導(dǎo)語(yǔ)：國(guó)外航天發(fā)展綜合解析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

重型運(yùn)載火箭研發(fā)計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)，新型運(yùn)載火箭技術(shù)發(fā)展受到高度重視

2012年，主要航天國(guó)家繼續(xù)推進(jìn)一次性重型運(yùn)載火箭研發(fā)，同時(shí)通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、研制新燃料等技術(shù)革新降低發(fā)射成本。此外，新型運(yùn)載技術(shù)、先進(jìn)空間推進(jìn)技術(shù)也是運(yùn)載領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)。2012年，美國(guó)新型重型運(yùn)載火箭研發(fā)繼續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)，J-2X上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)、五段式固體火箭助推器按計(jì)劃進(jìn)行地面測(cè)試。7月，航天發(fā)射系統(tǒng)（SLS）先后完成了系統(tǒng)需求、系統(tǒng)定義和初步設(shè)計(jì)評(píng)審，NASA將著手開始火箭芯級(jí)初步的制造加工，為2014年的關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審做準(zhǔn)備。俄羅斯積極推進(jìn)安加拉火箭的研發(fā)，目前該火箭已運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)，等待2013年的首飛。此外，俄羅斯還計(jì)劃發(fā)展具備探月能力的新型運(yùn)載火箭，能源公司提交了與烏、哈兩國(guó)聯(lián)合建造超重型運(yùn)載火箭計(jì)劃。火箭將使用“能源-暴風(fēng)雪”項(xiàng)目中的技術(shù)，運(yùn)載能力最高達(dá)70噸。11月，歐洲航天局部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議決定，未來兩年將繼續(xù)推進(jìn)“阿里安”-5ME和“阿里安”-6小型火箭的研制計(jì)劃，以及兩種運(yùn)載火箭的通用技術(shù)。日本航空航天探索局（JAXA）則在2月宣布將改進(jìn)H-2A火箭，使其運(yùn)載能力提高一倍以上，從而提高在商業(yè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。針對(duì)未來發(fā)展的需求，各國(guó)在研制新一代重型運(yùn)載火箭的同時(shí)，也在積極推進(jìn)可重復(fù)使用、亞軌道飛行、低成本快速發(fā)射等新型運(yùn)載火箭技術(shù)。美國(guó)SpaceX公司于9月、11月和12月三次進(jìn)行“蚱蜢”可重復(fù)使用火箭原型機(jī)的驗(yàn)證飛行，目標(biāo)是研制兩級(jí)可重復(fù)使用的“獵鷹”運(yùn)載火箭，火箭能夠用自身引擎實(shí)現(xiàn)基于起落架的著陸?！矮C鷹”9火箭燃料成本只占發(fā)射成本的二百五十分之一，如果該計(jì)劃成功，將極大降低“獵鷹”火箭的發(fā)射費(fèi)用。歐洲航天局（ESA）正在準(zhǔn)備“過渡性試驗(yàn)飛行器”（IXV）的首次下降著陸試驗(yàn)，為研制可重復(fù)使用飛行器提供技術(shù)支撐。此外，NASA正在與美國(guó)軍方聯(lián)合研制用于發(fā)射納衛(wèi)星的低成本運(yùn)載火箭，該火箭能夠以100萬(wàn)美元的成本實(shí)現(xiàn)24h內(nèi)的快速發(fā)射。日本也計(jì)劃在2013年進(jìn)行“艾普西隆”（Epsilon）新型運(yùn)載火箭的首次發(fā)射。該火箭采用了一系列新技術(shù)實(shí)現(xiàn)低成本和快速航天發(fā)射，目標(biāo)是2017年將火箭的發(fā)射成本降低到3900萬(wàn)美元，并爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)每月發(fā)射。在加強(qiáng)深空探索的大背景下，先進(jìn)空間推進(jìn)技術(shù)成為2012年發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。1月，NASA授予諾•格公司合同，目標(biāo)是研制一種用于“太空拖船”的高功率太陽(yáng)能電推進(jìn)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠從低地球軌道（LEO）向地球同步軌道（GEO）運(yùn)送衛(wèi)星，以節(jié)省燃料成本和二級(jí)推進(jìn)器的成本。由于太陽(yáng)能在遠(yuǎn)離地球軌道的地方作為能源存在劣勢(shì)，因此，核動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)用于未來深空探索前景廣闊。3月，斯科爾科沃基金會(huì)核分部負(fù)責(zé)人稱，俄羅斯將在2017年前制造出適用于長(zhǎng)距離載人飛行航天器的兆瓦級(jí)核推進(jìn)系統(tǒng)，預(yù)計(jì)耗資超過2.47億美元。NASA也正在研制“高級(jí)斯特林放射性同位素發(fā)電機(jī)”（ASRGs），與傳統(tǒng)的放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)相比，每臺(tái)ASRG只用1kg钚-238就能產(chǎn)生130W～140W的電力，而現(xiàn)有放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)需要4倍以上的钚才能產(chǎn)生同樣電力。

國(guó)際空間站應(yīng)用價(jià)值凸顯，新型航天器發(fā)展穩(wěn)步推進(jìn)

2012年，國(guó)際空間站進(jìn)入全面運(yùn)營(yíng)。俄羅斯的“聯(lián)盟”飛船完成了4次載人運(yùn)輸服務(wù)，“進(jìn)步”號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)行了4次貨運(yùn)補(bǔ)給，日本HTV和歐洲ATV貨運(yùn)飛船各進(jìn)行一次補(bǔ)給任務(wù)。航天員進(jìn)行了4次出艙活動(dòng)，有效保障了國(guó)際空間站的常態(tài)運(yùn)營(yíng)。歐洲和美國(guó)分別召開專題研討會(huì)，討論如何將國(guó)際空間站作為一個(gè)技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)為未來空間探索技術(shù)發(fā)展提供支持。2012年，國(guó)際空間站開展了多項(xiàng)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)，空間科學(xué)成果倍出。技術(shù)試驗(yàn)包括：俄羅斯首次利用激光通信手段將電子數(shù)據(jù)傳送到地面；ESA和NASA測(cè)試了星際通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面機(jī)器人的遠(yuǎn)程操控；JAXA和NASA首次使用機(jī)械臂釋放5顆立方體衛(wèi)星，用于科學(xué)探測(cè)、教育及科技研發(fā)；NASA利用“進(jìn)步”號(hào)貨運(yùn)飛船驗(yàn)證“零推進(jìn)機(jī)動(dòng)”（ZPM）試驗(yàn)；NASA使用加拿大機(jī)械臂在國(guó)際空間站上成功進(jìn)行6次在軌燃料加注演示驗(yàn)證（RRM）試驗(yàn)。另外，還開展了幾項(xiàng)維持國(guó)際空間站長(zhǎng)期運(yùn)行的技術(shù)試驗(yàn)，如新型交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)試驗(yàn)、新型前定空間碎片規(guī)避機(jī)動(dòng)（PDAM）系統(tǒng)等。這些技術(shù)試驗(yàn)的開展，不僅推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，還為支持小行星、火星探索活動(dòng)以及月球居住等未來深空探索技術(shù)的開發(fā)提供支持。2012年，在NASA及私營(yíng)公司的聯(lián)合推動(dòng)下，美國(guó)商業(yè)航天器研制進(jìn)展順利?！褒垺憋w船完成首次國(guó)際空間站貨運(yùn)任務(wù)，負(fù)責(zé)載人商業(yè)航天器研制的波音公司、內(nèi)華達(dá)山脈公司及空間探索技術(shù)公司（SpaceX）公司均已進(jìn)入商業(yè)乘員開發(fā)計(jì)劃的第三階段，制定了滿足NASA安全和性能要求的商業(yè)乘員運(yùn)輸認(rèn)證計(jì)劃。NASA“獵戶座”飛船進(jìn)行了系列降落傘試驗(yàn)及水上濺落試驗(yàn)，完成了包括對(duì)接窗在內(nèi)的硬件組裝，進(jìn)行了壓力檢驗(yàn)測(cè)試，在進(jìn)行熱防護(hù)裝置安裝的同時(shí)，正在進(jìn)行與“德爾它”4運(yùn)載火箭連接適配器的制造，地面發(fā)射與運(yùn)行系統(tǒng)也轉(zhuǎn)入初步設(shè)計(jì)階段，為“獵戶座”飛船2014年首次驗(yàn)證飛行奠定了基礎(chǔ)。2012年12月，俄羅斯宣布已完成其新型載人飛船的設(shè)計(jì)工作，相比現(xiàn)有的“聯(lián)盟”飛船，新型飛船具有能發(fā)射至國(guó)際空間站以遠(yuǎn)和登月飛行等多重優(yōu)勢(shì)，計(jì)劃于2017年試驗(yàn)飛行。波音公司和SpaceX公司還正在開發(fā)創(chuàng)新的發(fā)射中止系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)理念是將發(fā)射中止系統(tǒng)集成到載人飛船上，在不需要提供逃逸救生功能時(shí)，可將燃料轉(zhuǎn)移給飛船的動(dòng)力系統(tǒng)，在某些情況下甚至具備可重復(fù)使用能力，從而在為航天員提供可靠逃逸救生支持的同時(shí)，進(jìn)一步降低了近地軌道載人航天運(yùn)輸成本。

航天員系統(tǒng)研究成果顯著，載人飛行逐步向深空探索邁進(jìn)

2012年，美國(guó)和俄羅斯的航天員選拔工作進(jìn)展順利，各項(xiàng)航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)全面展開，獲得大量珍貴科學(xué)數(shù)據(jù)，NASA新一代航天服Z1通過初步測(cè)試。國(guó)際空間站航天員駐站時(shí)間計(jì)劃延至一年，標(biāo)志著未來載人航天飛行正逐步向長(zhǎng)期飛行階段過渡。2012年1月，俄羅斯加加林航天員中心從304位報(bào)名者中篩選出8位獲選航天員候選人，這是俄羅斯首次公開選拔航天員，也是航天員選拔改革的第一步。未來，俄羅斯聯(lián)邦航天局還將逐步淡化軍事色彩，航天員大隊(duì)的17名軍人航天員退出現(xiàn)役，航天員訓(xùn)練中心余留軍人也都轉(zhuǎn)為預(yù)備役。2012年，多項(xiàng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)取得階段性成果：一是航天飛行引發(fā)的骨質(zhì)疏松防治研究取得新進(jìn)展。NASA研究發(fā)現(xiàn)快速診斷骨丟失方法，ESA研究人員發(fā)現(xiàn)航天員減少鹽攝入量可以預(yù)防骨質(zhì)疏松；二是長(zhǎng)期飛行對(duì)航天員健康的影響成為研究重點(diǎn)，NASA科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，微重力環(huán)境下，視力變化與身體上下肢體液的變化造成顱內(nèi)壓增高之間可能存在聯(lián)系。視力變化的部分原因可能是由于“葉酸依賴型單碳代謝途徑”發(fā)生變化，此項(xiàng)研究結(jié)果對(duì)NASA和未來航天員有著重要影響；三是航天員免疫系統(tǒng)變化影響實(shí)驗(yàn)廣泛開展，NASA成功運(yùn)用定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)，針對(duì)困擾航天員的皮膚疾病帶狀皰疹，在早期病變開始前即可檢測(cè)出免疫系統(tǒng)的變化，使得航天員在病痛出現(xiàn)之前即可接受治療。11月，俄羅斯聯(lián)邦航天局和NASA各選定1名航天員，計(jì)劃進(jìn)行為期一年駐站考察活動(dòng)，將于2015年3月搭乘俄羅斯“聯(lián)盟”號(hào)飛船啟程。目前航天員及專家已經(jīng)開始飛行前的準(zhǔn)備工作，并確定以下七個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域：微重力環(huán)境下飛行如何影響航天員的視力問題；評(píng)估防治骨質(zhì)流失和肌肉萎縮的鍛煉和營(yíng)養(yǎng)學(xué)方法；長(zhǎng)時(shí)間生活在微重力環(huán)境下對(duì)免疫系統(tǒng)的影響；評(píng)估可以影響平衡和感知的神經(jīng)前庭系統(tǒng)變化；乘員的行為、表現(xiàn)及人與人之間的關(guān)系可能發(fā)生的變化；輻射暴露的影響；評(píng)估乘員培訓(xùn)程序和可能發(fā)生的變化。NASA為航天員設(shè)計(jì)X1骨骼服與傳統(tǒng)的骨骼服相比，X1可增大航天員的活動(dòng)幅度，令其在空間行走也能感受如地球上一樣的重力，這一功能可幫助航天員有效避免肌肉損耗。NASA研制新型艙外航天服Z1這套歷時(shí)20年研制的新型艙外服擁有更有效的冷卻設(shè)備以及處理二氧化碳的能力。目前該型航天服已通過初步測(cè)試，預(yù)計(jì)2015年將用于實(shí)際的飛行任務(wù)。研究人員還將根據(jù)Z1的設(shè)計(jì)繼續(xù)研發(fā)其升級(jí)版Z2和Z3，如果試驗(yàn)進(jìn)展順利，Z3可能在2017年投入使用。

空間科學(xué)研究醞釀新發(fā)現(xiàn)，深空探索技術(shù)取得突破

2012年，以美國(guó)“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”為代表的深空探索計(jì)劃取得成功，標(biāo)志著人類深空探索技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，同時(shí)推動(dòng)了太陽(yáng)系空間科學(xué)研究的發(fā)展。5月，NASA的月球探測(cè)器“圣杯”（GRAIL）完成其主要研究任務(wù)并于12月成功撞月。根據(jù)GRAIL傳回的數(shù)據(jù)，NASA繪制了首個(gè)高分辨率月球重力場(chǎng)圖。9月，美國(guó)的“黎明”號(hào)探測(cè)器完成了對(duì)灶神星的考察，隨后飛往谷神星，成為第一個(gè)環(huán)繞兩顆不同天體運(yùn)行的無(wú)人探測(cè)器；“信使”號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)水星上大量冰水物質(zhì)；“旅行者”1號(hào)探測(cè)器接近太陽(yáng)系邊緣，即將成為首個(gè)進(jìn)入星際空間的探測(cè)器；“哈勃”望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)迄今最古老螺旋星系。這些空間科學(xué)研究使得人類對(duì)宇宙的認(rèn)知不斷深入。8月，迄今為止質(zhì)量最大、性能最先進(jìn)的火星探測(cè)器———“好奇”號(hào)成功著陸火星?！昂闷妗碧?hào)首次采用無(wú)線電通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸速度的最大化；利用導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、反沖推進(jìn)火箭和“天空起重機(jī)”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了安全準(zhǔn)確著陸火星；以“多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器”為核心的能源系統(tǒng)，具有連續(xù)供電能力強(qiáng)，供電量大，供電能力不受著陸位置的影響等特點(diǎn)；采用酚醛樹脂浸漬碳燒蝕體”（PICA）為材料的“好奇”號(hào)隔熱罩具有可拼接擴(kuò)展性和苛刻環(huán)境承受性；此外，“好奇”號(hào)搭載了10種科學(xué)研究?jī)x器，不僅能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行拍照和取樣，還可用于火星巖石土壤的化學(xué)成分分析，對(duì)火星大氣及環(huán)境進(jìn)行評(píng)估等。“好奇”號(hào)的成功，是人類深空探索的重要里程碑，標(biāo)志著深空探索領(lǐng)域取得顯著技術(shù)突破，將對(duì)美國(guó)乃至世界載人航天發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。2012年，各航天國(guó)家根據(jù)本國(guó)國(guó)情和航天發(fā)展戰(zhàn)略，相繼確立了自己的深空探索計(jì)劃。俄羅斯在4月公布的“2030年前空間探索戰(zhàn)略”中明確提出，2020年前俄羅斯將利用一系列登陸探測(cè)器，深入開展月球研究，并采集、帶回月球土壤樣本。2030年前進(jìn)行月球載人試驗(yàn)飛行，實(shí)現(xiàn)航天員在月球表面著陸并返回地球，2030年后則進(jìn)一步落實(shí)月球開發(fā)的大型項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)定期月球載人飛行，在月球部署空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)探索月球所需的可重復(fù)使用航天運(yùn)輸系統(tǒng)。此外，俄羅斯還準(zhǔn)備在2020至2025年間，實(shí)施若干個(gè)探索太陽(yáng)系重要行星的項(xiàng)目，向金星、火星和木星等地球周邊的行星發(fā)射探測(cè)器。5月，ESA通過了木星冰月探測(cè)計(jì)劃，該計(jì)劃耗資10億歐元，預(yù)計(jì)2022年完成。ESA還與俄羅斯正式簽署協(xié)議，將于2016年和2018年合作進(jìn)行“地外火星”任務(wù)。2012年底，NASA公布其未來數(shù)年的火星計(jì)劃，其中包括2020年發(fā)射可能攜帶樣本返回的火星漫游車。此外，印度的火星軌道器最早將于2013年11月升空，其主要任務(wù)是研究火星大氣。為此，印度政府2012財(cái)年已經(jīng)向ISRO撥款2500萬(wàn)美元。

載人航天國(guó)際合作日趨緊密，各方更加注重自身利益實(shí)現(xiàn)

國(guó)際合作在促進(jìn)載人航天活動(dòng)開展和技術(shù)研發(fā)等方面發(fā)揮著積極作用，2012年，各主要航天國(guó)家除圍繞國(guó)際空間站的運(yùn)行和利用進(jìn)行合作外，也在積極開辟新的載人航天合作項(xiàng)目和途徑，圍繞未來深空探測(cè)任務(wù)需求和各自國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，致力于通過國(guó)際合作實(shí)現(xiàn)自己的發(fā)展目標(biāo)。國(guó)際空間站的合作模式適合具有一定空間技術(shù)水平且有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的國(guó)家之間開展合作。目前，這種模式中存在航天技術(shù)強(qiáng)國(guó)處于主導(dǎo)地位，技術(shù)從屬國(guó)在設(shè)施與技術(shù)方面處于依賴地位。處于技術(shù)強(qiáng)國(guó)地位的國(guó)家通過主導(dǎo)和選擇吸納多個(gè)國(guó)家參與任務(wù)，既分擔(dān)了任務(wù)、降低了本國(guó)的風(fēng)險(xiǎn)和成本，也加強(qiáng)和鞏固了技術(shù)強(qiáng)國(guó)在國(guó)際事務(wù)中的主導(dǎo)地位，較好地實(shí)現(xiàn)了國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)；技術(shù)從屬國(guó)通過國(guó)際合作在一定程度上促進(jìn)了本國(guó)或地區(qū)的載人航天技術(shù)發(fā)展，但在計(jì)劃的制定和實(shí)施上受到了很大的限制。2012年8月，NASA局長(zhǎng)博爾登表示，美國(guó)在未來的載人登陸火星任務(wù)中，仍將采取多國(guó)合作的模式，單純依靠一己之力實(shí)現(xiàn)載人火星任務(wù)存在諸多困難；2012年9月，ISRO官員稱，印度的“月球初航”－2任務(wù)仍需俄羅斯的技術(shù)支持，具體的發(fā)射日期還需與俄商定。在未來的載人登月和載人火星探索任務(wù)中，對(duì)于航天技術(shù)薄弱或沒有進(jìn)入空間能力的國(guó)家，或仍將采取國(guó)際空間站的合作模式。從載人航天國(guó)際合作的歷史來看，在大多數(shù)情況下，各航天國(guó)家在參與國(guó)際合作中都有著明確的目的和需求。一直處于大國(guó)地位的美國(guó)，在國(guó)際合作中更多的是為了獲得政治利益和資金支持。2012年初，NASA終止了與歐洲航天局的“地外火星”（EXOMARS）任務(wù)合作，一度使歐洲航天局的火星計(jì)劃陷入進(jìn)退維谷的境地。2012年11月，俄羅斯聯(lián)邦航天局與歐洲航天局就EXOMARS任務(wù)簽署合作協(xié)議，并承諾利用“質(zhì)子”號(hào)為歐洲發(fā)射火星軌道器。俄羅斯在“福布斯”計(jì)劃失敗后，急于發(fā)展其火星計(jì)劃；而歐洲航天局通過合作分擔(dān)了任務(wù)、降低了風(fēng)險(xiǎn)和成本，同時(shí)提升自己的航天技術(shù)水平，加強(qiáng)歐洲國(guó)家內(nèi)部的合作，以期建立自主的載人航天技術(shù)體系。

本文作者：王巖松張峰張智慧劉爽工作單位：中國(guó)國(guó)防科技信息研究中心