2015年世界科技發展回顧

美國

 

資料圖：“好奇好”火星探測器

 

太空探索成績斐然，人類對太空宇宙認知邊界再次拓展，NASA仍是當之無愧的世界“領跑者”。

 

何屹（本報駐美國記者）太陽系探索中的熱點仍是對火星的探索，2015年人類對火星的了解也大大加深：火星大氣與揮發演化探測器（MAVEN）向我們描繪了火星的“搖滾范兒”面貌。利用火星勘測軌道飛行器（MRO）上搭載的成像光譜儀，美國國家航空航天局（NASA）發現了火星表面液態水的證據，及火星上存在大量隕石撞擊形成的玻璃。根據“好奇”號的觀測數據，

 

首次計算出火星年輕時期，其表面含水量曾超過北冰洋。而火星之所以變成一個乾燥、寒冷的沙漠世界，是由於太陽風奪走了火星大氣。

 

NASA公佈了登陸火星“三步走”計劃，同時正在研究火星軟著陸技術，研發登陸火星的充氣式飛船，並打算利用折疊飛機勘測火星。正在研發中的火星直升機將大大提升漫遊車路徑規劃效率。在動力方面，核裂變動力火箭或將飛往火星的時間縮短一半，而最令人興奮的技術則是正在研製的新型離子發動機，它有望使人類的火星之旅縮短為39天。

 

對於金星，美國研究人員提出通過聲波來探測金星的地震活動；對於木星，NASA實驗證明，木衛二黑暗物質可能是海鹽，並計劃2020年探測木衛二；而水星探測器“信使號”飛船墜毀水星表面，成功結束了11年的探測任務。

 

對於冥王星，7月“新視野”號探測器在“飛越冥王星”任務中，帶領人類首次近距離觀察冥王星，NASA公佈了迄今最清晰冥王星照片，發現冥王星也有“蔚藍天空”，標誌著行星探索黃金時代的一個頂峰。在NASA指令下，“新視野”號在近距離飛掠冥王星後，去探訪柯伊伯帶天體。

 

2007年發射的“黎明”號小行星探測器在2012年離開灶神星後，于2015年抵達矮行星谷神星，傳回了一張到目前為止最清晰的谷神星圖像，並繪製了其表面地貌的彩色圖像。

 

在小行星方面，一顆寬度約0.54公里的小行星與我們“親密地”擦肩而過，而一顆名為2011 UW-158的鉑金內核小行星也飛掠地球，NASA3月宣佈，其小行星捕捉任務將採取巨石捕捉方案。

 

在尋找地外生命方面，開普勒太空望遠鏡找到了迄今為止最像地球的兩個星體，被命名為開普勒438b和開普勒442b。7月，NASA首次確認了一個與地球近似大小、圍繞一個類太陽恒星運轉、公轉軌道位於宜居帶內的行星——開普勒-452b，成為尋找“另一個地球”的一座里程碑。不過，科學家認為更多類地星體或許尚未“出生”。

 

在深空探測方面，美國發現迄今最遙遠的星系，距地球約132億光年。而迄今最曜亮的星系也被“廣角紅外測量探測器”（WISE）發現。令人振奮的是，美國密歇根大學對“羅塞塔”號彗星探測器數據的分析表明，在67P彗星彗核周圍的氣體——彗發中發現了氧氣分子，這在歷史上尚屬首次。“尤利西斯號”太空探測器則檢測到900多個粒子，該成果將幫助科學家對宇宙天體形成過程中星際塵埃所扮演的角色有更深刻的理解。

 

在天文望遠鏡方面，世界最大的“30米口徑望遠鏡（TMT）”光學天文望遠鏡動工；而正在研製的一款名為阿拉戈望遠鏡的新的在軌望遠鏡，其生成的圖像將比哈勃太空望遠鏡清晰1000倍，美國能源部已批准了建造這款世界上迄今最大的數碼相機。

 

在航天運輸方面，美國私企SpaceX奪人眼球，為美國軍方發射第一顆軍用衛星，載人“龍”飛船逃生系統測試成功，雖嘗試回收火箭和海上軟著陸失敗，“龍”飛船執行的第三次貨運補給船升空3分鐘即命殞長空，但臨近年終的12月，獵鷹九號運載火箭將11顆通訊衛星送入預定軌道後成功實現火箭第一級的著陸回收。此前的11月，亞馬遜“掌門人”傑夫·貝索斯旗下的藍色起源公司發射的一枚火箭成功實現軟著陸並完成回收，成為全球第一個發射升空後又完好無損返回地面的火箭，足以載入火箭飛行的史冊。此外，美將發射探空火箭測試空間技術，“巨無霸”運載火箭也將於2018年亮相，科學家正在考慮太空電梯中的材料和設計，將其作為火箭技術的替代，“坐電梯遊太空”呼之欲出。

 

在航空方面，NASA成功測試可變形機翼，測試了擁有18個引擎的電動機翼；10台引擎的電動飛機試飛成功；美無人機實現可長期留空不落地。

 

值得一提的是，8月美國休斯敦一間負責運營國際空間站科學研究平臺的企業NanoRacks，與中國院校達成“歷史性”協議，允許中國一項生命科學實驗在國際空間站上完成。這意味著國際空間站將迎來首個來自中國的研究項目；同樣在8月，在太空種植的生菜喜獲豐收，宇航員稱：“太空蔬菜的味道好極了。”

 

英國

 

資料圖：正在國際空間站的英國宇航員蒂姆·皮克

 

派宇航員首次造訪國際空間站，多項計劃陸續出爐，力爭空間領域一席之地的決心可見一斑。

 

鄭煥斌（本報駐英國記者）5月，英國衛星通訊企業國際海事衛星組織宣佈，其“全球無線寬頻網絡”的最新一顆組網衛星發射日程被迫推遲。正在組建中的“全球無線寬頻網絡”是英國最大的商業太空項目，需要至少三顆在軌通訊衛星來覆蓋全球，目前已有兩顆衛星在軌運行。

 

6月，英商務大臣宣佈將投資1000萬英鎊，用於發展3D列印技術在航空航天領域中的應用，以幫助英國保持在該領域的全球競爭力。

 

11月，英噴氣發動機公司宣佈，英國航空航天系統公司已決定向其注資2060萬英鎊，政府也將撥款6000萬英鎊，以協助該公司開發可用於空天飛機的先進發動機技術。該公司希望能在未來數年內建造出地面測試用的發動機，並在2025年前開展無人飛行測試。

 

12月，英國宇航員蒂姆·皮克搭乘俄羅斯“聯盟”號宇宙飛船升空到國際空間站，執行一項名為“原理”的任務。這是英國宇航員首次造訪國際空間站。皮克將在國際空間站工作7個月，從事一項與醫學科學、放射物理學和材料科學有關的科學實驗。同時，他還將完成一項“教育與推廣活動計劃”。該計劃耗資300萬英鎊，由英國空間局負責運作，旨在激發學生對空間科學的興趣，並提高對STEM（科學、技術、工程和數學）專業的興趣。

 

法國

 

資料圖：歐洲航天局的阿麗亞娜運載火箭

 

支持歐洲空間局多次重要衛星發射，並重新啟動伽利略衛星發射計劃，引領歐洲航空航天業加速發展。

 

李宏策（本報駐法國記者）年初，歐洲委員會批准重新啟動伽利略衛星發射計劃，伽利略定位系統有望在2016年前開始提供初步定位服務。伽利略衛星定位系統將由30顆衛星組成，預計總投資達80億美元，規劃到2020年完成全部衛星入軌並提供全面的高精度定位服務。

 

作為全球環境與安全監測系統（即哥白尼計劃）的重要組成部分，歐洲“哨兵－2A”環境監測衛星于6月成功被送入軌道。該衛星攜帶一枚多光譜成像儀，運行期間將提供有關農業、林業種植方面的監測信息，對預測糧食産量、保證糧食安全等具有重要意義。此外，它還將用於觀測地球土地及森林覆蓋變化，監測湖水和近海水域污染情況，以及通過對洪水、火山噴發、山體滑坡等自然災害進行成像為災害測繪和人道主義救援提供幫助。

 

航空方面，由歐洲空中客車集團開發的第一代E－Fan全電動飛機從英國東南部肯特郡飛抵法國北部加來海峽省，成為世界首架依靠自身動力起飛並成功飛越英吉利海峽的全電動飛機。

 

年終，歐洲航天局用於驗證太空引力波觀測技術的“LISA探路者”探測器成功發射，這將為人類太空探索打開新的大門，同時也有助於進一步驗證廣義相對論。“LISA探路者”內部帶有兩個品質為2公斤的金鉑合金立方體，科學家可通過鐳射望遠鏡觀測這兩個獨立放置的物體在運動中的相對位置變化，以證明引力波的存在。

 

德國

 

資料圖：彗星探測器“菲萊”成功登陸彗星67P

 

太空計劃與歐盟航空航天項目密不可分，同歐空局一起找到彗星登陸器“菲萊”，測量出彗星67P上存在氮分子。

 

顧鋼（本報駐德國記者）歐空局（ESA）太空探測器“羅塞塔”號搭載的“菲萊”彗星登陸器成功登陸彗星67P。3月，歐空局宣佈“羅塞塔”號探測器首次測量到了彗星67P上的分子氮，其被認為是太陽系形成時最常見的氮類型，被科學家稱為“最想找到的分子”。

 

6月，歐空局宣佈，“菲萊”在失聯7個月後與地球重新取得聯繫，位於德國達姆斯達特的歐空局測控中心專家對重新找到“菲萊”非常激動，發回的信息顯示，登陸器上的電腦和信號發射器都經歷了極端情況的考驗。

 

為了打破美、俄在航天領域的技術壟斷，開發可重復使用的載人飛船，歐空局採用一枚織女星VV04型運載火箭成功將歐洲試驗性飛船（IXV）發射升空。來自德國、意大利和法國等歐洲國家的40家研究機構和企業參與了IXV飛船的研發。

 

此外，歐洲伽利略衛星導航系統第9顆和第10顆衛星成功發射，這兩顆衛星的主承包商是德國OHB公司，具備“全面運行能力（FOC）”。

 

一項有趣的成就是，德國漢諾威大學科學家開發出首個“人體衛星導航”設備，通過綁定在腿部的電極來發出刺激信號，“告訴”使用者應朝哪個方向行進。未來該設備將與GPS相連，除了能夠方便遊客，還可用於體育運動、控制和疏導人群、引導消防員救災。

 

俄羅斯

 

資料圖：俄羅斯拜科努爾航天發射場

 

進一步整合航天工業，重組航天機構，加快“東方”航天發射場建設，積極開展國際合作，重點推進火星探索和登月項目。

 

亓科偉（本報駐俄羅斯記者）近年來，俄航天業多次出現火箭發射事故，體制弊病和多年積累的痼疾令俄羅斯下定決心對航天業進行徹底改革。為提升航天業競爭力，俄計劃將聯合火箭航天公司與聯邦航天署合併重組，組建新的“Roskosmos”公司，目前重組時間表尚未公佈。按照設想，新公司與俄羅斯國家原子能公司相似，有權對政府劃撥預算資金進行管理、分配，可制定並向政府提交行業法律草案，對行業實施法律規範。此外，新公司還將吸引私人資本進入火箭航天領域。俄副總理羅戈津對重組後的新公司寄予厚望，他表示2025年前其勞動生産率將會提高兩倍，人員工資將會提高一倍。

 

2015年底，位於俄阿穆爾州齊奧爾科夫斯基市烏格列戈爾斯基鎮的“東方”航天發射場建設取得新進展，發射場安裝試驗塔的不間斷供電系統建設完成，初步具備使用條件。此外，“聯盟-2”運載火箭發射系統、技術系統、公路和鐵路、外部供電和安全系統、帶必要基礎設施的住宅及測量工具系統等也在加緊建設。按計劃，“東方”航天發射場將於2016年完成首次火箭發射。

 

俄在航天領域繼續與其他國家加強國際合作。9月，俄“聯盟-ST”運載火箭從法屬圭亞那庫魯發射場發射，將兩顆伽利略導航系統衛星送入預定軌道；俄計劃于2017年開始建設新空間站，擬邀請美國、歐洲及金磚國家共同參與建設，將其打造為登月及前往更遙遠星球的中轉站。

 

火星探索方面，俄積極參與“ExoMars”火星探索項目，俄科學院空間研究所為衡量氣體軌道器模組研製了大氣化學光譜綜合測定系統和“FREND”中子光譜儀。2016年初，俄將使用“質子-M”火箭發射由歐空局研製的在軌衛星和實驗性登陸艙。

 

目前，俄已開始著手實施2029年登月計劃。俄科羅廖夫能源火箭航天公司總裁索恩採夫表示，按照計劃首先需要發射四次“安加拉-A5B”號重型運載火箭，之後於2021年啟用用於登月計劃的新宇宙飛船，2023年向國際空間站發送該飛船，並與空間站實現對接，2025年實現飛船至月球的自主飛行，優化載人技術，2029年進行載人飛月和登陸月球。

 

9月，俄舉行從外星球軌道降落到星球表面的倣真實驗“星座-5”，10月底舉行了第一次完全由女性宇航員參加的隔離研究項目“月球-2015”，俄航天專家擬通過這些實驗研究太空飛行對宇航員身體狀況的影響及在星球表面開展工作的可行性。

 

加拿大

 

延長參與的國際空間站任務，支持開發新一代監控和定位技術，開發新型太空電梯技術。

 

馮衛東（本報駐加拿大記者）為提升航空航天業的競爭力，加政府從2013—2014財年開始的5年內將為“航空航天和國防戰略計劃”投入1億加元，併發起成立“加拿大空間政策框架”，為航空航天業提供綜合性的發展方案。加政府將和航空航天業協會共同發起“全國航空航天産業發展倡議”，將加拿大參與國際空間站任務延長至2024年，並從2016—2017財年開始的4年內，向加拿大衛星通信部門追加3000萬加元，支持開展前沿技術研發。

 

3月，加政府宣佈將通過宇航與國防戰略計劃（SADI），向L-3 Wescam公司投入7500萬加元的有償資助，支持其研發新一代監控和定位技術。作為研發先進機載成像和感測器技術的最大防務企業，L-3 Wescam公司的産品在國防、監測、搜索和救援領域已得到廣泛應用。

 

9月，加拿大Thoth科技公司宣佈，已獲得美國的專利，興建一座高達兩萬米的可充氣太空電梯，將使用加壓段塔式設計製造20公里的電梯，以及位於頂端的電梯平臺。該平臺可以用於通訊、旅遊或作飛行器發射之用，大大減少宇宙飛船發射成本，希望開創太空旅遊新時代。

 

以色列

 

 

召開第十屆伊蘭·拉蒙國際空間會議，主辦第66屆國際宇航大會。

 

馮志文（本報駐以色列記者）年初，以色列舉辦第十屆伊蘭·拉蒙國際空間會議。美國國家航空航天局、意大利空間局、日本空間局、歐盟及聯合國外太空事務辦公室的官員和宇航員出席了會議。會議總結了2014年國際航空航天科技成果，展望了航空航天技術的發展趨勢，並深入探討了環地中海空間合作和納米衛星技術的發展未來。

 

9月，第66屆國際宇航大會在以色列召開，來自全球58個國家和地區的宇航局、航天科技公司、科學研究機構、高等院校的2000多名代表出席大會。本屆大會以“太空——通向人類未來之門”為主題，由各項會議、專題研討、各國航天成果展覽三大部分組成。大會圍繞空間科學與空間開發、太空技術新應用、太空探索與人類生活等多個議題，進行7場國際宇航聯合會全體會議、3場專題講座，以及多個研討展示活動。

 

日本

 

航天航空方面的發展並不均衡，太空觀測、空間探索等方面居於世界前列，但在其他方面則成果不多。

 

葛進（本報駐日本記者）國立天文臺和東京大學的研究人員通過天文望遠鏡“昂”，在太空中確認了9處具有銀河星團規模的暗物質的集中區域；國立天文臺等研究機構證實，新星爆發時會大量成生第三輕的元素鋰。這也是人類首次直接觀測到生成、釋放出鋰的天體。

 

日本發射的小行星無人探測器“隼2”正在順利飛往目的地——小行星“龍宮”。該探測器已經利用地球重力進行了軌道修正和加速，目前其狀態良好。

 

11月，日本利用H2A改良型火箭成功發射一顆加拿大的商業通信衛星。這也是日本的火箭首次承擔商業發射任務。

 

12月，宇宙航空研究開發機構的金星探測器“曉”開始進入金星軌道。“曉”在2010年曾試圖進入金星軌道對其進行觀測，但由於主引擎出現故障而失敗。此次為第二次挑戰，如果成功將開始日本首次對行星的探查。

 

巴西

 

繼續推進“航宇國防創新”計劃，支持航宇、航空、國防與公共安全領域的技術創新。

 

鄧國慶（本報駐巴西記者）“航宇國防創新”計劃作為“企業創新”計劃的一部分，主要面對工業界與研究中心，旨在鼓勵私營企業與研究機構的合作，促進技術創新項目投資的分配。

 

巴西自行研製的KC-390大型軍用運輸機2月首飛取得圓滿成功，標誌著巴西國防工業又邁出了關鍵性一步。巴西空軍此前已宣佈，將斥資72億雷亞爾（約合29億美元），在10年內購買28架這種運輸機，以替代現有的美制C-130“大力神”飛機。首架飛機將在2016年年底交付。KC-390是一款用於給部隊運送補給的運輸機，同時也可執行搜救、森林火災救險等任務，可運輸26噸貨物，時速可達870公里。

 

2月，巴西第一顆完全自主研製的微型人造衛星AESP-14號搭乘美國太空探索技術公司的“龍”飛船發射升空，與國際空間站對接後，衛星從運行軌道距離地球約340公里的國際空間站成功釋放進入太空軌道。巴西航天局已累計撥款56萬美元用於發展包含三個微型衛星發射項目的一攬子計劃。除AESP-14號外，今後預計還將發射其他衛星。

 

巴西航空工業公司是世界五大公務飛機製造商之一，也是全球唯一一家研發由四款70座至130座級飛機組成的現代化系列商用飛機的製造商。2月，該公司向美國航空交付了一架E175飛機，這是雙方于2013年12月簽署的60架E175噴氣飛機確認定單的首架飛機。雙方簽署的合同還包括90架E175飛機的承諾訂單，潛在訂單總數達150架。在6月法國第51屆巴黎-布爾歇國際航空航天展覽會上，該公司推出E-系列噴氣飛機第二代産品——E-Jets E2系列飛機。

 

韓國

 

在高空無人機等領域取得技術突破，在空間作戰領域邁出新步伐。

 

薛嚴（本報駐韓國記者）8月，韓國航空宇宙研究院宣佈，在韓國全羅南道高興郡航空中心起飛的無人機EAV-3成功進入屬於平流層範圍的海拔14.1千米高空。EAV-3機體全長9米，使用電池作為動力源，在利用鋰電池起飛後，逐漸提升飛行高度，並開始使用太陽能電池。韓國航空宇宙研究院2010年開始研發太陽能無人機，實現過最高飛行高度10千米、持續飛行25小時的成果。韓國航空宇宙研究院還計劃2016年挑戰延長無人機的續航時間。

 

在空間作戰領域，韓國空軍在韓國陸海空軍三軍總部雞龍臺設立了“宇宙情報狀況室”。韓國空軍計劃通過狀況室來收集並分析人造衛星等宇宙物體的接近與碰撞與否、火箭發射、脫離或重新進入軌道情況及宇宙氣象等信息，並與相關機構共享。韓國空軍方面表示，這是韓國第一個為利用宇宙空間而成立的控制室，暫時將根據美國提供的太空情報進行分析，並計劃在未來引進衛星探測等設備，以培養獨立的信息收集能力。韓國決定在控制室設置去年年末完成的“宇宙共同作戰狀況圖”，通過2D和3D方式分析衛星現狀。