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本文来自微信公众号:中国航天(ID:zght-caecc),作者:张伟(深空探测实验室),原文标题:《西亚国家月球探测活动回顾与展望》,题图来自:《流浪地球2》
当前,中、美、俄等航天先进国家均在积极推进各自的月球探测计划。这种积极性不仅表现在各国月球探测工程任务规划进入实施阶段并不断向前推进,也表现在任务各层级的国际合作不断深入和扩展。这种情况所带来的影响逐步扩散到全球其他地区,特别是像西亚等航天新兴国家集中的地区。
一、西亚国家月球探测活动现状
西亚是全球航天活动日益活跃的地区之一。近年来,阿联酋、沙特阿拉伯、巴林、土耳其等西亚国家在月球探测领域都有所举措。
(一)阿联酋
阿联酋是西亚地区开展航天活动的代表性国家之一。2014年,阿联酋航天局正式成立。2019年,阿联酋发布《国家空间战略2030》,提出六大目标、21个航天发展项目和79项倡议。在月球探测活动方面,阿联酋在努力提升本土研发能力的同时,也十分重视国际合作。
2020年,在第71届国际宇航大会上,阿联酋签署了美国提出的《阿尔忒弥斯协议》,成为该协议的首批签署国之一,也是西亚地区首个加入该协议的国家。同年,阿联酋对外宣布,计划在2022年底通过美国太空探索技术(SpaceX)公司的火箭将“拉希德”月球车发射至月球表面。“拉希德”月球车将搭载在日本i太空公司开发的着陆器“白兔”R1上。
2022年12月,在经历多次发射推迟之后,“拉希德”月球车正式开启登月之旅。这是阿拉伯国家自主研制的首个月球航天器。月球车以已故迪拜前统治者谢赫·拉希德·阿尔·赛义德的名字命名。此次任务采取低能耗路线前往月球,月球车原定在月球东北部的阿特拉斯陨石坑着陆。按照原计划,“拉希德”月球车到达月球后将在月球表面停留1天(相当于地球上的14.75天),并在第二个月球日进行二次操作,以检查月球车是否能在月球恶劣的夜间环境中生存下来。“拉希德”月球车将分析月球表面的等离子体含量,并进行实验,以更多地了解月球尘埃,以及锋利的月球尘埃颗粒会给航天服和设备带来的影响。由于着陆器软件发生故障,“白兔”R1未能成功实现月表“软着陆”,任务以失败告终。
以色列是西亚地区航天发达国家,在月球探测方面,阿联酋一直在寻求与以色列的合作。2021年,阿联酋与以色列达成航天合作协议,协议涉及多个航天项目,包括以色列“创世纪”2探月任务。根据协议安排,阿联酋将通过与以色列交换研发科学仪器来换取2024年“创世纪”2任务的登月搭载机会。2022年,以色列总统赫尔佐格在出席首届阿布扎比太空会议时,进一步强调了与阿联酋开展航天合作的重要意义。
(二)沙特阿拉伯
沙特阿拉伯是西亚地区的重要国家,航天活动十分活跃。长期以来,沙特阿拉伯国内航天活动由阿卜杜勒阿齐兹国王科技城主导。推进太空研究是沙特阿拉伯“2030年愿景”目标之一。沙特阿拉伯的太空研究愿景计划旨在通过高质量的教育和培训计划,参与科学实验、国际研究和未来与太空有关的任务,并培养未来的航天员和工程师。自2018年起,沙特阿拉伯实施了一系列改革,成立了沙特航天委员会。2022年,沙特阿拉伯举行内阁会议,进一步革新了国内航天管理机构。
在月球探测领域,沙特阿拉伯与中国进行过成功的合作。2017年,中国与沙特阿拉伯签署《中华人民共和国国家航天局与沙特阿拉伯王国阿卜杜勒阿齐兹国王科技城关于中国嫦娥四号任务合作的谅解备忘录》和实施协议相关规定。根据《备忘录》和实施协议相关规定,阿卜杜勒阿齐兹国王科技城研制的月球小型光学成像探测仪搭载在哈尔滨工业大学研发的“龙江”二号微卫星上,随“嫦娥”四号中继星任务一起发射,并在近月点开展对月观测。在轨期间,沙特阿拉伯的月球小型光学成像探测仪成功获取了满足实施协议技术指标要求的月表可见光图像。
沙特阿拉伯王储兼首相萨勒曼曾公开表示,希望沙特阿拉伯的航天员能在2030年之前登上月球。2022年,沙特阿拉伯签署《阿尔忒弥斯协议》,成为该协议第21个签署国。协议的签署凸显了沙特阿拉伯“赋能民众、保卫地球和塑造前沿”的太空愿景,这一愿景不仅有助于实现安全、可持续的太空探索,也将通过科学创新活动为全人类打造更美好的未来提供极大助力。
2022年9月,沙特阿拉伯便开始推动本国航天员计划。根据计划,美国公理公司将于2023年上半年运送2位沙特阿拉伯航天员进入“国际空间站”。2位航天员分别是沙特阿拉伯航天员阿里·卡尔尼和首位阿拉伯穆斯林女航天员蕾雅娜·巴纳维。2位航天员将在微重力环境下进行14项开创性的科学实验,帮助科学家和研究人员设计出新的方法,为人类进一步探索太空提供合适的条件。
除此之外,2位航天员还将通过实时直播对12000名沙特阿拉伯学生进行3项具有教育意义的实验。该成果不仅有望提升沙特阿拉伯在太空探索领域的全球地位,还将支持沙特研究中心开展相关工作,并对未来的太空探索产生科学影响。一旦任务完成,沙特阿拉伯将成为少数几个同时有2位航天员登上“国际空间站”的国家之一。2023年5月,2位沙特航天员成功进入“国际空间站”,开展为期8天的太空活动。
图1 沙特阿拉伯女航天员
图2 沙特阿拉伯男航天员
(三)以色列
以色列是西亚地区最早开展航天活动的国家之一。1982年,以色列航天局正式成立。1988年,以色列成功发射本国第一颗卫星,成为世界上第8个拥有独立卫星发射能力的国家。
2019年2月,非营利性机构以色列太空登陆组织(SpaceIL)研制的“创世纪”1号月球探测器发射升空,同年4月,因探测器主发动机提前关机,探测器直接坠毁在月面上,任务以失败告终。按照原任务计划,“创世纪”1号月球探测器会在月球表面拍摄照片和视频,并利用所携带的磁力计测量着陆点的月球磁场。
图3“创世纪”1号月球车
2020年12月,以色列宣布新的探月任务,计划于2024年前后发射“创世纪”2号月球探测器。该探测器由1个轨道器和2个着陆器构成,总质量约630kg,仍由以色列航空航天工业公司研制。“创世纪”2号月球探测器与“创世纪”1号最大的不同在于其将尝试“双着陆”,即搭载在轨道器上的2个小型着陆器将在月面2个不同地点着陆,并开展科学实验。在该计划宣布当天,阿联酋与以色列签署合作协议,阿联酋将研制载荷搭载在“创世纪”2号探测器上。
除此之外,以色列还与美国、德国签署了合作协议。美国国家航空航天局的线性能量转移光谱仪(LETS)将搭载在“创世纪”2号探测器上,而德国宇航中心将为以色列提供月坑导航算法(CNav)。目前,受制于资金问题,“创世纪”2号探测器的发射时间已推迟至2025年。
(四)巴林
巴林属于航天新兴国家。2014年,巴林成立国家空间科学局,负责推动其国内的空间计划。2019年,巴林国家空间科学局发布了《国家空间政策》和《2019-2023年战略计划》。根据其计划,航天能力建设将是巴林太空活动的重点。在缺乏必要能力的情况下,巴林寄希望于通过国际合作实现其发展目标。
2021年,巴林与阿联酋航天局联合研制的“光”1(Light-1)3U立方卫星随美国SpaceX公司的“龙”飞船货物补给任务一同被送至“国际空间站”,并在2022年从“国际空间站”的“日本实验舱”部署到轨道上。“光”1立方卫星是日本“希望”计划的一部分,也成为巴林历史上第一颗人造卫星。
图4“光”1卫星
巴林国家空间科学局把“鼓励巴林成为空间科学与相关技术概念国际公约和协议的一方”作为发展目标之一。在月球探测方面,2022年,巴林签署了《阿尔忒弥斯协议》,成为第17个加入该协议的国家,也是西亚地区第3个加入该协议的国家。虽然签署了该协议,但巴林并未公布任何与美国“阿尔忒弥斯”计划相关的太空探索活动计划。
(五)土耳其
土耳其是西亚地区最早开展航天活动的国家之一,早在2004年就将航天列为国家科技进步的重点领域。2011年,土耳其成立航天技术理事会,发布了在2020年前发射多颗卫星的计划。2018年,土耳其成立国家航天局。近年来,土耳其加快了其航天发展步伐。2022年,土耳其正式发布《国家太空计划战略文件2022-2030》。
在月球探测方面,根据《战略文件》,土耳其计划发射一辆自主研发的月球车到月球表面,以积累在发射技术和深空系统方面的经验,并通过在月球车平台上进行实验,为全球科学和技术作出贡献。除此之外,土耳其希望通过上述活动为其航天系统积累技术和经验,增进国内对太空的认知,而在国际上成为少数几个登上月球的国家之一,提升其在航天领域的地位。
土耳其的“登月计划”又名“月球研究计划”(AYAP),该计划分为两个阶段:
在第一阶段,土耳其自主研制的“月球研究计划”1航天器将通过国际合作被送入地球轨道,然后再转移至月球轨道,最后通过启动“月球研究计划”1航天器上配置的自主研制的混合火箭发动机,实现月面“硬着陆”。第一阶段的主要任务是验证“月球研究计划”1航天器推进发动机、轨道确定和控制软件、远程通信、航天器推进自主开发等关键技术。第一阶段的目标计划在2023年底,即土耳其共和国成立100周年之际实现。
第二阶段是实现月面“软着陆”,即“月球研究计划”2航天器通过土耳其自主研制的火箭进入太空,并利用自主研制的航天器发动机抵达月球轨道,最终实现月球“软着陆”。在该阶段,“月球研究计划”2航天器搭载的一辆月球车将在月表开展科学研究。月球车计划在2028年抵达月球。
如果上述项目进展顺利,土耳其还将规划其他深空探测项目,并建立相应机制,以支持《国家太空计划战略文件2022-2030》,推动技术商业化和技术成果转化。
二、西亚国家月球探测活动特点
整体上看,西亚国家航天活动处于发展初期,航天能力建设仍有待加强。在月球探测领域,主要呈现出以下特点。
(一)缺乏月球探测器入轨能力
以色列和伊朗是西亚地区少数拥有航天器入轨能力的国家,但这两个国家目前尚无法将其月球探测器独立发射进入地月转移轨道。以色列的“创世纪”1月球探测器与阿联酋的“拉希德”1月球车均由SpaceX公司提供发射服务。
(二)月球探测器(载荷)本土研制工作开始起步
近年来,以色列、阿联酋、沙特阿拉伯等国家逐步开始拥有本土探测载荷的研制能力。“创世纪”1探测器由SpaceIL自主设计研发,“拉希德”1由阿联酋拉希德航天中心独立研制,沙特阿拉伯成功研制了探月光学相机等一系列成果,反映出西亚国家发展本土月球探测器(载荷)能力已成功迈出第一步,为后续全面发展奠定了基础。
总体而言,在月球探测领域,以色列、阿联酋、沙特阿拉伯等西亚国家仍落后于中美俄欧等传统航天力量。
三、西亚国家月球探测展望
从短期来看,阿联酋、沙特、以色列的月球探测计划值得重点关注。
(一)阿联酋
在“拉希德”1任务失利后不久,阿联酋对外发布了“穆罕默德·本·拉希德(MBR)探测器”小行星着陆计划。该计划耗时约13年,包括6年研发时间和7年飞行时间,探测器以阿联酋总理谢赫·穆罕默德·本·拉希德·阿尔·马克图姆的名字命名。
根据该计划,阿联酋小行星探测器将在飞行50亿千米后在目标小行星上着陆,期间将飞掠10253韦斯特林、623奇美拉、13294罗库克斯、88055、23871、59980、269朱斯提提亚等7颗小行星。为实施该计划,阿联酋将新成立一家私营太空公司,建立一座深空任务地面控制站及培训新技术人员。
(二)沙特阿拉伯
沙特阿拉伯的2名航天员在进入“国际空间站”之后,公开表示“他们绝对希望下一步开展长期太空任务”。沙特阿拉伯的航天员在“国际空间站”工作期间,在反应箱内利用盐结晶和湿润空气开展人工降雨实验,观察是否会有雨滴形成。该项实验有助于改善地球上的人工降雨技术,以及未来在月球和火星上制备水的技术。除此之外,沙特阿拉伯的航天员还开展了人体免疫细胞研究,测试微重力环境下的炎症反应。
(三)以色列
以色列“创世纪”2月球探测器将于2025年发射,目前已遴选了3个科学载荷,分别是:药物稳定性实验(希伯来大学)、月球植物种植(本·古里安大学)和月表卫星遥感成像(本·古里安大学)。作为一家非营利性机构,以色列SpaceIL除了要面对其他资助方撤资的风险外,还要突破“创世纪”2月球探测器的各项技术难题。
“创世纪”2月球探测器计划通过一次任务实现月球背面“双着陆”,目前,除中国外尚无其他国家实现月球背面着陆。“创世纪”2月球探测器计划是否能成功实施仍面临着巨大的不确定性。
(四)其他国家
土耳其作为西亚地区重要国家之一,在埃尔多安政府时期推出了本国月球探测计划。2023年土耳其将进行新一轮总统大选,选举结果将影响其后续月球探测计划的实施。除此之外,在众多西亚国家选择加入美国“阿尔忒弥斯”计划的背景下,土耳其选择追随其他西亚国家的步伐加入的可能性较大。
巴林在2022年选择加入美国“阿尔忒弥斯”计划,除了有地缘政治因素外,利用国际合作大力发展本国空间科学也是其重要考虑。
除此之外,约旦等联合国和平利用外层空间委员会成员国是否有意开展月球探测国际合作值得关注。
四、结束语
从月球探测角度来看,西亚国家总体航天能力偏弱,在开展相关深空探测活动时多依靠国际合作来实现既定目标。在未来一段时间内,深化国际合作、提升本土能力仍然是西亚国家开展月球探测活动的重要选择。
新一轮的全球探月热潮给西亚国家开展月球探测带来了有利的国际合作环境。西亚各国也充分意识到这一有利时机,纷纷出台相关战略或政策、制定月球探测计划,并结合各国实际情况有侧重地发展相应月球探测能力。(本文原刊载于《中国航天》2023年第6期)
本文来自微信公众号:中国航天(ID:zght-caecc),作者:张伟(深空探测实验室)