太空大奖赛

各国的太空计划有点像一个五环马戏团[54]：如果一个国家的航天局迈出了“第一步”，也就是实现了其他国家从未达成的壮举，那下一项太空计划必然想要超越它。这和F1[55]大奖赛一样竞争激烈，并且所有参与者都会以同样的技术和热情投身其中。

20世纪50年代后期，美国宇航局和苏联太空计划都在开展对太阳系的无人探索任务。这些早期的任务以月球为目标，并且有着科学探索的典型特点：伴随着许多月球轨道飞行器的损失和任务的失败。但它们仍是很好的尝试，为之后数十年的发展提供了宝贵的经验教训。这些任务最基本的目标是让飞行器到达离月球最近的位置，捕获影像数据，并在它们消失于太空深处前将这些数据传回任务控制系统。在1960年到1970年间，当这些探索任务的对象扩展到了太阳和银河系中的其他行星时，我们设法建造了更好的轨道飞行器。它们不仅能像石子被丢进繁星点点的宇宙之池，完成近天体的探测飞行，还能进入行星的引力范围。相比于今天而言，初期的太空探索还比较基础。20世纪60年代的“先驱者号”探测器成功进入了太阳轨道，探索了地球上看不到的太阳的另一侧。直到今天，“先驱者6号”和“先驱者9号”仍然在该轨道上，距离太阳0.8天文单位[56]，像用登山钩扣住太阳的引力一样，让我们得以将船锚定在这个银河系最炽热的金色星球上。

21世纪，我们在太阳系中的太空项目已经扩展到超出每个人想象的地步。在21世纪最初的十年里，太空任务还仅限于将探测器着陆到移动的天体、彗星和小行星上。许多人不知道的是，2003年日本航天局的“隼鸟”计划曾牵动了整个太空工业的心。探测器的目的地是丝川小行星。这是人类首次尝试将小行星样本带回地球进行分析，但这个计划却遭遇了种种失误与不幸。如果当时的社交媒体发展到了今天的地步，那这次事件中日本工作人员所展现出的毅力与勇气一定会成为互联网记忆中浓墨重彩的一笔。“隼鸟号”已经不是“运气不好”，而是一切可能出现的问题都出现了。这次是日本的几个航空航天机构合并成日本航天局后所进行的第一项任务。这项任务承受着来自国内外的双重压力，因为日本航天局是全球为数不多的几个积极进取、锐意创新以保持自身竞争力的航天机构之一。“隼鸟号”于2003年5月9日发射升空，开始绕地球轨道飞行。随后，日本航天局的任务控制中心开始每周定期测试“隼鸟号”的离子引擎。然而出人意料的是，一场巨大的太阳耀斑损坏了其太阳能电池板。太阳耀斑是正常现象，但极少伴随着日冕物质抛射—这时太阳的等离子体如同火山喷发一样被释放出来。由于太阳能电池板停止工作，“隼鸟号”失去了离子引擎的动力来源，不得不在无推力的情况下在太空中飞行，因此耽误了到达丝川小行星的时间。这次意外在任务最开始就发生了，当时“隼鸟号”甚至还没有开始绕太阳轨道飞行。即便如此，任务仍在继续。2004年8月，第二次失败让X轴轮出现了故障；到2005年10月，Y轴轮也无法使用了。在此阶段，“隼鸟号”试图在没有能量供应的情况下在小行星上着陆。要在无动力支持的情况下控制好姿势相当困难，这增加了超出预期的戏剧性。第一次登陆的尝试以失败告终。一个月后，“隼鸟号”晚于计划时间发射了着陆器“密涅瓦号”。但这次操作并不成功，当“隼鸟号”往回升到离小行星表面55米的时候，它同“密涅瓦号”的通信中断了。这个小型着陆器可能根本无法降落在小行星上，而要永远飘浮在太空中。日本航天局决定再次出击，将“隼鸟号”本身降落在小行星上。这并非原定的计划，但由于着陆器消失了，收集珍贵样本的任务最终由“隼鸟号”主机来完成。2005年11月19日，“隼鸟号”从1000米的高度开始下降。在约450米处，其速度达到12厘米/秒。在小行星上方40米处，它投下了一个目标标记，将下降速度降至3厘米/秒，好让标记先于它而落地。在17米处，飞行器将速度降至零，切断通信讯号并开始自由落体。恢复通信后，遥测数据显示“隼鸟号”在接触小行星表面后弹起，在10分钟后重新着陆在了距离目标标记30米处的地方。这是航天器在小行星上的首次受控着陆，也是首次从太阳系里除月球外的其他星球上回升。航天器在陆面停留了半个小时，但没有进行样本收集，因此在11月25日又进行了第二次着陆和样本收集工作。“隼鸟号”花了两年多的时间到达小行星，因此想尽办法收集样本是可以理解的。第二次登陆时，控制中心下达了发射采样子弹的指令，但遥测检查尚不能确认子弹是否被顺利发射。12月9日，控制中心与“隼鸟号”失去了联系，大概是由于燃料泄漏产生扭矩，由此改变了天线的指向。“隼鸟号”被孤独地困在了太空中。日本航天局在几个月的时间里一直尝试与之恢复通信，但都无济于事。2006年3月，“隼鸟号”发回了一条信息，日本航天局重新取得了控制权。但在动力方面，“隼鸟号”的情况很糟糕：泄漏造成了化学燃料的损失，三个反作用轮中的两个都已经不能运行，11个锂离子电池中的4个也不可用了。由于没有化学燃料来调整姿态，日本航天局地面控制中心不得不启动一项新的计划：使用太阳能电池来启动离子引擎。“隼鸟号”被关闭，进入休眠模式，并按照惯性飞行轨迹继续在太空中行进。在离开丝川小行星5年后，“隼鸟号”于2010年6月13日以25G[57]的重力加速度重新进入地球大气层，并且承受了阿波罗飞船实验30倍的热量。在经历了重重艰险之后，降落伞还是打开了，“隼鸟号”安全着陆在澳大利亚的伍默拉附近。尽管历经意外，“隼鸟号”还是采集到了一些微小颗粒，这些颗粒之后被证明是年代非常久远的小行星的碎片。“隼鸟号”创造了太空史上的许多项“第一”，但或许更重要的是它展示了日本航天局在首次任务中的应变能力。

虽然乍看之下无人航天任务没那么激动人心，但“隼鸟号”是轨道和探测任务的先驱。它展现出工作人员在任务控制中的胆识，他们不会像宇航员那样登上宇宙飞船，但同样倾尽全力。

可想而知，“隼鸟”计划之后，其他航天局也加大了赌注。他们不仅发射了航天器，还发射了“彗星猎人”。2005年，美国宇航局的探测器“深度撞击号”到达了坦普尔1号彗星尾部，试图采集彗星表面人类尚未认识的物质，提取有关彗星内部组成与结构的信息，帮助研究人员思考彗星在太阳系内何处形成。“深度撞击号”退役后，欧洲空间局发射了自己的彗星猎人“罗塞塔”。它要完成一项大胆的任务：在彗星绕太阳轨道飞行的过程中绕行彗星，然后将探测器“菲莱号”降落在另一颗彗星表面并让它传回图像和数据。“罗塞塔”没让人失望，它成了最受欢迎的彗星猎人之一，让欧空局的创新更上一层楼，并且获得了国际认可。

除了在移动的天体上着陆，目前正在进行的是发射探索特定行星的大气飞掠任务。“贝皮可伦坡号”是一项国际航天计划，由两架配备顶级光谱仪和其他仪器的航天器对水星进行探索。2015年，“新视野号”成为首个近距离探索冥王星及其五颗卫星的宇宙飞船。这些任务研究了行星的地表与内部、化学与地质发展过程和磁场，以便充分了解在这些星球上生存的可行性和机遇。

很快，太空工业将迎来一系列振奋人心的任务。首先是印度空间研究组织发射的“月船2号”，这是印度首次登月尝试。另一次任务包括轨道器、着陆器和探测车：2020年，欧空局启动了发射火星探测计划，在靠近火星时由俄罗斯航天集团完成航天器的着陆，寻找火星上的生命迹象；火星2020探测车将通过对火星地形的研究来寻找古代生命的迹象。火星上现在一片荒凉，但曾经有过河流和湖泊。探测车上还将搭载火星直升机，首次尝试在地球外的星球上进行旋翼飞机测试。2021年10月，美国宇航局的露西探测器将在多次的侦察飞行中探测6个特洛伊小行星。这是一个独特的小行星群，在木星前后绕着太阳公转。在2020年到2021年间，美国宇航局和喷气推进实验室将启动木卫二飞越任务的探测器，寻找木卫二潜在的宜居性的迹象。2022年左右，美国宇航局的“灵神星”探测器将首次探索一个不是由岩石或冰，而是由金属组成的小行星灵神星。欧空局还会发射其木星冰月探测器，深入探索木星及其三个冰质卫星。另外，2025年9月，日本火星卫星探测器将对火星的小卫星火卫一和火卫二进行研究，并带回这两颗星球的样本。这些任务的开展会让我们知道人类距离获取太阳系的秘密有多近，还会展现轨道飞行器和机器人在其他星球上的出色能力。让我们拭目以待吧！