20年代头一年，连阿联酋都要去火星啦 | 迈向太空
“我们都很期待2020呢” | NASA
又到了辞旧迎新的时候，各行各业都在盘点上一年的收获，筹备下一年的计划。
航天业也不例外，与2019年的积累相比，2020年可谓是航天丰收的大年。
这一年，有从地球热闹非凡启程前往太空的，也有从太空满载而归要返回地球的，载人飞船和互联网领域也有很多新秀即将登场亮相。
各个航天机构都摩拳擦掌，跃跃欲试。
热闹空前的火星探测
无人机将在火星飞翔 |NASA
在2020年的航天计划中，最引人注目的，当属7月的火星探测窗口。花最少的代价从地球前往火星，这样的机会平均每26个月才有一次。
更非同寻常的是，本次火星探测可以说是空前的热闹。
除了大家所熟知的各大航天机构，一些陌生的面孔也加入了进来，比如阿联酋的穆罕默德·本·拉希德宇航中心。
阿联酋的希望号火星探测器 | mostaqbal.ae
他们将要借助日本三菱的H-IIA火箭，发射希望号火星探测器，计划2021年抵达，以此庆祝阿联酋成立50周年（1971-2021）。
希望号长2.90米，宽2.37米，重1.5吨，尺寸和重量与小轿车相当，搭载有酋长相机EXI、酋长红外以及紫外光谱仪EMIRS/EMUS。这颗探测器由阿联酋和美国多所老牌航天高校联合研制，项目主管和近一半参与者都是阿联酋工程师。
装配中的火星2020火星车 | NASA
在老牌航天机构中，去火星首次成为不约而同的选择，不过实现的方式可谓殊途同归。
美国的重点仍然是火星车。
作为现在唯一且多次成功在火星上开车的机构，NASA的火星2020脱胎于好奇号火星车的设计，但1吨多的体重要比好奇号更重。
火星2020携带了更多更先进的仪器，尤其关注的是火星上水或者生命留下的痕迹，从而进一步探访火星宜居的可能，也为未来的火星采样返回做准备。
特别值得一提的是，火星2020还将携带一架无人机前往火星，给未来的行星探测开拓更广阔的可能性。
ExoMars 2016 TGO(上)以及ExoMars 2020火星车（下） | ESA
欧空局和俄罗斯宇航局继续强强联合。2016年，他们成功环绕火星，却在着陆时折戟。这一次，他们要挑战着陆器和火星车。
这台ExoMars 2020（Exobiology on Mars意为寻找火星生命）选取了双方的优势：
欧空局前往火星的成功率更高，因此打造地球-火星转移轨道的巡航段设备；
俄罗斯的拉沃契金设计局，设计过太多的月球和火星探测器，负责哥萨克号着陆器部分；
欧空局还负责罗莎琳德·富兰克林号火星车。
当然，双方的设备互有交叉，尤其是在科学仪器上进行了互补，以期实现效果的最大化。
中国火星着陆器和火星车模型 | Wikipedia
而最让我们期待的，当属中国的火星一号了。
这是中国首次独立开展的火星计划，而且在首次计划中就要一次性完成火星绕（轨道器）、落（着陆器）、巡（火星车）的目标，这在世界上也是独一无二的，难度可想而知。
不过这样的选择并非无本之木，火星一号充分借鉴了嫦娥系列绕、落、巡以及深空测控的经验。
火星一号官方图片 | CASC
当然压力也是有的，这就需要更多的探索，相关的实验也一直在紧锣密鼓地进行。就在去年的11月14日，中国对外公开展示了火星着陆器悬停避障试验，“着陆器”在70米高空与塔分离，在67米的高度悬停，并自主避障，下降到20米的高度。
在这座亚洲最大的地外天体着陆综合试验场，科研人员模拟着火星一号可能会遇到的各种挑战。
火星着陆器悬停避障试验 | 新华网
这些火星探测器预计都将在2020年7月前后的窗口期启程，大约在2021年上半年抵达火星。
中国火星一号探测器着陆火星的示意图 | 观察者网
从外星球回家
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。
对于绝大多数深空探测的航天器而言，从出生时，他们星辰大海的征途，就已经确定，是一张有去无回的单程票。
随着航天技术的发展，我们开始尝试——让他们回家。
回家的道路是十分坎坷的。当年日本的隼鸟号小行星探测器，就曾经身残志坚、几经失联，在几乎只剩下理论上返回地球可能性的情况下，历时3年终于成功回家，谱写出一曲不死鸟传奇。
隼鸟2号将返回舱送回地球的想象图 | JAXA
2020年，回家将成为太阳系深空探测器的一大亮点。在回家的路上，有的要启程，有的在收获，还有的要归来。
嫦娥五号探测器计划在2020年启程，这是我国月球探测“绕、落、回”三个步骤中的最后一步。这次探测还是继1976年之后，人类再次发射月球采样返回探测器。
整个嫦娥五号由轨道器、着陆器、上升器、返回器组成，构建了一套复杂的分离和对接方式。而这样复杂的多次交会对接，将全部自动完成。
从月球返回的难度不容小觑，嫦娥五号返回地球的速度将达到第二宇宙速度（11.2千米/秒），比我们常见的飞船返回速度高出约50%。如果直接冲入大气层，很可能被彻底烧毁。为了让返回舱顺利着陆，嫦娥五号将采用“打水漂”的方式，即第一次返回时被大气层弹回太空，再进行第二次返回。
嫦娥五号 | CNTV
在2020年收获的，是冥王号小行星探测器（OSIRIS-REx）。这艘2016年就启程的探测器，已经对小行星“贝努”进行了测绘、探测和采样点的搜集。根据计划，2020年7月，它将对 “贝努”进行采样，并于2023年返回地球。
冥王号小行星探测器采样的想象图 | NASA
而在2020年底归来的，是不死鸟传奇的姊妹——隼鸟2号。早在2014年，隼鸟2号就已经动身，前往“龙宫”小行星。刚刚过去的2019年，是它丰收的一年，隼鸟2号圆满完成小行星采样和小“机器人”（微型巡视器和着陆器）的投放任务。
隼鸟2号的巡视器在小行星表面拍摄的影片| JAXA
为什么人们越来越关注对小天体的采样返回任务呢？
由于小天体没有经历过行星演化，还保留着很多太阳系早期的信息，对于我们了解太阳系的诞生至关重要。地球上很难找到几十亿年的古老岩石，而月球上就有不少，在小行星上则遍地都是了。
为了收集到足够古老的信息，各个探测器都使出了浑身解数，隼鸟2号更是曾经炮轰小行星，以此来收集内部的岩土。
有了这些成功的经验，未来我们会看到更多的探测器，从各种天体那里带回礼物。
载人新飞船
2020年，对于载人航天，注定非同寻常，国家队和商业航天的多款新式载人飞船将陆续进行太空飞行首秀或载人首秀。
首先是两款国家队产品，中国新一代载人飞船和美国的猎户座号飞船。
2018年珠海航展上，中国新一代载人飞船的返回舱首次公开亮相。
珠海航展的我国新一代载人火箭及飞船| 作者摄
与以往的飞船相比，新飞船有诸多优点：
空间和重量要大得多，飞船直径从神舟系列的2.27米增加了一倍，达4.5米；
新飞船取消了轨道舱，改为更为简洁、宽敞的返回舱-服务舱两舱架构；
使用寿命也从半年增加到2~3年，可以长期在轨，服务空间站；
乘员也从原有的最多3人扩展到最多6~7人；
新飞船也对接航天新理念，充分考虑了重复使用的能力。
面对更大的载人飞船，中国研发了发射载人飞船和空间站的长征五号乙（CZ-5B）火箭，实现载人航天新的飞跃。
随着长征五号遥三火箭在去年年底复飞成功，2020年中国或将迎来长征五号乙首飞，而首飞的载荷很可能就是全新设计的载人飞船。
好事多磨的“猎户座”飞船 | NASA
美国官方的新飞船猎户座号也计划于2020年升空，其基本构型借鉴了阿波罗号飞船的指令舱，但也更大、更加现代化。
猎户座号飞船由来已久，在航天飞机还未退役之时，时任小布什政府未雨绸缪，开始了包含猎户座号飞船在内的“星座”计划。
后来的奥巴马政府先是砍掉了这个计划，后来又妥协推出一款低配版。
如今到了特朗普政府，猎户座号又迎来了国际合作的登月新版本。在这个版本中，美国推出返回舱，欧洲设计服务舱。
根据计划，猎户座号将在2020年底进行无人绕月飞行。这是美国2024年重返月球的阿尔忒弥斯计划的首次任务。
搭配猎户座号的，是一款运载能力堪比土星五号的新型重型火箭SLS。这款火箭脱胎于航天飞机的设计，与猎户座号飞船一样由来已久，好事多磨。
航天飞机（右）和SLS火箭（左，想象图） |NASASpaceflight
除了国家队，商业载人航天也在如火如荼的进行中。
Space X的载人龙飞船计划于2020年进行首次载人飞行。在2019年里，他们成功进行了无人首飞。这款可重复使用的新式载人飞船，目前一个座位的价格，只有俄罗斯联盟号对美国报价的1/4。
老牌对手波音的CST-100 星际客机也紧跟步伐。星际客机的尺寸介于阿波罗号和猎户座号之间，形成高低配置。
波音的星际客机（左）和SpaceX的载人龙飞船（右） | Wikipedia
在过去的一年之中，这两家都有所不顺。
波音遇到过燃料泄漏的问题。在2019年年底，星际客机的首次无人飞行中，飞船也未能与国际空间站对接，而是进入了一条更低的轨道。
更刺激的是SpaceX，半年前的一次实验引爆了飞船的逃逸系统。
挫折并不是墨守成规的借口，两家都在紧锣密鼓地完善这些问题，并计划在2020年带来载人飞行的首秀。
载人龙飞船与国际空间站对接 | NASA
互联网星座
2020年，互联网行业将收获新的增长点：分别是由空客和一网联合打造的一网计划，以及SpaceX的星链计划。
两家都在2019年发射了第一批卫星，并计划在2020年初步组网运营。
这些计划的作用是什么呢？很简单，就是无视地形，通过太空来高效连接全世界的互联网。
一网的组网规划示意图 | 空客
这些星座的共同点，那就是通过海量的（几百到几万颗）、低轨道（500~1500千米的高度）的小卫星（100~300kg，只有普通卫星的1/10），使得地球上方任何区域都有足够多的通信卫星，从而实现全球无线互联网组网。
就像在4G网络普及之前，很少有人能想到如今火爆的短视频APP那样，有了更宽广的高速公路，互联网里各种天马行空的新想法也许就能得以实现。
星链计划的卫星，每次发射60颗 | Wikipedia
一网在2019年2月发射了首批6颗测试卫星，计划2020年1月开始，一次发射34~36颗，未来一共648颗卫星。
星链在2019年的5月和11月各发射了一批60颗卫星，并计划2020年至少发射9次，多则半个一发，每次发射60颗，来组建首批1584颗的卫星星座。
两家星座计划竞争，是一网打尽星链，或是星链一统一网？这都不是关键的，关键是我们在享受现代科技的同时，也要权衡利弊。
两个星座计划可能会带来大量的太空垃圾，在500~1500公里的低地球轨道上，大气极其稀薄，已经无法通过大气摩擦来消除太空垃圾。而这些卫星退役后，失控可能带来的撞击，会造成更多的太空垃圾。
除了太空垃圾，天文学界尤其关心这些计划。因为这群数量庞大的、难以避开的、闪亮的小型通信卫星，会对天文观测带来很大的影响。天文学家为了躲避光源，已经被赶到了类似智利安第斯山区之类的偏远地方来修建天文台。而这一次，光污染来自于天上，所有地面观测都会受到不同程度的影响。
随着2020年这些星座的初步组网，无论利弊，我们都可以直观感受到这些变化，科技改变生活。
天文台观测时，从视场中路过的星链| Farra Observetary
以上这些，仅仅是2020年里，宏大航天计划中的一部分。而本文，也只展示了2020年航天大事件的冰山一角。
在这新的一年里，将会有很多值得期待的航天活动，果壳会及时为大家更新这些大新闻的动态，精彩不容错过。
作者：鸑鷟鹓鶵
编辑：Steed
一个AI
说了半天，真去外星球探险，还不是得靠AI……
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