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□冉 浩
“天宫”之上有凡人
“不知天上宫阙,今夕是何年”,在千年以前,我们的先人们就对天上之事充满了向往.终于从20世纪开始,人类有了一探苍穹的能力,以苏联的一群太空犬为先导,美苏争霸下的载人航天的序幕拉开了.1961年4月,苏联宇航员加加林成为了第一个进入太空的人,紧随其后,当年5月,美国的艾伦·谢波德也进入了太空……毋庸置疑,在载人航天和空间站技术上,继承了相关技术的俄罗斯人技高一筹,不仅之前拥有多座空间站,并且在后来还建立了规模庞大的“和平号”轨道空间站,乃至在之后由16国建设的国际空间站中也是技术领衔.
因为西方国家的排斥,也许还带着几分鄙视,我国没能成为国际空间站的一员.我们走上了独立发展的道路,开始了以载人航天为目的的“921”工程,并且在2003年将杨利伟送上太空,成为了第三个独立掌握载人航天技术的国家.于是在“coonaut（苏联宇航员）”“astronaut（美国宇航员）”之后,又多了一个英文单词“taikonaut（中国航天员）”……看来,尊敬这种东西,还是要靠自己的实力才能获得.
现在,我们也将目光投在了空间站的建设上,那里拥有失重环境,可以完成很多地球上无法完成的科学实验或特殊制造,也可以进行动植物新品种的培育,同时也使我们拥有了一个天基的制高点,还能够为更远的太空探索提供一个中继节点.
2011年9月,我国第一个空间实验室“天宫一号”升空,11月,它与“神舟八号”无人飞船成功对接,我国也由此成为世界上第三个自主掌握空间交会对接技术的国家.2012年6月,“天宫一号”与“神州九号”载人飞船顺利对接,一年后又与“神州十号”飞船成功对接,我国的空间站技术也开始走向成熟.
目前,“天宫一号”已经退休,我国将在今夏发射第二个空间实验室“天宫二号”并且验证“天舟”货运飞船的性能.在技术成熟后,我国将在2022年前后完成第一个空间站的建设.
建成的空间站将有核心舱、实验I舱、实验II舱共3个舱成“T”字形组成,每舱重约20吨,总量约为60吨,设计寿命为10年.而到2020年,从2013年开始就故障频发的国际空间站已经达到设计寿命,如果它不能继续维持下去,中国的空间站将可能成为太空中唯一的空间站.不过美国宇航局正努力为国际空间站延寿,并批准在此之后以每年30亿美元的代价将其延寿至2024年,而俄罗斯人,挺想在那之后把自己的那几个比较新的太空舱拆出来,另搞一个自己的空间站……也许,那时候我们在太空并不会太孤独吧？
“夸父”逐日梦犹在
“夸父计划”的名字来自于我国的古代神话传说“夸父逐日”,是一项锁定太阳的空间探测项目,又被称为“空间风暴、极光和空间天气探测计划”.
这一计划源自于对日探测的重要意义,空间太阳探测结果能够大大推进人们对太阳的认识.而且太阳是目前唯一一颗可以在包括时间、空间和波段所有参数上都能进行高分辨率观测的恒星,也是目前唯一一颗可以进行局地高能粒子流和物质流探测的恒星,从恒星研究的角度上来讲,具有不可替代的天体物理意义.更何况,太阳是地球生命的能量来源,关乎我们的生存,深刻影响着地球气候的变化,而太阳活动以11年为小周期所产生的剧烈爆发也会严重影响近地空间环境,甚至会使通讯中断、卫星失灵、给地面电力设备和输油管道带来灾害性影响.所以,对太阳的空间探测正受到越来越多的关注.
目前,我国在太阳空间探测上处于明显落后的地位,除2001年初由“神州二号”飞船搭载的旨在观测太阳X射线和γ射线的“空间天文分系统”成功升空外,一直没有进入太空的探测器,更没有专门的探测卫星.2003年,“夸父计划”的概念提出来了,根据最初规划,该计划由3颗卫星组成.夸父A星设置在距地球150万千米的日地连线L1点,也就是第一拉格朗日点上,它能每天24小时面对太阳,观测太阳扰动,和在地球极地轨道上放置的夸父B1星和夸父B2星形成观测网.
但是,从2011年起,“夸父计划”遇到了麻烦,因为这个项目最开始是以国际合作项目的形式提上议事日程的,其中,中国完成夸父A星的研制,夸父B双星则由加拿大的“极区通信与气象卫星计划”承担.但是随着当年加拿大财政紧缩,这一计划未获批准,紧接着,2012年,另一个合作方欧洲航天局也出现了经费紧张,原有的5000万欧元不足以完成双星计划.2013年,该项目转向中俄合作,但随着中俄在火星探测中遇到了麻烦,这一合作计划再次搁浅.
2014年5月,“夸父计划”被暂缓执行,不过这一设计仍然具有领先性,科学家们希望在对方案进行调整后,尽快让“夸父计划”再次活跃起来.
奔向大宇航时代的天然基地
有人曾经指出,如果上帝希望人类走向太空,他会为我们准备一个月亮.月球是人类开启大宇航时代的天然基地,从1969年阿姆斯特朗登月到1972年“阿波罗”计划取消,共有10多位宇航员登上了月球,自此以后再无人类登上月球.
随着太空技术的发展,重返月球的呼声越来越高.2004年,美国提出通过一系列探测在2018年重返月球,欧洲航天局则计划在2024年完成登月；2005年,日本也提出了多个无人月球探测器的计划,也提出了在月球建立基地的构想.我国目前的探月计划是“绕、落、回”三步走,即绕月探测、月面软着陆和探测后回收3个阶段,2020年前,由机器人将月壤采回地球.
2007年10月,我们顺利发射“嫦娥一号”,完成了绕月飞行.2010年10月,“嫦娥二号”不仅实现了环月飞行,而且还顺路造访了一颗小行星,完美收官.2013年12月2日,“嫦娥三号”发射升空,前去完成探测的第二步“落”,而这个探测器里还揣着一只“小兔子”——“玉兔”月球车.2013年12月14日,登陆器在月球虹湾地区实现软着陆,除了设置月基望远镜外,“兔子”也被放出来溜达.我国成为了第三个独立在月球实现软着陆的国家.不过,可能是由于首次进行这样的空间探测,“玉兔”在第二次睡眠之前,出了点控制方面的小故障,但是这“兔子”相当顽强,后来还是“带故障”自主唤醒了.“玉兔”的设计寿命虽然是3个月,但到现在发稿时为止,它还在工作,“兔子”的微博也依然在卖萌中……
现在,“嫦娥三号”的表现优秀到了什么程度呢？它本来还有一个备份星“嫦娥四号”,计划在2015年发射升空,现在看来没有太大的必要了,很可能不再发射,而直接在2017年前后发射“嫦娥五号”,也即是目前嫦娥计划的最后一个环节“回”.它会在之前的各项研究的基础上,再增加一项功能,那就是从登陆地起飞,踏上归程,将收集到的月球样品带回地球进行研究.
目前,虽然我们还没有明确提出载人登月或者建立月球基地的计划,但这在嫦娥计划顺利完成以后,应该是水到渠成的事情.
下一个目标是火星
火星,这是一颗距离我们很近,又和地球有几分相似的红色星球,被古人称为“荧惑星”.火星的质量是地球的1/9,表面积为地球的28%,重力为地球的2/5,有稀薄的大气层,而且尽管表面布满了赤色的沙砾,仍可能有不少水存在.虽然这里的环境相比地球上的沙漠都恶劣了不止一筹,但它仍然是目前可以到达的、最有希望移民的星球,也是距离地球最近的行星之一,当然,也成了“太空圈地运动”的目标之一.
因此,从1996年开始,每次火星和地球靠近的窗口期出现,都有火星探测器发射升空,此外,登陆火星的计划也正在被提出,如美国计划在2025年让宇航员登上火星,欧洲则希望在2033年实现这一目标.
我们的火星探测活动,最初是和俄罗斯联合进行的.原定于2009年,由俄罗斯发射“火卫一”采样返回探测器,同时搭载由中国研制的火星探测卫星“萤火一号”,大约经过10到11个半月的飞行后,进入火星轨道,然后“萤火一号”被释放,主要研究火星的电离层及周围空间环境、火星磁场等.由于技术问题,为增大安全系数,“火卫一”探测器被推迟到2011年11月8日发射,但即使如此,探测器还是未能按计划实现变轨,和地面控制中心失去联系,成为了宇宙中孤零零的漂泊者……
尽管事实残酷得有些让人难以接受,但是在宇宙探索中出现一些失败是常有的事情,更何况火星探测的成功率只有不到50%.现在,有了探月工程的基础,我国也已经具备了自主探测火星的能力,我国科学家以嫦娥系统为蓝本,设计了新的火星探测计划,并且希望在2020年前后探测火星,甚至有可能带回来自火星的样本.
相信在不远的将来,我们终将从地球出发,到月球,到火星,到更远的地方,套用网络上的一句流行语,我们的征程是星辰大海！
（王艳苏荐自《科学大众》）
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