2024年全球航天任务展望

“宇宙最可怕的事实不是它充满敌意，而是它如此冷漠。但如果我们能接受这种冷漠，我们作为一个物种的存在就有了真正的意义。无论黑暗多么漫无边际，我们都必须自己给予光明。”科幻巨片《2001太空漫游》导演斯坦利·库布里克（Stanley Kubrick）对世界的定义，交织绝望与希望。

电影《2001太空漫游》中的场景。来源／BBC

或许，在人类创造的光明之中，航天就是一束来自地球的星辉，穿越黑暗，奔向远方，并终将随着这个物种历史上规模最大、速度最快的新一轮工业革命成为与水、空气和人工智能一样基础性、决定性的生命资源。

刚刚过去的2023年，和平凋零冲突不断，但人类仍在抬头看天。无论冷漠的宇宙是否留意，我们将航天活动提升到了前所未有的高度：全球发射数量创历史新高，低轨巨型星座加速组网，新的探测器着陆月球，首枚液氧甲烷火箭入轨……

蓬勃之势必将延续，2024年或将见证史上最大火箭入轨、商业探月起步等重大时刻。中美领头与多国发展并行，SpaceX独大与多方追赶共存，从近地轨道到月球深空步步为营，太空商业化与军事化同时加剧——这将成为新年度及此后相当一个时期全球航天的主旋律。

争渡、争渡：

火箭新旧更替，运力更上层楼

2023年全球航天入轨发射223次，中美两国占据了其中的80%。SpaceX凭其火箭快速回收复用完成了98次发射。猎鹰火箭送人也送货，发商业卫星也执行军事任务，拿政府大订单也变着花样搞小卫星拼单运输，紧锣密鼓部署自家星链星座（Starlink）的同时，也为他人服务，啥都不耽误。

没有悬念，拥有稳定发射频次与可靠发射能力的美国“猎鹰”与中国“长征”仍将是2024年空天之间绽放最多的名字。

运载火箭为航天之重，大火箭更甚。中美两国都在进行大型、重型火箭的论证或试飞，星舰等系统的发射举世瞩目。起飞推力高达7500吨的星舰，2023年两次试飞均以“计划外爆炸”告终。试飞之路还长，但其最终成功几乎是必然的。从月球火星、地球轨道到地球点对点运输，它将在人类历史上首次让航天从高科技的非标系统进化为体系化的工业产品，将以“一箭打天下”之力开启太空经济新纪元，并很可能通过对太空运输的大幅垄断重塑地球政治经济格局。

SpaceX星舰第二次试飞。版权／johnkrausphotos@X

胜利是胜利者的通行证。世界上其他国家和实体的航天、尤其是作为航天基石的重型运载，若不发奋图强，已无偷安之所！

在历来讲究“Test like you fly, fly like you test”（像飞行一样测试，像测试一样飞行）的欧美航天界，不少大火箭的首飞档期小心翼翼地从去年、前年或更古老的年代推迟到今年。联合发射联盟公司（ULA）的火神半人马座（Vulcan Centaur），2024年1月8日首飞功成。低轨运载能力27吨的这款新箭，让美国“国家队”大型主力火箭得以升级换代。深陷“火箭荒”的欧洲急需新的运载工具，马斯克的商业对手同样如此。今年8月，美国蓝色起源公司（Blue Origin）的新格伦（New Glenn）将首次离开地面。低轨运载能力近50吨的新格伦属于接近重型的大型火箭，可望与猎鹰系列竞争。

火神飞行艺术图。版权／ULA

2024年是全球运载火箭的新旧更替之季。美国德尔塔4重型、欧洲织女星将完成最后一飞，多型大、中、小运力火箭可望入列。值得一提的是，欧洲的小火箭们将扎堆从英国的萨克萨沃德和萨瑟兰航天港起飞。新建的发射场和新研的小火箭一样，承载了英国航天局振兴国家航天产业的梦想。

中国也有了新发射场。位于海南文昌的首个商业航天发射场年内可能迎来首次商业任务，中国民营公司火箭从陆上、海上起飞的高频次发射将在2024年继续。刚刚首飞成功的全球最大固体火箭引力一号、去年夺得全球液氧甲烷火箭头筹的朱雀二号、曾创造“一箭26星”纪录的力箭一号与着眼重复使用的天龙3号、星云-1、智神星一号、双曲线二号等商业火箭如大江百舸，争流喜人。

长征五号B运载火箭。版权／中国载人航天

有喜有忧：

现象级卫星直连手机，

高指数碰撞概率

运载火箭的主要功能是将通信、导航、遥感、科学等各类人造卫星送至地球轨道；少数观天，大多数服务地球生活。2024年各国卫星项目众多，俄罗斯携70只老鼠苍蝇上天的Bion-M2生物卫星、美国新一代光学卫星“世景军团”（World View Legion）、卫讯公司（Viasat）超高通量Viasat-3家族的F3卫星以及用于跟踪海洋、陆地和冰活动的PACE任务等都值得关注。

低轨互联网巨型星座仍然是2024年亮点。在全球低轨互联网星座建设大潮中，SpaceX抢了先机。其他星座来得稍晚，但仍存一争高下之志。现象级的卫星互联网建设催生出一个现象级的通信应用：卫星直连手机。

2023年8月，全球第一款支持卫星通话的主流智能手机——中国华为Mate60Pro横空出世；今年1月3日SpaceX新年度首次发射，21颗星链卫星中有6颗携带了“直连手机”载荷……以低成本、大规模用户、星地融合为基本特征的新一轮“卫星直连手机”来势愈热，极大拓展了从天基设施、地面终端到物联网、车联网等行业的想象空间。金融机构认为，这是一个千亿级价值的市场。

未来半年，SpaceX将发射800多颗能够与普通手机直连的星链卫星，并与美国移动运营商T-mobile合作测试，计划2024年实现卫星短信功能，2025年实现语音和数据连接。据媒体报道，我国卫星互联网星座将在2024年6月前择机开始发射，众多卫星通信相关企业也已入场并策划手机直连卫星方案。

星链历年发射统计趋势。来源／Statista2024

地球上努力消除通信死角，天上却越来越拥挤。科学家们警告称，2024年可能是“凯斯勒效应”（Kessler Effect）成真的危险年份。

美国科学家凯斯勒（Donald Kessler）曾预测，随着航天活动日益活跃，空间碎片数量不断增长，碎片互相碰撞又会产生更多碎片——这种链式反应，终将终结人类的太空探索活动。太空中物体数量的指数级增长必然带来碰撞风险的指数级上升，加上太阳活动将在2024年某个时段抵达峰值（太阳耀斑和日冕物质抛射可能损坏卫星及其载荷设备），航天器们在2024年得倍加小心。

在轨3D打印试验卫星OSAM 2艺术图。版权／NASA

人在太空：

两个空间站同飞，

印度挑战“不可能的任务”

载人航天，永远是空间探索巨著中最引人共情的篇章。

我国去年宣布启动载人月球探测工程登月阶段任务，2030年前将中国人送上月球。相关研制工作将在2024年继续稳步推进。

1972年阿波罗17号返航至今，人类暂别月球已逾半世纪。从载人绕飞到载人登陆，美国要把第一位女性和第一位有色人种送上月球。原定今年年底成行的载人绕月飞行任务阿尔忒弥斯2号（Artemis 2）已推迟到明年，以解决猎户座（Orion）飞船再入烧蚀、生命支持系统电路故障和发射中止系统缺陷等问题。美国重返月球的进度条似乎又拉长了，但与“人”相关的一切都是大事，任务后置不足惜。

阿尔忒弥斯2号任务乘组。版权／NASA

与当年太空竞赛背景下的阿波罗登月相比，新世纪的载人登月更像是政治、科学与商业共同推动下的产物，也更着眼于人类在太空中长期、持续的存在。

回到近地轨道。2024年，天宫空间站作为国家太空实验室按计划运行，中国载人航天全年将实施4次飞行任务，空间站货物补给与航天员在轨“换班”已为常态。

中国空间站。版权／中国载人航天

地球轨道上的另一个空间站——国际空间站或将迎来新渡船，假如它们今年能争口气。

国际空间站各方同意支持其运行至2030年，任务乘组今年也仍将以“交叉”模式飞行——美俄每艘飞船都搭乘一名对方的宇航员。不过，俄罗斯已有了建设本国空间站的新规划。2024年，俄罗斯空间站（ROS）的第一个舱段将开始建造，准备2027年发射入轨。

美国则把孵化商业空间站作为“后国际空间站时代”的近地轨道载人架构，将在2024年对公理空间（Axiom Space）、蓝色起源、旅行者航天（Voyager Space）等多家商业公司的空间站设计开发进行评审。

把自己的“太空酒店”送上天之前，公理空间公司还将使用SpaceX的猎鹰9号火箭与龙飞船，组织实施近地轨道的商业太空飞行。不同于此前“纯玩儿”的太空旅游，2024年的首次任务乘员并非游客。

另一个从太空旅游发展而来的项目，如今也超越旅游层面了。这就是曾经资助“激励4”任务的美国企业家再次发起的“北极星计划”。将于今年4月飞行的第一次任务“北极星黎明”（Polaris Dawn），不仅将给更多人遨游太空的机会，还要开展商业飞行中的首次出舱活动及科学研究和新技术验证工作。

在离地球更近的地方，维珍银河（Virgin Galactic）和蓝色起源的亚轨道旅游很可能在2024年都进入航班化运营。维珍银河一张“船票”售价45万美元。

目前世界上拥有独立、完整载人航天体系的，只有俄罗斯、美国和中国。印度希望占据第4席。2023年月球软着陆和太阳探测器发射任务的成功让印度政府信心大增，宣布2040年前载人登月。

印度将首次发射“宇宙飞船1号”（Gaganyaan-1），两次无人试飞后即进入载人飞行。而这两次无人、一次载人的飞行计划，全部写入了2024年时间表，令人难以置信！

印度载人飞船等比模型。版权／Nagaraja Gadekal／EPS

飞向深空：

商业着陆器扎堆登月，

木星探测器寻找生命

新年伊始，我国嫦娥六号探测器运抵文昌发射场。这是2024年最重磅的无人月球探测任务，计划上半年发射。它将执行人类首次月球背面采样返回任务，同时开展着陆区科学探测和国际合作。

寂静的月球今年访客甚众，超过10枚轨道器、着陆器、漫游器将飞向我们的近邻。

去年升空的月球调查智能着陆器（SLIM）已于一月精准抵达预定着陆地，日本成为继苏联/俄罗斯、美国、中国和印度之后第5个实现月面软着陆的国家。尽管着陆工作过程踉踉跄跄，这枚着陆器已成功拍摄并回传月面图像，实属万幸。

同样值得期待的是，人类航天将上演从未有过的商业登月大戏。宇航机器人公司（Astrobotics）的游隼（Peregrine）着陆器2024年开年已随首飞的火神火箭率先出发，升空后却因阀门密封问题陷入推进剂泄漏事故。美丽的旅程刚刚开头已然注定了希望渺茫的结局，但这家公司全程实时公布故障调查、飞行状态和在轨图像，为航天器定格了一帧帧有尊严的风景。接下来，直觉机器公司（Intuitive Machines）的Nova-C、萤火虫航天公司（Firefly Aerospace）的蓝幽灵（Blue Ghost）和宇航机器人公司的格里芬（Griffin）等着陆器也将前赴后继地挑战月球软着陆。

美国商业月球着陆器Nova-C。版权／collectSPACE

月球着陆难，多快好省的商业着陆器更难。但从概率上讲，它们中的一个或多个有可能成功，从而创造新的历史。

还是在今年，NASA的EscaPADE火星任务将携带两枚探测器启航，在研究火星磁场和太阳风如何导致大气层流失的同时，验证怎样以低成本开展行星际探索。印度可能发射Mangalyaan-2火星探测器，日本航天局已宣布将MMX探测器发射推迟到下一期探火窗口2026年。

研究表明，金星曾是一颗与地球相似的宜居行星。世界各国搞过30多次金星探测，但这将是第一次商业任务：今年年末，美国火箭实验室公司（Rocket Lab）将用自家的电子号火箭将自家基于光子平台制造的“金星生命探测器”送往金星，寻找其云层中有机化合物的痕迹。

美国商业金星探测器。版权／Rocket Lab

航天史上的深空探测历来为国家任务：花国家课题的钱，产出一时半会儿难以量化收益的科学发现。而火箭实验室作为一家在全球小运载领域稳坐头把交椅的成熟公司，自带干粮是不能做赔本买卖的。这一次，他们将向航天界呈现什么样的新的商业模式？

2024年深空探测还有两个大动作：欧空局的赫拉任务（Hera）和NASA的“木卫二快船”（Europa Clipper）。

作为“人类首次行星防御演习”——NASA两年前DART航天器的后续任务，赫拉任务携带一个主探测器和两颗立方星，将进一步研究Didymos-Dimorphos小行星系统，并评估DART任务的撞击效果。

因冰壳下存在巨大的液态水海洋，木星的卫星木卫二被视为太阳系最可能存在生命的星球之一。“快船”将探测其海洋和冰壳，并为未来肩负生命搜寻任务的木卫二表面探测器寻找登陆点。它定于10月10日发射，6年漫长飞行后到达木星系统。

“木卫二快船”飞行艺术图。版权／JPL

于此起彼伏的成败里触摸时间，2024年迎面而来。地上换了人间，宇宙冷漠依然，但航天是有温度的。作为连接天地的工具，它将继续证明——

人类文明的历史就是创造、升级工具以拓展生存空间的历史，航天让渺小的我们敢于伟大，让曾经困于方寸的我们走得更远；

太空属于全人类，但航天无界而又有界。谁创造、掌握了它，谁就拥有了建构未来的定义权与解释权；

商业化永远是文明留存与延续的核心驱动力之一，无论是在跨越海洋的深航，还是奔赴宇宙的长征。

—— 节选自《中国国家天文》2024年第1期

作者简介 /

白瑞雪，国际宇航联空间教育委员会委员，爱太空科技、星众空间联合创始人。原新华社航天记者、科普作家，作品入选中学生语文教材并6次获中国新闻奖，著有《载人航天》《中国天河超级计算机问鼎之路》等书。

中国国家天文

ChineseNationalAstronomy

微信号： chineseastronomy

本文转载自《中国国家天文 》微信公众号

《物理》50年精选文章