航天技术的发展的新特点以及趋势

航天技术的发展的新特点以及趋势

随着天宫一号和神舟八号对接的成功，我国成为第三个独立掌握这项技术的国家，向着空间站的建立又迈近了一步。在航天领域的发展不仅增强了我国对这一领域的发言权以及相应的军事及政治影响，同时为我国未来空间科学的研究奠定了坚实的基础，将对我国乃至世界的空间技术与科学的发展产生不可忽视的影响。

在我国航天事业飞速发展的时候，我们也应该看见，世界航天发展在一些方面已经开始呈现出低成本化的趋势。

运载工具方面：航天飞机回归飞船

在航天运输工具方面，这种趋势表现为航天飞机开始向飞船回归。

随着2011年7月21日美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心的着陆，结束其“谢幕之旅”，美国30年航天飞机时代宣告结束。事实上，当1969年美国宇航局提出建造可重复使用的航天运载工具的时候，就希望能通过提高运载工具的使用率来降低航天活动的费用。

当哥伦比亚号航天飞机第一次进入太空的时候，这种飞行器成为当时乃至到现在都是功能最强、用途最广的万能运输器。航天飞机运载能力超强，能将一些无法用运载火箭发射的航天器送上太空；其上设置有起重能力很强的机械臂，可以在轨道上精确布置各种类型的有效载荷，国际空间站就是由航天飞机组装起来的；能够在轨回收、检修卫星，更换或升级卫星的组件；可以作为实验平台，在成员密封舱内进行医学、生命科学、对地观测、天文观测、材料加工、制药等实验。

可是，在最关键的降低发射成本上，却没有达到预先的目标。实践证明，航天飞机每次发射费用高达4至5亿美元，主要是因为它返回地面后要进行大量维修工作。而由此导致的发射间隔变长，也在客观上促进了使用成本的提高。而且，由于航天飞机实现的功能过多使其过于复杂使其安全性大打折扣。至今5架航天飞机有两架失事，共14名航天员牺牲。

美国的航天飞机在技术上是很先进的，就是在其退役后今天看也是如此。但是，它在追求技术先进性的同时付出了太多的代价，导致得不偿失。现在，美国的航天运载工具又回归到飞船上，开始研究结构相对简单、成本较低、更安全、多用途可重复使用的飞船。据新闻报道，美国航天局计划于2014年初，在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地对猎户座飞船进行飞行测试，未来它将替代航天飞机的人员运输功能，而货物运输将由无人的货运飞船完成。

至此，各航天大国在未来相当长一段时间内都将使用技术成熟可靠成本相对低廉的飞船作为主要运输工具。

人造卫星方面：卫星小型化平民化

迄今各国已经向绕地轨道上发射了数千颗人造卫星，它们几乎都是政府和公司斥巨资推动的庞大工程的成果。数十年来一代又一代的卫星构造日益复杂，设计时间有增无减，设计生产需要和使用众多项目科学家及研究中心的参与。然而近年来，由于电子器件、太阳能发电及其他技术取得的进展，卫星已经可以大幅度瘦身，微小卫星开始进入人们的视野。人们通常把1吨以下的卫星统称为微小卫星。而立方体卫星是微小卫星中发展较快的一种。

立方体卫星的大小跟玩具的包装盒差不多，其背后的构想是为卫星开发人员提供统一的卫星尺寸和重量规格，并把多颗卫星整合成火箭的一个有效载荷，通常搭乘其他费用更高的

太空项目的“顺风车”而发射上天。这样火箭发射的巨额费用就平摊到所有参与者头上，从而降低了成本。立方体卫星的标准化设计则是参加者能够分享设计特点和专有技术，并购买现成的零件。

立方体卫星的构想问世以来，各国科学家已经成功发射了20多颗立方体卫星，承担的任务各式各样，从微重力下的生物医学研究到调查高层大气都有。有科学家估计不久以后，立方体卫星的发射费用能够降到一万美元左右。而且由于成本和发射费用都较低，使研究人员能够更加淡定的面对失败，发射出现问题或者进入太空后部署失败所带来的打击要轻得多。这就使得研究人员有更多的底气来搞创新。研究者们甚至可以将立方体卫星故意送入一条自我毁灭的轨道上，以期获得各种令人感兴趣的数据。

例如一个名为QB50的多国团队合作项目，计划将50颗2U版的立方体卫星发射到热成层的上部边缘，在随后的几个月中，大气层的摩擦力将使卫星逐渐减速，轨道也慢慢收缩，卫星便可以收集热成层中各个高度上的化学成分、密度和温度信息。直至最终坠落到地面。

运载火箭方面：私人公司开始涉足火箭发射领域。

2002年，PayPal（相当于国外的支付宝）的创始人马斯科将其转卖给eBay，并用这笔钱成立了一家私人太空发射公司——SpaceX。SpaceX的发展设想是完全商业化运营，马斯科希望SpaceX能消除官僚机构的繁琐程序，提高工作效率，通过不断创新以及内部生产和测试，将火箭发射的成本降至一般商用火箭的十分之一。

2008年，SpaceX公司在成立的六年后，自行设计并成功发射了猎鹰1号轻型运载火箭。该型火箭可将420千克～1010千克的有效载荷送入近地轨道，每次发射只需要890万～1050万美元。2009年7月15日，该公司用猎鹰1号火箭将一颗马来西亚卫星成功送入预定轨道，成为世界上首次私人航天发射。

SpaceX的技术并非完全白手起家，而得益于美国在过去数十年里对航天工业的巨额投资。其目前的主发动机关键技术来自于阿波罗计划登月舱下落段发动机，发动机整体设计者来自于TRW公司。而一些关键材料加工技术已经在航天飞机上使用过，无需该公司单独研发相关工艺。这都在客观上降低了该公司的研发成本。

在2006年美国宇航局启动了为期6年、价值5亿美元的“商业轨道运输服务”项目，该项目旨在支持私人企业发展航天技术，并最终为国际空间站提供过无和航天员补给服务。而SpaceX公司凭借猎鹰9号火箭和龙式太空舱方案竞标成功。2008年年底，该公司又与美国航天局签署了16亿美元的国际空间站补给合同。2009年美国总统奥巴马指派的研究小组所提交的载人航天飞行方案评审报告中，也认为利用商业发射系统将航天员送入近地轨道可以节省大量资金。

经过半个多世纪的发展，航天发射技术的日趋成熟，技术和资金门槛日益降低，而全球发射市场对高可靠性、低成本商业运载工具的需求越加强烈，这都必将导致越来越多的私人公司进入航天发射市场，而这些公司也将推动航天发射的比成本化发展。