新南威爾士大學和澳大利亞空軍合作的M2立方星等。本次發(fā)射的綽號是“它們飛得好快啊”。

2021 年5 月15 日，電子號火箭為黑天公司發(fā)射兩顆小型可見光對地觀測衛(wèi)星。這次飛行的綽號是“腳趾都跑丟了”。雖然幽默，但是一語成讖，火箭第二級工作異常，墜入了南太平洋?；鸺龑嶒炇夜境晒厥樟说谝患?，聊以自慰。

2021 年11 月17 日，電子號火箭再次為黑天公司發(fā)射遙感衛(wèi)星，這次算是順利入軌。因為5 月份的故障歸零，這次飛行從8 月底推遲到9 月，然后推遲到10 月，在11 月終于成行。可能是為了討個口彩，這次飛行綽號是“一見鐘情”。

未來，火箭實驗室公司打算逐步實現(xiàn)更高的發(fā)射頻率，甚至做到一個星期發(fā)射一次。這讓人非常擔心，他們的創(chuàng)意師有沒有那個能力，隔幾天就編出一個讓人捧腹大笑的名字來。

本年度還有一次電子號火箭的發(fā)射就沒有綽號。7 月29 日，電子號火箭為美國太空軍發(fā)射一次空間技術試驗任務，據(jù)說搭載了一顆空間天氣研究衛(wèi)星。這或許是因為用戶太嚴肅了吧。

▲ 豎立在發(fā)射臺上的阿斯特拉火箭

▲ 電子號火箭為黑天公司發(fā)射兩顆小型可見光對地觀測衛(wèi)星失敗，這次飛行的綽號是“腳趾都跑丟了”

衛(wèi)星行業(yè)：波瀾不驚中有“意外”

▲ 安裝在野外的星鏈衛(wèi)星天線

▲ 太空中的一網(wǎng)衛(wèi)星藝術想像圖

2021 年的衛(wèi)星行業(yè)波瀾不驚。作為業(yè)界熱門的低軌道寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座正在部署當中，其中包括美國太空探索技術公司的“星鏈”、英國一網(wǎng)公司的“一網(wǎng)”，以及加拿大電信衛(wèi)星公司的“光速”。這些星座都在不斷取得細分領域的技術進展和商業(yè)進展?！靶擎湣边€公開了用戶終端，引發(fā)了一場討論。但是這些討論基本上都還限制在專業(yè)領域之內。或許，這是因為上述星座都還沒有開通業(yè)務，沒有用戶評測。估計對低軌互聯(lián)網(wǎng)星座的關注和評測高潮，會出現(xiàn)在“星鏈”和“一網(wǎng)”部署完成之后。

2021 年，還有兩個大型星座進入計劃，分別是貝索斯的柯伊伯星座和美國阿斯特拉公司的低軌道星座。其中阿斯特拉公司的星座野心最大，這家公司不過是剛剛發(fā)射成功一次而已，但已經向美國政府申請建立一個12000 顆小衛(wèi)星的星座。

星鏈與一網(wǎng)加速建設

到了2021 年，頻繁發(fā)射已經不能成為“星鏈”上新聞頭條的理由了。人們更關心的是，這個星座到底好用不好用。這一年，“星鏈”最大的新聞，應該就是公布了新的用戶天線。

應該說，當這副天線第一次亮相的時候，人們有點大失所望。因為天線外觀看起來就是傳統(tǒng)的碟型反射面。不過隨著細節(jié)的披露，人們紛紛承認，自己看走眼了。這是一部長得像碟形天線的相控陣天線，而且結構異常復雜。2020 年的天線是23 英寸直徑的圓盤。2021 年，“星鏈”系統(tǒng)發(fā)布了一種12 英寸寬、19 英寸長的新天線，安裝使用更加容易了。至于新天線的價格，大概不到300 美元。

在馬斯克聲望加持和歐美市場特點的共同作用下，如今“星鏈”已經在全球擁有了超過14 萬用戶，還有75 萬用戶正在申請。他會不會在衛(wèi)星通信市場重現(xiàn)特斯拉奇跡，看來是很樂觀的。

▲ 準備釋放的星鏈衛(wèi)星

一網(wǎng)星座的2021 年還算四平八穩(wěn)，不但星座在持續(xù)部署，而且配套商們正在積極研制通信終端。一網(wǎng)公司還拿下了一些重要的軍方和政府用戶。對一個在2020 年陷入破產保護的企業(yè)來說，四平八穩(wěn)就是最大的成績了。因此，一網(wǎng)公司現(xiàn)任總裁內爾·馬斯特森被著名的《空間新聞》雜志評為年度人物。按照媒體說法，這位馬斯特森原本是媒體集團湯姆森-路透的首席財務官，在那里干了20 年，從來沒有宇航產業(yè)的經驗。作為外來的和尚，馬斯特森在2020 年11 月以后，努力克服疫情帶來的影響，積極推進發(fā)射計劃，為2022 年實現(xiàn)全球業(yè)務初步開通奠定了基礎。馬斯特森還引入了不少戰(zhàn)略投資者，包括韓國的韓華集團、歐洲通信衛(wèi)星公司等等。在他的努力下，一網(wǎng)公司籌集的資金，比完成星座需要的總投資還多了5 億美元，真的是功不可沒。

俄羅斯的反衛(wèi)星試驗

2021 年11 月15 日，俄羅斯實施了一次反衛(wèi)星試驗。蘇聯(lián)時代就已經掌握了反衛(wèi)星技術，但是冷戰(zhàn)結束之后，俄羅斯在高技術領域長期停滯不前。雖然俄羅斯歷屆領導人都非常重視空天對抗能力發(fā)展，無奈國力有限，難以投入足夠的資金來繼續(xù)開發(fā)和提升對抗手段。普京時代，俄羅斯經濟情況有所改善，經過堅持不懈的投入，俄羅斯空間對抗能力總算有所回升。其中當然也包括反衛(wèi)星能力。

從2020 年開始，俄羅斯公開展示新一代A-235 反導系統(tǒng)。人們都知道，反導的導彈，也能用來反衛(wèi)星，而且反衛(wèi)星的難度要更小一點。因為衛(wèi)星的軌道比較固定，預測比較容易，時間上也更從容一點。俄羅斯不缺少各種老款彈道導彈，隨便找一發(fā)來測試A-235 非常容易。可從來沒有人想到，俄羅斯還是要用反衛(wèi)星的方式，來驗證一下A-235 的性能。

A-235 的導彈武器系統(tǒng)被稱為PL-19 Nudol。根據(jù)美國方面提供的數(shù)據(jù)，在過去8 年里，Nudol 至少發(fā)射了10 次，其中8 次成功。Nudol是一種機動式導彈，它的發(fā)射器可以用卡車頭拖著行軍，接到命令之后立刻停車發(fā)射。在2021 年11 月15 日實驗之前，俄羅斯宣布，在普列謝茨克基地上空臨時禁止航空飛行。這是常見的導彈試驗或者宇航發(fā)射管制措施，防止有飛行器誤入試驗區(qū)域而產生危險。但是，這種通報一般不說明發(fā)射的具體內容，外界也并不知道。

導彈發(fā)射后不久，美國航天軍的太空籬笆雷達發(fā)現(xiàn)，蘇聯(lián)時期發(fā)射的一顆軍用衛(wèi)星“宇宙1408”狀態(tài)異常。這顆衛(wèi)星是在1982 年發(fā)射的，如今早就變成僵尸了。在反衛(wèi)星實驗之前，它飛行在高度大約480 千米、傾角82度的軌道上。美國雷達發(fā)現(xiàn)，“宇宙1408”原來位置上突然多出了好幾個物體，而且一部分新增物體的高度超過了“宇宙1408”。很顯然，這是被地面直接上升式反衛(wèi)星導彈攻擊了，而且是從下往上挨了一下。美國方面確認事態(tài)后，太空軍、美國宇航局、國務院采取一致口徑，指責俄羅斯破壞了低軌道空間環(huán)境。

美國太空軍詹姆斯·迪金森上將說，已經觀察到1500 個碎片出現(xiàn)?？紤]到地面雷達的分辨率是有極限的，可能還有更多、更小的碎片沒有被觀察到。迪金森認為“可能產生數(shù)十萬塊較小的軌道碎片”。

從某種意義上說，這樣的指責不是沒有道理的。在俄羅斯反衛(wèi)星試驗的軌道下面，在400 千米高度，運行著國際空間站和中國空間站。當然，兩個空間站的軌道傾角大約都是42度，因此“數(shù)十萬塊碎片”和空間站相撞的可能性不大。即便如此，國際空間站的航天員還是采取了緊急避險行動。當時站內有7 名航天員，其中還有俄羅斯人。他們趕緊逃到了飛船里，防止電影《地心引力》那種情況的發(fā)生。雖然后續(xù)事態(tài)有驚無險，但也把他們嚇了一跳。

這么嚇人的舉動發(fā)生在俄羅斯這個航天老牌強國身上，讓人匪夷所思。著名的俄羅斯分析人士帕維爾·波德維格稱，可能是官僚主義的惰性導致了這么無厘頭的決策。他說，“以任何合理的決策體系，我都不認為這種事情會發(fā)生?！彼?，可能是研制單位自說自話地搞了一次試驗，俄羅斯政府有關部門也沒有仔細考慮后果，就批準放行了。

俄軍方在一份聲明中表示，國防部成功地進行了一項試驗，擊中自1982 年以來一直在軌道上的“宇宙1408”。聲明稱，有關試驗沒有帶來危險?！懊绹_切地知道，按照試驗時間和軌道參數(shù)，所產生的碎片沒有也不會對軌道站、航天器和空間活動構成威脅?！?/p>

載人航天：更新設備驚魂不斷

目前的國際空間站已經垂垂老矣。不但如此，因為俄羅斯與西方在政治上的不和，這個偉大的空間設施前途暗淡。2021 年，國際空間站先后3 次發(fā)生比較大的不正常事件，首先是新型太陽電池安裝不順利，然后是俄羅斯實驗艙和空間站“頂?！?，最后就是反衛(wèi)星事件驚魂。更麻煩的問題是，今后的空間站該怎么辦。

換個電池也麻煩

2021 年6 月中旬，科研人員打算為國際空間站更換全新的柔性太陽能電池。這種太陽能電池和中國空間站使用的是同一種類型。它在發(fā)射的時候可以收納成一個細長的圓筒，入軌展開后可以達到非常大的面積，又輕又薄。國際空間站的老款太陽能電池已經運行了20 多年時間，發(fā)電能力正在退化，已經不能支撐站上的生活與試驗，所以更換勢在必行。

6 月16 日，歐空局航天員托馬斯·佩斯凱特和美國宇航局航天員謝恩·金布羅穿上航天服爬出艙外，打算在主桁架的最左端安裝一個新型太陽能電池陣列iROSA。

國際空間站總共有8 副太陽能陣列，桁架每側4 個，總共可以提供120 千瓦的電力。2000 年投入使用的兩個P6 陣列工作時間最長，它負責為2B 和4B 通道供電。這次太空行走需要安裝的iROSA 就是替換其中之一。

兩人用手傳遞著iROSA 卷，但是傳到一半，金布羅發(fā)現(xiàn)自己的宇航服數(shù)據(jù)顯示出狀況了。太空里沒有什么可以不在乎，金布羅只能回到氣閘艙里，用數(shù)據(jù)電纜重置了電腦，恢復正常之后再次出艙。經過一番努力，兩人總算把iROSA 裝到了基座上。然而，或許是因為舊的太陽能電池還沒有拆除，新的iROSA 無法展開。這時，兩人在艙外已經停留了7 個多小時，體力耗盡，只得回到氣閘艙里。

▲ 展開后的新型太陽能電池陣列iROSA

4 天以后，兩人再次出艙。經過一番苦戰(zhàn)，總算找到辦法展開了iROSA。和老款的太陽電池相比，iROSA 更窄更短。所以，兩人設法找到一個安裝位置，讓iROSA 重疊在老電池上，呈10 度的夾角。這樣，iROSA 就把老電池遮擋了一大片。但是iROSA 的發(fā)電效率更高一些，所以新老電池聯(lián)合發(fā)電，發(fā)電功率還有所提高，就是看起來有點累贅。

這次成功讓兩人有了信心，6 月25 日，兩人爬到桁架左側，在對面又裝了一副iROSA。

之后的一次太陽電池安裝在9 月份，執(zhí)行任務的是日本航天員星出明彥和法國航天員托馬斯·佩斯凱特。這次他們在桁架的右側裝了3 副iROSA，兩人在艙外干了6 個多小時，總算完成任務。

說到這里，人們可能覺得奇怪，為什么兩邊的iROSA 數(shù)量不一樣呢？按照美國宇航局的計劃，到2023 年才把第六副iROSA 裝到左側，達成平衡。

自己和自己頂牛

2021 年度俄羅斯為國際空間站提供了兩個新的艙段，分別是“科學”艙和新“碼頭”節(jié)點艙?！翱茖W”艙先上天，“碼頭”艙后上天?！按a頭”艙的飛行比較順利，但是“科學”艙卻給空間站帶來了史無前例的大麻煩。

▲ 完成對接后的“科學”艙

在國際空間站上，原本對接著一個叫做“碼頭”的艙段，我們叫它舊“碼頭”，它是在2001 年發(fā)射上天，對接在“星辰”核心艙上的?！按a頭”艙支持了52 次太空行走，并作為俄羅斯聯(lián)盟號和進步號飛船的對接口，供航天員和貨物進出空間站。2009 年，俄羅斯又發(fā)射了一個Poisik 艙，設計與“碼頭”相似，目前仍在服役。

不過，“碼頭”艙肯定是陽壽已盡。7 月26 日，“碼頭”艙作為國際空間站的節(jié)點艙和氣閘艙，在服務了近20年之后，被一艘進步貨運飛船拖著離開空間站，返回大氣層燒毀。

把一個如此重要的艙段從空間站上分離，不是直接關上艙門脫鉤那么簡單。6 月2 日，俄羅斯航天員奧列格·諾維茨基和彼得·杜布羅夫進行了一次艙外行走，他們重置與“碼頭”艙相連的可伸縮天線，還拔掉了天線電纜。

“碼頭”艙墜落的碎片掉進了新西蘭和智利之間的南太平洋偏遠地區(qū)，算是有始有終。

舊的節(jié)點艙離開后，還不能把新的艙段直接對接上去。地面團隊用加拿大臂上的攝像頭，檢查了“星辰”艙上面向地球的對接端口，歷時7小時，確保對接機構上沒有碎片或障礙物。因為“碼頭”艙對接到這個口上以后，在20年的時間里沒有動過地方。

取代“碼頭”對接在這個口上的，并不是另外一個節(jié)點艙，而是“科學”艙?！翱茖W”艙最早是俄羅斯功能貨艙“曙光”的備份。俄羅斯在2004 年表示，既然“曙光”工作正常，那就把“科學”艙改成實驗室艙。按照計劃，“科學”艙應該在2007 年發(fā)射，但一直沒有等來機會。2013 年，俄羅斯能源集團在例行檢查中，還發(fā)現(xiàn)它的推進系統(tǒng)有毛病，于是退回制造商赫魯尼切夫科研生產聯(lián)合體。目前還不知道，2013 年發(fā)現(xiàn)的這處毛病和今年的故障是不是有關。

“科學”艙發(fā)射之后就出了問題，推進系統(tǒng)工作不太正常。經過幾天搶修，“科學”艙總算爬到了國際空間站的軌道上，成功地與“星辰”艙對接。但3小時后，“科學”艙發(fā)生異常，軟件錯誤導致“科學”艙的推力器意外地噴射起來，讓空間站的姿態(tài)大幅度失控。等到航天員發(fā)現(xiàn)問題時，空間站已經歪得很厲害了。

為了把姿態(tài)調整回來，“星辰”艙只能啟動自己的推力器，試圖抵消“科學”艙的推力。然后“進步”號飛船的推力器也加入了進來，以提供更大的糾正力量。

美國宇航局的飛行任務負責人澤布隆·斯科維爾后來在推特上說，這種糾正的過程，看起來就是“科學”艙和“星辰”兩個艙段的推力器之間的“武力對抗”?？紤]到艙段的方向和推力器的推力，“國際空間站是帶了一把刀去參加槍戰(zhàn)”。

雖然國際空間站嚴重偏離了正常姿態(tài)，但人們最終贏得了“原力之戰(zhàn)”，回到了正確軌道和姿態(tài)上。根據(jù)事后測算，空間站一共反轉了540 度，沒錯，整整一圈半。如果這不是發(fā)生在宇宙里而是發(fā)生在大海上，整個設施已經倒扣在水里了。

但是不管怎么說，“科學”艙算是平安無事了。9 月3 日，兩位俄羅斯航天員出艙行走，把“科學”艙和國際空間站的電網(wǎng)連接在一起，插好8 根電纜，這樣，“科學”艙就可以用上太陽能電池的電力了。這些工作用去了兩位航天員7 小時54 分鐘的時間，氧氣和體力都已經耗盡。按計劃，還需要在“科學”艙外安裝兩個太空行走扶手，扔掉不再需要的電纜卷軸，不過這兩個任務只能取消了，以后再說。

替代“碼頭”艙的，是發(fā)射于11月25 日的新“碼頭”艙。它的飛行過程沒有出什么紕漏，也算是讓國際空間站終于安全地過完了2021 年吧。

歐洲機械臂

“科學”艙的到來，不但為國際空間站提供了新的科學設備安裝空間，還帶來了新的氧氣生成系統(tǒng)、新的廁所，還為空間站上的俄羅斯成員帶來了一個新的睡眠空間。當然，“科學”艙最重要的任務之一，是攜帶歐洲機械臂。這個機械臂也是在地面上等了很久，才迎來了上天的機會。

歐洲機械臂長約10 米，質量約為620 千克，由7 個關節(jié)、2 段手臂和兩套末端效應器構成。和“加拿大臂2”以及中國機械臂一樣，歐洲機械臂采用了兩端對稱設計，兩段手臂兩端各有一個完整的3 自由度腕部和末端效應器，讓歐洲機械臂可以在空間站的基點之間爬行。它主要用于俄羅斯艙段部分外掛設備的在軌裝配，如安裝隔熱板、拓展氣閘艙，并開展其他艙外服務，這些輔助功能將降低航天員在太空行走時的難度。

歐洲機械臂由輕質的鋁和碳纖維構成，能夠移動和安裝約8000 千克的組件。末端定位精度可達5 毫米。航天員能夠從“科學”艙內部實時控制手臂，或者對其進行預編程以自主執(zhí)行任務。手臂的中間還有一個內置的中控計算機，太空行走過程中的航天員可以通過設備輸入指令。機械臂還加裝了腳限位器用來擴展航天員的出艙活動范圍，輔助加成提高太空行走的工作效率。

▲ 歐洲機械臂藝術想像圖

深空探測：什么都想去看看

▲ 阿聯(lián)酋的希望號火星探測器

▲ 毅力號火星車和機智號火星直升機合影

2021 年度在深空探索領域的一項重大成就，就是中國、美國、阿聯(lián)酋3 顆探測器同時抵達火星并開展探測活動。此外，兩次有關小行星探測的任務以及詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的發(fā)射，也是這一年中深空探測的亮點。

三國探測器同時抵達火星

2021 年有一個非常感人的場景，那就是中國、美國和阿拉伯聯(lián)合酋長國的火星探測器同時抵達這顆紅色星球，開展了深入的探測。中國的祝融號和美國的毅力號火星車先后成功著陸，這是有史以來首次有兩個國家同時實施火星著陸任務，并且全都取得成功。

“毅力號”的成功著陸為人類的首次火星采樣返回奠定了一個良好的基礎。但是實際上“毅力號”的采樣活動并沒有那么順利?！耙懔μ枴辈捎昧艘环N非常巧妙的采樣機構，可以采集10 厘米左右的巖石或者泥土樣本，然后用一個偏心機構把它從巖石上掰下來。這個機構在地球上經過了反復的實驗，按理說應該是萬無一失。但讓人意想不到的是，2021 年8 月7日，“毅力號”在火星上的首次采樣卻沒有取得成功，直到9 月6 日才成功采集到了第一個巖石樣本。此外，“毅力號”還創(chuàng)造了人類的另外一項紀錄，那就是把一個空前沉重的設備降落到了火星表面。

▲ 毅力號火星車

▲ “露西”探測小行星的想象圖

在“毅力號”采樣之前，美國宇航局還完成了另一項人類首次。2021年4 月19 日，美國宇航局的機智號小直升機成功完成了人類在其他星球上的首次有動力飛行，在火星表面完成了短時懸停。“機智號”的重量只有1.8千克，屬于一項技術驗證任務，將來可能為火星探測提供更多維度。在完成4 次飛行后，4 月30 日，“機智號”從技術驗證轉向與“毅力號”配合工作的考核模式。

阿聯(lián)酋出資的希望號火星探測器是火星“三劍客”當中最缺乏懸念的，因為它的目標是環(huán)繞火星軌道飛行。希望號火星探測器實際上是由美國一所大學研制的，阿聯(lián)酋派出一些本土人士參與了其中部分科研活動。國內外有些分析者認為“希望號”只不過是財大氣粗的阿聯(lián)酋搞的一項科學游戲罷了。不過從另外一個角度來說，他們如果不把這筆錢拿來搞航天科研，或許就會去干一些無聊的事情?；鹦翘綔y這件事如果能引起石油輸出國的興趣和榮譽感，那么或許他們今后就會拿出更多的錢來支持太空探索活動，這對整個人類的科學進步來說，應該還是一件好事吧。

當然看到這一幕，心里最不是滋味的就應該是歐空局了。他們的第二次火星生命漫游車計劃從2018 年一直跳票到2020 年還是沒有發(fā)射成功，因此在2021 年的這段時間，歐空局就只能看著中美火星車在這顆在紅色的土壤上撒歡。至于他們的火星生命漫游車能不能成行，還要看2022 年的時間窗口能不能抓住。考慮到疫情能夠打亂2020 年歐空局的發(fā)射計劃，那么新出現(xiàn)的奧密克戎毒株會不會打亂2022年的計劃，實在是叫人不敢樂觀。

向小行星進發(fā)

2021 年度的深空探測計劃除火星探測器外，小行星探測器也相當吸引眼球。2021 年10 月16 日，美國宇航局用宇宙神5 運載火箭成功將露西小行星探測器發(fā)射升空?！奥段鳌笔堑谝粋€探索特洛伊小行星群的深空任務。它將飛越并對7 個不同的特洛伊小行星進行遙感探索，研究它們的地表地質、表面顏色和組成、地下特征和整體特征、衛(wèi)星和環(huán)?？茖W家們可以據(jù)此破譯太陽系歷史的重要線索，甚至可能向我們揭示地球上有機物質的來源乃至生命的起源。

與“露西”以探測為主的任務不同，本年度另外一個與小行星有關的探測器主要目的則是防御。2021 年11 月24 日，美國宇航局在范登堡太空軍基地用太空探索技術公司的獵鷹9 號火箭，將雙小行星重定向測試（DART）探測器發(fā)射升空。這個探測器的主要任務是進行小行星防御試驗，用來測試對于小型固體近地天體來說，非核動能撞擊產生的偏轉效果，為實際防御小行星積累經驗和技術。按計劃，它將于2022 年9 月27 日7 時14 分以大約6.6 千米/秒的相對速度撞擊迪迪莫斯雙小行星系統(tǒng)中較小的一顆小行星迪莫菲斯，屆時雙小行星系統(tǒng)距離地球只有約1100 萬千米，便于地面設施進行觀測。它還攜帶了一個6U立方星以便獲取撞擊小行星時和撞擊濺射物的圖片。

2021 年的另一項偉大成就，是哈勃空間望遠鏡的接替者詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的發(fā)射升空。因本期雜志有專題探討，這里不再贅述。

商業(yè)航天：你方唱罷我登場

▲ 飛行中的布蘭森

▲ 貝索斯的飛行團隊

2021 年，商業(yè)航天發(fā)展依然呈現(xiàn)強勁勢頭。除了商業(yè)火箭、商業(yè)衛(wèi)星頻頻登場亮相之外，商業(yè)太空旅游也取得了前所未有的突破。

馬斯克與貝索斯的“宮斗”

在整個2021 年，航天界最八卦的事情應該就是馬斯克和貝索斯之間的官司了。這兩個人不僅僅是美國商業(yè)航天界最出風頭的兩個業(yè)界領袖，也是整個美國新技術產業(yè)突破的希望之星。所以，幾乎整個美國，從民間到資本，都把重振美國經濟的希望寄托在倆人身上。

在傳統(tǒng)上，人們往往認為馬斯克更加激進，貝索斯更加穩(wěn)健。但是到了2021 年，至少在航天領域，貝索斯已經明顯落后于馬斯克，差距之大，已經到了讓人尷尬的地步。以至于貝索斯不得不動用法律手段，試圖阻止馬斯克的高歌猛進。但結果卻讓貝索斯丟盡了顏面。

貝索斯進入航天，要追溯到2000年。在這一年，他創(chuàng)立了藍色起源公司，準備在航天領域大干一場。兩年后的2002 年，馬斯克才成立太空探索技術公司。

▲ 馬斯克的“星船

兩年的差距，在航天領域，是不可忽視的。即使按照比較保守的節(jié)奏，兩年時間也足夠把對手甩開一個研制階段了。但是，馬斯克卻表現(xiàn)出了令人驚異的推進速度。到了2021 年，馬斯克已經完成了如下成績：①一種頻繁飛行的成熟大型火箭獵鷹9 號；②一種可重復使用的貨運飛船，“龍”；③一種可以重復使用的載人飛船，“載人龍”；④成熟的第一級火箭回收技術；⑤一種在露天工廠里造出來，并且能飛行的火箭“星船”；⑥一種覆蓋全球的超大規(guī)模低軌道寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座“星鏈”。

那么，貝索斯做到了什么？到目前為止，他打算提供給美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的BE-4 火箭發(fā)動機已經推遲了4 年多。它原本打算在2021 年裝箭首飛，如今發(fā)動機的交付還沒有完成，不過據(jù)說2022 年年初就可以做到。貝索斯在2019 年展示了一種貨運型月球著陸器，但是至今也就是模型而已，沒有任何證據(jù)表明這種飛船進入了正式研制?；蛟S2021 年，貝索斯最風光的事情，就是在8 月份乘坐自己公司研制的新謝潑德亞軌道飛船，抵達太空的邊緣，享受了3 分鐘的失重。貝索斯對這次飛行評價極高，把它形容為商業(yè)航天的一個重大里程碑。但是，在馬斯克的成就面前，貝索斯所做的一切都黯然失色了。

貝索斯既然正面競爭不是馬斯克的對手，自然要想辦法扯扯馬斯克的后腿。根據(jù)統(tǒng)計，貝索斯在過去的一年里起訴馬斯克達23 次之多。如果把起訴書都打印出來，完全可以把馬斯克的辦公室大門都糊上了。其中最有意思的一次訴訟，是在2021 年的8 月，美國宇航局宣布，馬斯克獨吞了“阿爾忒彌斯”月球計劃中的載人月球著陸器研制合同，入賬29.4 億美元。馬斯克將把他著名的不銹鋼大火箭“星船”改造成月球著陸器，藍色起源公司等其他競標廠商空手而歸。

貝索斯當然不能接受如此殘酷的結局，于是立刻發(fā)起訴訟。當然，藍色起源公司不能用“我也要”這種借口來起訴。這家公司的理由是，美國宇航局沒有要求投標人在發(fā)射載人著陸器的每個要素之前，都要進行飛行準備審查（FRR）。太空探索技術公司每一次發(fā)射“星船”之前，都沒搞FRR，但美國宇航局并沒有取消馬斯克的競標資格。言下之意，其他公司如果老老實實搞FRR，那不就耽誤進度了嗎？馬斯克走了一條不公平的捷徑。

對藍色起源的起訴，美國政府問責局說，沒有證據(jù)表明，其他投標人如果知道美國宇航局將放棄FRR 要求，會修改自己提出的方案。不過藍色起源卻反駁，如果它知道這種情況，“會設計和提出一個完全不同的架構，在技術、管理和價格方面有相應的差異”。

這場訴訟的結果是非常復雜的，國會一度打算采取措施，照顧一下貝索斯。藍色起源總部所在的華盛頓州民主黨參議員瑪麗亞·坎特維爾提出，要求美國宇航局授予第二份月球著陸器合同。美國國會還討論了在拜登的新基建計劃中，給貝索斯留100 億美元建造新著陸器，不過并沒有最終落實。

事情拖到2021 年年底，貝索斯終于挨了一記悶棍。2021 年11 月18日，美國聯(lián)邦索賠法院法官理查德·赫特林做出裁決，他說：“法院認為，藍色起源公司沒有實質性的機會獲得合同，這家公司的評估有錯誤。其投標案的定價遠遠高于美國宇航局的可用資金，而且本身也不符合要求。藍色起源公司辯稱，它本應提交一份替代的方案。但法院認為這種所謂方案是自己假設的，沒有記錄支持?！?/p>

這位法官還說：“藍色起源公司沒有證據(jù)表明，美國宇航局的評估或其在采購過程中的行為是任意的、反復無常的或違反法律的。美國宇航局對提案進行了徹底、合理的評估，并且在整個采購過程中的行為沒有違反法律?！?/p>

這份裁決出臺之后，貝索斯決定放棄訴訟。而馬斯克則嘲笑貝索斯，稱他“靠打官司是沒法登上月球的”。

有分析人士表示，這些動作的背后，不僅僅涉及商業(yè)航天，更涉及美國高層次的政治斗爭。因為貝索斯在訴狀被駁回之后，立刻宣布，打算向前總統(tǒng)奧巴馬的基金會捐款一億美元。這筆錢對貝索斯來說不算什么，但很可能關系到美國共和、民主兩黨的勾心斗角。當然，對航天業(yè)者來說，這種爭斗可能是好事，這意味著航天產業(yè)已經呈現(xiàn)出主流產業(yè)的態(tài)勢，成為值得資本集團全力爭搶的對象了。

三次商業(yè)航天飛行

▲ 新謝潑德待飛

2021 年7 月11 日維珍銀河公司創(chuàng)始人理查德·布蘭森搭乘本公司的太空船二號飛行器進行了一次亞軌道飛行?！疤沾枴睊燧d在“白衣騎士”載機的機翼下，從新墨西哥州美洲航天港起飛，到達約13.7 千米的高空后，“太空船二號”脫離載機，點燃了其固液混合火箭發(fā)動機飛向亞軌道空間。發(fā)動機工作約60 秒后，將“太空船二號”送至85.9千米的高度。隨后飛行器滑翔返回，在美洲航天港的跑道上著陸。整個飛行共歷時58 分鐘，失重過程持續(xù)約3 分鐘，乘客們可以看到在漆黑宇宙中的地球。此次飛行由兩名駕駛員操控飛船，座艙內除布蘭森外還有維珍銀河公司的另外3 名員工。

▲ 理查德·布蘭森，維珍銀河創(chuàng)始人

緊隨其后，2021 年7 月20 日美國亞馬遜公司創(chuàng)始人杰夫·貝索斯乘坐新謝潑德號火箭升空，進行藍色起源公司“新謝潑德號”的首次載人飛行。乘員艙在動力飛行段結束后與助推器飛離，飛至107 千米的最大高度，7.5 分鐘后助推器在指定位置實現(xiàn)了有動力首陸。起飛10 分15 秒后，“新謝潑德號”乘員艙借助降落傘安全著陸。本次飛行以全自主方式進行。除了貝索斯本人，還有幾名乘客與他一同進行了這趟亞軌道之旅，包括他的兄弟馬克·貝索斯，83 歲的女飛行員沃利·芬克，以及一位18 歲的付費旅客奧利弗·戴曼。

就在布蘭森和貝索斯兩人相隔9天先后進行亞軌道太空飛行后的兩個月，由億萬富豪艾薩克曼出資的“鼓舞四人組”完成了全球首次全私人、“全平民”載人軌道飛行。2021 年9月16 日，太空探索技術公司的獵鷹9號火箭從卡納維拉爾角將一艘“載人龍”飛船發(fā)射升空。搭乘這艘“載人龍”的除艾薩克曼外另三人分別是女科學家和教育工作者賽安·普羅克特、醫(yī)師助理海莉·阿塞諾和任務專家克里斯托弗·森布羅斯基。艾薩克曼親自擔任指令長。本次飛行共歷時71 小時3 分鐘，飛船返回艙于9 月18 日在佛羅里達州外海濺落。

▲ 鼓舞四人組

這三次商業(yè)航天飛行，將一個新的航天時代的大幕徐徐拉開，讓普通百姓的太空旅行成為可能。據(jù)維珍銀河公司稱，雖然他們的船票已高達每個座位45 萬美元，仍有約600 人預訂了上天飛行的船票，預計還會有更多人訂票。藍色起源公司雖然還沒有公布他們的船票價格，但公司已經在悄悄私下出售后續(xù)飛行的船票，據(jù)他們的老板貝索斯透露，銷售額已接近1 億美元，需求非常旺盛。