这是最糟糕的时代,也是最好的时代。在地球上,过去一年里几乎所有生活方面都被COVID-19大流行所主导,这场大流行夺去了近两百万人的生命,并摧毁了全球经济。在太空中,人类取得了一个又一个的胜利:首次登陆月球背面,两次成功从小行星收集样本,44年来首次将月球新样本带回家,近距离探测太阳,以及在低成本可重复使用火箭方面取得重大进展。
当如此多的人们在地球上遭受苦难时,庆祝如此遥远、抽象的事件似乎有些冷酷无情。但是,促成这些太空任务的国际合作、科学上的突破和目标导向的研究,与促成多种COVID疫苗以前所未有的速度开发出来的技术是完全相同的。OSIRIS-REx探测器亲吻小行星Bennu的图像,或者嫦娥四号的月球车在月球隐蔽的面孔上滚动的图像,也提醒了我们生命中更深层次的东西。
食物、水、能源和信息至关重要。每个人都应该公平地获得这些。话虽如此,将经济中一小部分(真的只是一小部分)用于太空探索,提醒我们与生俱来的好奇心——那种我们是个体、属于一个物种、物种属于一个星球、而这个星球又是浩瀚、美丽、神秘宇宙一部分的感觉。在我们寻找外部世界的同时,我们也在更多地了解自己,就像通过音乐、艺术或笑声一样。
太空探索也提供了其有规律的确定性。宏大的任务需要长期的规划和确定的天体时间表。无论这里发生什么不可预见的事件,无论是好是坏,我们都知道2021年将在那里带来一些宏大的新冒险。即使发生事故或故障,即将到来的一年也将在我们对太阳系的持续窥探中取得辉煌成就。无论我们说什么、做什么或想什么,宇宙将继续其稳定的舞蹈,为任何愿意且能够抬头看的人带来日食、合相和其他视觉上的享受。
因此,以下是一些2021年太空亮点,重点关注令人惊叹的机器人任务。
首次访问木星的特洛伊小行星
10月,NASA将发射Lucy航天器。在其12年的主要任务中,Lucy将访问八颗不同的小行星。一个目标位于小行星带。其他七颗是所谓的特洛伊小行星,它们与木星共享轨道,被困在行星绕太阳运行时,位于其前方或后方60度的稳定点。这些天体已被困在其位置上数十亿年,可能从太阳系形成之初就如此。它们包含保存完好的外太阳系富含水和碳的物质样本;其中一些物质形成了木星,而另一些物质则向内移动,为地球的生命维持成分做出了贡献。
一个有趣的题外话:当陨石撞击富含碳的小行星时,它们会产生微小的碳晶体。所以是的:Lucy将在钻石般的天空中。

由Intuitive Machines为NASA制造的IM-1着陆器正飞往Vallis Schröteri,靠近阿波罗18号原本会着陆的地点,如果该任务没有被取消的话。(资料来源:Intuitive Machines)
Intuitive Machines
首批私营公司制造的月球着陆器
由SpaceIL公司制造的以色列Beresheet探测器去年抵达月球表面,但以坠毁告终。今年很可能会看到首个完全成功的商业着陆器登陆月球。NASA已与两家公司Astrobotic和Intuitive Machines签约,制造Peregrine-1和IM-1着陆器。
Astrobotic的Peregrine将携带11个仪器,测量月球表面的化学成分、磁性和辐射水平。它还将携带一个“月球图书馆”:一套蚀刻有人类知识百科全书的镍盘,复制了Beresheet号丢失的一套。与此同时,Intuitive Machine的IM-1将拥有5个仪器,专注于导航实验和一个无线电探测器,用于对低频天文源进行独特研究。
俄罗斯和印度重返月球?
在苏联的Luna 24月球任务结束四十多年后,俄罗斯计划恢复对月球的机器人探测,执行Luna 25任务。这项被严重推迟的任务自20世纪90年代末以来一直在开发中,暂定于2021年10月发射。Luna 25应该开启2020年代一系列新的Luna任务。如果失败,俄罗斯太空探索项目的未来将显得岌岌可危。
印度空间研究组织(ISRO)正试图通过Chandrayaan-3月球着陆器来实现其自身的复苏。它计划在2021年底发射,但可能会推迟到2022年。它的前身(显然是Chandrayaan-2)于2019年在月球上坠毁;与此同时,印度的竞争对手中国已经进行了两次备受瞩目的月球任务。新任务将主要重复Chandrayaan-2的目标,在月球上部署一个着陆器和一个月球车,但这次轨道器不再是该计划的一部分。
“阿尔忒弥斯1号”上的一系列科学立方体卫星
NASA一直致力于将人类送回月球的计划,已经很久了。该机构庞大的太空发射系统(SLS)火箭也已经开发了很多年。事情应该在2021年11月变得认真起来,届时“阿尔忒弥斯1号”任务将使用SLS将新猎户座舱的无人版本送往月球。13个小型任务将搭乘此次行程。其中包括三个月球轨道器——Lunar Flashlight,Lunar IceCube,和LunaH-Map——它们将研究月球表面的水。
“阿尔忒弥斯1号”上还将搭载NEA Scout,这是一艘创新的航天器,它将使用太阳帆,仅靠阳光作为推进剂,机动飞往近地小行星。这项任务可能预示着更多太阳帆驱动的太空任务的到来。
行星防御的首次真正考验
我以前写过这个:DART航天器将于7月发射,它将飞往一个双小行星系统,并与这对小行星中较小的成员——一个直径160米的岩石或碎石堆,名为Dimorphos——发生直接碰撞。NASA和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)以前曾向彗星和小行星发射过弹丸,但这次将是迄今为止对可能导致地球碰撞的危险路径进行小行星偏转技术最宏大的考验。DART将首次尝试通过动能撞击器改变小行星的路径。
国际科学舰队降临火星
2月份,来自三个不同国家的机器人探测器将抵达火星,每个探测器都代表着红色星球探索的一个里程碑。
NASA的Perseverance火星车,它在结构上与早期的好奇号火星车基本相同,但携带的仪器却截然不同,它将对火星表面进行深入的化学勘测,以寻找古代生命的化学证据。更重要的是,Perseverance将缓存最有趣的火星样本,以便在2020年代晚些时候由NASA与欧洲航天局联合任务收集并带回地球。
阿拉伯联合酋长国正在向火星发送Al Amal(希望)任务。如果成功,这将是阿拉伯国家进行的首次深空科学任务。该航天器与科罗拉多大学博尔德分校合作开发,旨在成为有史以来最全面的火星天气卫星,研究该行星的日常和季节性大气变化。
在中国一系列日益雄心勃勃的月球任务的基础上,中国的航天局开发了Tianwen-1(天问一号)探测器,以将其探索范围扩展到火星。它已经通过弹出小型相机并与主航天器建立wifi连接,创造了历史,允许在途中拍摄独特的自拍照。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的蓝图捕捉到了这座庞大天文台的部分宏伟复杂性和强大功能。(资料来源:NASA)
美国宇航局
詹姆斯·韦伯太空望远镜终于发射了(我们希望)
1996年,NASA开始开发下一代太空望远镜,目标是在2007年发射,并以仅5亿美元的乐观预算建造。快进15年,如今被称为詹姆斯·韦伯太空望远镜的望远镜,在经历了一再的挫折和延误后,暂定于2021年10月发射。其预算已膨胀至近100亿美元。
这项长期努力的成果将是迄今为止太空中最大的望远镜,其集光能力是哈勃太空望远镜的100倍。JWST将针对红外观测进行优化,使其能够以前所未有的细节研究早期宇宙的星系形成。它还将考察新恒星和行星的诞生之地,并对系外行星大气进行详细的化学分析。系外行星研究甚至不是该望远镜最初科学目标的一部分,但它们可能为宜居世界的研究和太阳系外生命迹象的研究带来巨大进展。
永不停止的机器人探险家
如今,持续进行的太空任务列表非常庞大,以至于需要一个维基百科页面来容纳,需要大量滚动。亮点包括NASA的Juno探测器,它将在7月坠入木星结束其辉煌的木星任务;JAXA的Akatsuki探测器,它正在进行孤寂的金星探测;New Horizons,它正在遥远的柯伊伯带寻找下一个可能的目的地;以及Parker Solar Probe和Solar Orbiter,这是NASA和ESA互补的任务,详细研究太阳。
载人航天:下一代
NASA的Artemis-1任务将对其耗资惊人的SLS火箭和猎户座舱进行首次全面测试。老化的国际空间站将继续接待机组人员并进行在轨实验。但这些只是火箭技术和载人航天探索领域进步的一小部分。
在商业航天领域,SpaceX计划继续快速测试其庞大的Starship航天器原型,目标是在2021年底前进行一次轨道测试飞行。Blue Origin的New Glenn火箭,设计用于运载宇航员和货物,也应该在今年进入轨道。波音公司的Starliner太空舱正按计划进行其首次载人飞往国际空间站的飞行。Vulcan Centaur,由United Space Alliance制造,仅用于无人任务,但它承诺了一种新的低成本太空访问方式。Peregrine月球着陆器将搭乘其首次飞行。
与此同时,中国将于2021年开始建造其新空间站,其核心舱“天和”号(“Joining the Heavens”)计划在今年上半年进入地球轨道。首批乘组人员应该很快就会随之而来,尽管中国航天局尚未公布具体日期。
仅供您参考
很有可能,您在即将到来的一年中不会亲自飞往太空。您可能不会建造一个机器人探测器来导航到地球之外(尽管我希望你们中的一些人参与其中)。但是,享受宇宙之美没有任何限制。您所需要的只是一个晴朗、黑暗的天空,也许还有一对简单的望远镜。
行星合相,即两颗或多颗行星在天空中看起来很近,是美丽的景象,通常很容易观测。1月20日,火星将看起来非常接近天王星,这是一次较难但有趣的合相。后者在郊区的天空中太暗而看不见,但通过望远镜或小型望远镜则很容易看到。这是您观测太阳系第七颗行星的最佳机会之一。
在这里可以找到其他行星近距离合相的精彩列表,在这里可以找到一些不太紧凑但特别壮观的天空聚会。

2003年南极日食产生了这张由Fred Bruenjes拍摄的惊人照片;今年的日食应该同样上镜。(资料来源:http://www.moonglow.net/eclipse/eclipses.html)
http://www.moonglow.net/eclipse/eclipses.html
日食仅在地球非常有限的区域可见,但6月10日的事件将在欧洲大部分地区和美国东北部看到部分日食。说实话,真正精彩的景象大多是在网上看到的;6月的日食是环食,这意味着当太阳大部分但不是完全被太阳遮挡时,它会产生一圈光。您还可以期待2021年第二次日食的壮观照片,它将于12月4日发生,届时太阳将在南极上空变暗。
2021年的两次月食不会特别引人注目。尽管如此,5月26日的事件将在美国西部创造一个不寻常的被蚀月景象,而11月18日的月食将从美洲各地看到的月亮被啃掉一大块。
但说实话,有时候最令人满意的事情就是日复一日地观察月亮在天空中运行的相位,或者沉浸在一个缓慢燃烧的、红彤彤的日落中。这或许是我能为新年推荐的最简单、最令人满意的目标:抬头看!
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