中国航天有多“抠门”？十几公里地铁上飞出了探月工程｜2020航天盘点
第一次在月球采样；
第一次从地外天体起飞；
上升器与轨道器和返回器组合体第一次在月球轨道上成功交会对接；
第一次带月壤高速再入返回地球
第一次对我国独立采集的月壤样品的存储、分析和研究。
我国要建造近地轨道的空间站，为未来的载人登月打下基础；
天问一号、希望号、毅力号探测器将开始完成各自的火星任务；
中国天眼FAST将向世界开放，为各国科学家的天文观测贡献一份力量；
SpaceX计划推出Starship商业太空飞行计划，进行飞船Starship的首次轨道试飞；
太阳轨道探测器将在21个月的巡航飞行后进入任务运行轨道，对太阳开展近距离探测
“2020年，是见证历史的一年，也是自我成长的一年。”
作为一个中国航天人，航天科技集团公司研究员李洪波对自己的2020年作出了总结。
在中国航天的时间表上，这注定是一个里程碑式的年份：
这一年，北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，我国的北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。
这一年，我国开始尝试火星探索，首个火星探测器天问一号搭乘长征五号遥四运载火箭顺利升空。7个月，4亿公里，我们正式向火星进发。
这一年，我们发射了嫦娥五号，顺利带回了1731克月壤，为我国的“绕、落、回”三步走的探月工程画下了一个完美的句号。
……
嫦娥五号返回舱
对世界航天来说，这同样也是非常精彩的一年：
SpaceX公司龙飞船顺利发射，这是自2011年后美国首次从美国本土将宇航员送入国际空间站，商业载人航天的时代序幕正在开启。
欧洲航天局与NASA联合开发的太阳轨道探测器踏上征程，计划在离太阳表面4200万英里的轨道上运行，对太阳进行近距离观测。
美国毅力号火星探测器出发，计划在火星上寻找古代生命的迹象，并收集岩石和块石样本返回地球。
毅力号火星降落示意图
图源：NASA
现代航天技术的奠基人，苏联科学家齐奥尔科夫斯基有一句名言：“地球是人类的摇篮，但是人类不能永远生活在摇篮里。”
如今，中国与世界各国纷纷跳出地球这个摇篮，去探索宇宙中的“新大陆”，开启了新的大宇航时代。
对于这特殊的一年，一个航天爱好者，必须知道以下七件事：
01 向天发问
天问一号发射
如今的火星是一个尘土飞扬，寒冷荒凉的世界，但种种迹象表明，它也曾经像地球一样充满活力与生机。
这颗星球上到底发生了什么？过去的生机去了哪里？火星会是地球的未来吗？
为了解开这些迷惑，2020年，我们一次次向天发问：
7月20日，阿联酋的希望号火星探测器发射，目标是研究火星的高层大气，并监测两年之内火星的气候变化，绘制不同季节的火星气象图。
7月23日，我国的天问一号探测器开启火星征程，肩负火星环绕、火星表面降落、巡视探测三大任务。
7月30日，美国的毅力号探测器也踏上了征程，为美国2030年代的载人火星探索任务、火星登陆做好前期准备工作。
火星这个邻居身上，可能藏着我们的过去，也预示着我们的未来。
02 金星天文观测
在金星大气中检测到磷化氢
图源：美国科学促进会
在太阳系众多的行星中，金星凭借极端恶劣的自然环境，摘下了“地狱行星”的凶名。但天文观测发现，这样的地狱中，竟然也可能存在生命的迹象。
科学家在金星的大气层中发现一种罕见的分子——磷化氢（PH3），丰度为20ppb（亿分之二），大约每10亿个分子中有20个磷化氢分子，含量非常非常低。
因为这种气体通常在工业生产中，或由微生物在无氧环境中生成，所以它的存在意味着外太空中可能存在生命。
此次发现磷化氢的位置，不是在金星表面，而是在金星大气中层，高度在五十公里附近。
这个位置的金星大气压接近1个标准大气压，温度大概是在20到30摄氏度，可能适合生命存在。
所以一些科学家怀疑金星上的磷化氢是由生命产生的，但一切还言之过早，需要后续更多的科学探测支持。
03 天眼发威
2014年9月1日拍摄的FAST夜景
图源：国家天文台FAST项目团队
快速射电暴是一种神秘的天文现象，能在短时间内释放出巨大的能量。快速射电暴在3毫秒内释放的能量，可以与太阳3天内释放出的能量媲美。
对于快速射电暴的来源，科学界一直众说纷纭，主要可分为两派：一派认为，快速射电暴来自磁星磁层，是致密星周围的强磁场电离环境导致的；
另一派则认为，快速射电暴是一些大型致密天体相互作用驱动的辐射。
而中国天眼FAST是世界上最大的射电望远镜，它的反射面有30个足球场那么大，口径是美国阿雷西博射电望远镜的两倍。
它还能根据天体的目标位置的不同，自主调节形状，灵敏度非常高，能“看”到其他望远镜看不到的脉冲辐射的绝对优势，是探测快速射电暴的不二利器。
今年10月和11月，中国科学家就通过FAST的观测，首次观测到了银河系内的快速射电暴，并在《自然》上发表了相关研究成果，证明了磁星磁层是快速射电暴的来源之一。
自开放使用以来，天眼发现的脉冲星数量超过240颗，基于相关数据发表的高水平论文达40余篇。
天眼极大地拓展了我们的视野，让我们走在视界前沿。
04 商业航天起飞
龙飞船发射
图源：SpaceX
5月30日，SpaceX的龙飞船从佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空，将美国宇航员道格·赫利和鲍勃·本肯带到国际空间站。
2011年，由于航天飞机维护使用过于高昂，并且挑战者号航天飞机和哥伦比亚号航天飞机先后发生灾难，美国航天飞机宣布退役。
在此后的9年中，美国一直是依赖俄罗斯将宇航员送往空间站。
本次发射，是自2011年后美国首次凭借自己的力量，从美国本土直接将宇航员送入国际空间站。
这也是有史以来人类第一次乘坐商用火箭冲入地球轨道，是商业载人航天的首秀。
一般情况下，火箭助推器都是一次性的，使用后会被抛入海洋。而早在2017年，SpaceX就开始在CRS-13上的CRS任务中重复使用Falcon 9助推器。
SpaceX的优势就在于他们的火箭可重复使用，比俄罗斯的报价低40％。
05 北斗收官
北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射
图源：贵阳日报
一提到全球卫星导航系统，我们最先想到的可能是美国的GPS。
目前能够被称为「全球系统」的，除了美国的GPS，其实还有中国的北斗、俄罗斯的GLONASS、欧盟的伽利略系统。
美国的GPS和欧洲的伽利略都是地球中远轨道卫星，而北斗是由GEO、IGSO和MEO混合的星座。
它既能实现全球覆盖，同时由于部分卫星定点在中国国土上空，因此能够为本土提供更高精度、更好性能的服务。
2020年6月23日，北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。
北斗三号“收官之星”发射成功，意味着我国北斗三号系统可以在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。
06 仰望星空，脚踏实地
嫦娥五号发射
图源：国家航天局
12月27日凌晨1时59分，离家23天的嫦娥五号，带着月球1731克月球“土特产”，悄悄落在内蒙古四子王旗着陆场上，宣告我国首次月球采样返回任务圆满完成。
作为中国探月工程的收官之战，嫦娥五号实现了中国航天史上五个第一次：
而这么一个宏大又意义深远的探月工程，所用的花费却少得超乎想象——只有十几公里地铁钱。
李洪波告诉造就：“探月工程曾经公布过，嫦娥1号只花了14亿，相当于北京修2公里地铁的经费。整个嫦娥探月工程下来，大概也就是修十来公里地铁的花费。”
她说，在当年美苏冷战的背景下，美国为抢在苏联之前实现载人登月，前前后后投资高达250亿美元，当时约合2万多吨黄金。
而我们的探月工程之所以能花小钱干大事，是因为我们的目的不是搞竞赛，而是要服务于科研，服务于探索未知。
所以要踏踏实实、量力而行地做有意义的事情，有条不紊地开展航天探索。
07 空间太阳观测
太阳轨道探测器首次接近太阳
图源：欧洲空间局
2020年2月，欧洲航天局和NASA的联合开发的太阳轨道探测器发射，人类向太阳进发。
太阳轨道探测器旨在对日球层（太阳和太阳风影响的区域）和新生的太阳风进行详细的测量，并对太阳的极地区域进行近距离观测，整个任务计划持续7年。
7月16日，太阳轨道探测器拍摄了一张迄今离太阳最近（距太阳4800万英里）的照片。
就在几天前（美国当地时间12月27日），它飞越了金星。
因为它必须始终将隔热罩对着太阳一侧，所以无法拍摄任何图像，但它自带的等离子体波仪器、高能粒子探测器上的许多传感器仍旧收集到了许多珍贵的数据。
飞越金星，我们离太阳更近了。
“从1957年人类第一颗人造卫星飞出大气层开始，这60多年的航天活动的主要区域还是在地球周边4万公里以内。如果宇宙是大海的话，我们还是在近海的沙滩周围扑腾。”
“如果人类真的想在宇宙中走出摇篮，发现新大陆的话，月球就是宇宙这片茫茫大海中离地球最近的近海的一个小岛，火星是人类最可能登陆的比较近的第一片大陆。”
2021年，我们仍然在路上：
……
2020，注定是不同寻常的一年，我们见证了历史，也经历了成长；2021年，我们将前往更远的星空，破解更多的未解之谜。
但无论如何，不变的始终是我们奋楫星河的脚步，和探索未知的渴望。
在星辰大海的征途上，我们永不止步。
本文经航天科技集团钱学森运载技术实验室高级研究员李洪波审校，特此致谢。
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