來源：中國航天
轉(zhuǎn)載：空天大視野
2021年，全球深空探測(cè)事業(yè)掀開新篇章。“嫦娥”五號(hào)采集的月球樣品激起科學(xué)研究領(lǐng)域新浪潮，讓月球年輕了8億~9億年；“天問”一號(hào)一步實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”，火星上首次留下中國印跡；美國“露西”首次穿越特洛伊小行星群，追尋太陽系形成的歷史……總體而言，國內(nèi)和國際都在組織更全面、更廣泛、更深入的深空探測(cè)，持續(xù)拓展著人類活動(dòng)的疆域。本文對(duì)2021年及前期實(shí)施的深空探測(cè)發(fā)射任務(wù)進(jìn)行歸納，對(duì)新的科學(xué)成果進(jìn)行闡述；在梳理已有任務(wù)、成果的基礎(chǔ)上，從月球、火星、小行星和金星探測(cè)4個(gè)方面分析了近期國際深空探測(cè)的熱點(diǎn)，從任務(wù)體系、科學(xué)目標(biāo)譜系、工程技術(shù)體系、國際合作體系、基于模型的系統(tǒng)工程治理體系5個(gè)層面介紹了我國計(jì)劃構(gòu)建的深空探測(cè)生態(tài)體系，可為深空探測(cè)的后續(xù)規(guī)劃和未來發(fā)展提供參考。
習(xí)近平總書記在2021年兩院院士大會(huì)上指出，隨著科技創(chuàng)新深度顯著加深，深空探測(cè)成為科技競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。作為提升國家基礎(chǔ)創(chuàng)新能力、豐富人類認(rèn)知、拓展人類生存空間的新興重大科技創(chuàng)新領(lǐng)域，深空正持續(xù)受到各主要航天國家的高度關(guān)注，成為國際航天活動(dòng)新熱點(diǎn)，各國紛紛制定深空探索計(jì)劃，人類深空探索活動(dòng)已進(jìn)入空前活躍的新發(fā)展時(shí)期。截至2021年底，全球在軌深空探測(cè)任務(wù)共計(jì)40項(xiàng)（詳見表1），其中中國在軌深空探測(cè)任務(wù)共有5項(xiàng)。2021年，全球共實(shí)施4次深空探測(cè)任務(wù)，分別是美國航空航天局（NASA）的“雙小行星變向試驗(yàn)技術(shù)衛(wèi)星”、“詹姆斯?韋伯”太空望遠(yuǎn)鏡、“露西”小行星探測(cè)器、中國的“羲和”太陽探測(cè)器。
一、2021年全球主要深空探測(cè)任務(wù)進(jìn)展
（一）月球探測(cè)領(lǐng)域
月球作為地球唯一的天然衛(wèi)星，因其獨(dú)一無二的位置資源、極具特點(diǎn)的環(huán)境資源、豐富的物資資源，成為人類進(jìn)行空間探測(cè)和開發(fā)利用太空的首選目標(biāo)。自蘇聯(lián)1958年發(fā)射首個(gè)月球探測(cè)器至今，國際上共實(shí)施月球探測(cè)任務(wù)118次，其中成功66次，成功率約為53%，當(dāng)前仍在實(shí)施的探測(cè)任務(wù)有6項(xiàng)。
1.我國探月工程穩(wěn)步前行
“嫦娥”四號(hào)持續(xù)開展科學(xué)探測(cè)。“鵲橋”中繼星于2018年5月21日發(fā)往地月L2點(diǎn)，“嫦娥”四號(hào)于2018年12月8日發(fā)射升空，實(shí)現(xiàn)世界首次月背與地球的中繼通信和月球背面軟著陸。截至2021年12月底，探測(cè)器在月面累計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)已達(dá)37個(gè)月晝，工作超過1000天，“玉兔”二號(hào)月球車?yán)塾?jì)行走超過992.33m（見圖1），開展地形地貌、月表低頻射電、月表粒子輻射劑量、月表光譜、太陽系銀河系射電輻射等觀測(cè)工作，共獲得約3780GB探測(cè)數(shù)據(jù)。探測(cè)器與月球車整體工況良好，載荷工作正常并將持續(xù)開展科學(xué)探測(cè)。
“嫦娥”五號(hào)繼續(xù)實(shí)施拓展任務(wù)。“嫦娥”五號(hào)在實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)后，利用軌道器能力和剩余推進(jìn)劑開展拓展任務(wù)，于2021年3月15日到達(dá)日地L1點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)我國首次日地L1點(diǎn)探測(cè)。在日地L1點(diǎn)李薩茹軌道（Lissajous Orbit）飛行試驗(yàn)期間，共實(shí)施了1次軌道入射機(jī)動(dòng)、2次轉(zhuǎn)移軌道中途修正和1次李薩茹軌道維持，驗(yàn)證了日地L1點(diǎn)轉(zhuǎn)移軌道、環(huán)繞軌道設(shè)計(jì)與控制技術(shù)，獲得了日地L1點(diǎn)軌道演化特性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)日地L1點(diǎn)測(cè)控鏈路環(huán)境、太陽輻照環(huán)境等飛行環(huán)境的就位探測(cè)，為未來日地L1點(diǎn)探測(cè)任務(wù)、太陽探測(cè)等深空探測(cè)任務(wù)積累了寶貴數(shù)據(jù)。
“嫦娥”五號(hào)月球樣品研究高效展開。截至2021年底，我國已完成3批“嫦娥”五號(hào)月球樣品的發(fā)放。其中，第一批向13家科研機(jī)構(gòu)發(fā)放31份共計(jì)17.4764g樣品，第二批向17家科研機(jī)構(gòu)發(fā)放51份共計(jì)17.936g樣品，第三批向11家科研機(jī)構(gòu)發(fā)放33份共計(jì)9.4453g樣品，相關(guān)科學(xué)研究也在高效開展過程中。
2.國際月球探測(cè)計(jì)劃進(jìn)展
NASA推遲首次“阿爾忒彌斯”（Artemis）任務(wù)。2021年2月，美國政府決定支持NASA繼續(xù)實(shí)施“阿爾忒彌斯”任務(wù)；4月，NASA公布其與太空探索技術(shù)（SpaceX）公司簽訂合約，并批出29億美元用于研發(fā)及生產(chǎn)2艘登月船；在臨近發(fā)射時(shí)，NASA宣布原計(jì)劃于2021年11月實(shí)施的Artemis-I推遲到2022年2月。
俄羅斯推遲發(fā)射“月球”25（Luna-25）。該任務(wù)旨在月球南極附近的博古勞斯基隕石坑著陸，尋找水的痕跡并測(cè)試極地區(qū)域軟著陸技術(shù)。2021年8月20日，俄方對(duì)外宣布決定對(duì)著陸器進(jìn)行額外檢修，因此俄羅斯月球探測(cè)計(jì)劃將從2021年10月推遲至2022年。
印度推遲發(fā)射“月船”3（Chandrayaan3）。該任務(wù)旨在實(shí)現(xiàn)月球軟著陸，包括著陸器、月球車和推進(jìn)模塊。因持續(xù)受新冠疫情的影響，從2020年推遲到2021年上半年發(fā)射的“月船”3，發(fā)射時(shí)間再次推遲，預(yù)計(jì)2022年初發(fā)射。
（二）火星探測(cè)領(lǐng)域
火星是太陽系中和地球最相似的天體之一，也是曾經(jīng)最可能宜居的地外天體，為地球生命的產(chǎn)生和宜居環(huán)境的形成提供了重要參照。從1960年至今，全球共開展過47次火星探測(cè)任務(wù)，成功率約為53%。其中，火星著陸任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)更高、難度更大，迄今22次著陸任務(wù)中只有10次成功。2021年，中國、美國、阿聯(lián)酋齊聚火星，創(chuàng)造了火星探測(cè)歷史的里程碑。
1.我國“天問”一號(hào)一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”
2021年2月10日，“天問”一號(hào)探測(cè)器成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道。5月15日，著陸巡視器平穩(wěn)降落在著陸點(diǎn)。5月22日，“祝融”火星車駛離與之相伴303天的著陸平臺(tái)。5月26日，火星車拍攝并傳回著陸平臺(tái)照片，照片清晰地展示了在火星表面閃耀的五星紅旗和留下的“中國印跡”。6月11日，國家航天局發(fā)布“天問”一號(hào)著陸火星后的首批科學(xué)影像圖，標(biāo)志著中國首次火星探測(cè)任務(wù)取得圓滿成功。截至12月31日，“天問”一號(hào)環(huán)繞器在軌運(yùn)行526天，火星車在火星表面工作225個(gè)火星日，累計(jì)行駛超過1400m（見圖2），共傳回約560GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)。
圖2 “天問”一號(hào)環(huán)繞器拍攝的“祝融”火星車1km行駛軌跡
火星探測(cè)任務(wù)的成功使中國成為世界上首個(gè)通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸、巡視探測(cè)的國家，以及世界上繼美國之后第二個(gè)具備在火星上開展巡視探測(cè)能力的國家，在較短時(shí)間內(nèi)使我國在行星探測(cè)領(lǐng)域跨入世界先進(jìn)行列。同時(shí)，我國積極開展火星數(shù)據(jù)交換與國際合作，針對(duì)NASA提出的火星探測(cè)器軌道星歷數(shù)據(jù)交換請(qǐng)求開展數(shù)據(jù)交換，與歐空局（ESA）火星快車開展在軌中繼通信對(duì)接試驗(yàn)，并驗(yàn)證了相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與國外設(shè)備的兼容性。
2. 美國“毅力”火星車踏出火星采樣返回第一步
美國“毅力”火星車于2021年2月18日在耶澤羅撞擊坑著陸，2021年共完成兩次采樣，其中，第一次沒有采到巖芯樣品，但在樣品管中裝入了火星大氣；第二次成功采集到較為年輕的玄武巖，它可以幫助科學(xué)家們重建耶澤羅的地質(zhì)歷史時(shí)間線。“毅力”火星車攜帶的“機(jī)智”直升機(jī)于2021年4月19日在火星上起飛，這是人類首次實(shí)現(xiàn)飛行器在其他星球上的受控飛行。2021年4月20日，“毅力”通過電化學(xué)分解法將火星大氣的二氧化碳分解成一氧化碳和氧氣，首次成功從火星大氣中制取了5.37g氧氣。目前，“毅力”已經(jīng)處于塞塔南區(qū)域，在完成考察和采樣之后，“毅力”將重新向北返回著陸點(diǎn)，再向西前往“三岔口”（見圖3）。
圖3 “毅力”首次科學(xué)運(yùn)動(dòng)路線圖
3. 阿聯(lián)酋“希望”火星探測(cè)器打開阿拉伯太空探索之門
2021年2月9日，“希望”（Hope）火星探測(cè)器成功進(jìn)入環(huán)繞火星軌道，成為阿聯(lián)酋史上首次及阿拉伯世界第一次太空探索。5－7月，“希望”探測(cè)器多次“捕捉”到火星上散落的極光（見圖4），《自然》報(bào)道稱，這是迄今人類拍攝到的最清晰的全景火星離散極光圖像。離散極光分布于火星局部磁場(chǎng)的上空，對(duì)離散極光進(jìn)行觀測(cè)有助于理解火星磁場(chǎng)的演變史。
圖4 “希望”探測(cè)器拍攝到的火星離散極光（圓圈區(qū)域）
（三）小行星探測(cè)領(lǐng)域
小行星上保存著太陽系形成初期的原始成分，同時(shí)可能蘊(yùn)含地球生命與水起源的重要線索，是研究太陽系起源和演化歷史的活化石。截至目前，國內(nèi)外共實(shí)施了16次小行星探測(cè)任務(wù)，從近距離飛越、繞飛探測(cè)、附著就位探測(cè)，發(fā)展到小行星表面采樣返回計(jì)劃。2021年，小行星探測(cè)也進(jìn)入新的領(lǐng)地。
1.美國“露西”將首次穿越特洛伊小行星群
2021年10月16日發(fā)射的“露西”（Lucy）是穿越特洛伊小行星群的首項(xiàng)探測(cè)任務(wù)（見圖5），在2027－2033年之間，“露西”將借助地球引力，先后探訪1顆主帶小行星，4顆位于日木L4區(qū)域的特洛伊小行星和1顆衛(wèi)星，以及2顆位于日木L5區(qū)域的特洛伊小行星，如果該計(jì)劃成功，將創(chuàng)造一次任務(wù)中探索最多天體的記錄。
圖5 “露西”的軌道路徑（航天器的路徑（綠色）顯示在木星保持靜止的參考系中，使軌跡具有椒鹽脆餅般的形狀）
2.“雙小行星變向試驗(yàn)技術(shù)衛(wèi)星”（DART）為行星防御添磚加瓦
2021年11月24日，DART搭乘“獵鷹”9運(yùn)載火箭發(fā)射。DART是NASA開展的全球首次近地天體撞擊防御技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)，將撞擊近地雙小行星系統(tǒng)——迪蒂莫斯（Didymos）中較小的天體迪摩法斯（Dimorphos），試驗(yàn)用于改變小行星運(yùn)行軌道的動(dòng)能撞擊技術(shù)，旨在為防止小行星撞擊地球奠定技術(shù)基礎(chǔ)。探測(cè)器攜帶了一顆由意大利航天局（ISA）提供的6U立方星，其將在撞擊前部署并捕獲DART撞擊的圖像。
（四）太陽探測(cè)領(lǐng)域
太陽的變化深刻地影響著地球上的生命，同時(shí)，太陽也是目前唯一一顆人類可以對(duì)諸多物理參數(shù)（包括時(shí)間、空間和波段）進(jìn)行高分辨率觀測(cè)的恒星。因此，對(duì)太陽的探測(cè)不僅推動(dòng)了人類對(duì)太陽本身的認(rèn)識(shí)，還具有廣義的天體物理意義。近年來，太陽探測(cè)受到越來越多的關(guān)注，目前，國內(nèi)外已實(shí)施了18次太陽探測(cè)任務(wù)，其中15次獲得成功。
1.“羲和”拉開我國太陽探測(cè)的序幕
2021年10月14日，我國第一顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和”在太原衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，拉開了我國太陽空間探測(cè)的序幕。“羲和”的全名為“太陽Hα光譜探測(cè)與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星”，主要科學(xué)載荷為太陽空間望遠(yuǎn)鏡，是國際上首次實(shí)現(xiàn)空間太陽Hα波段光譜成像探測(cè)的衛(wèi)星。對(duì)Hα光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以從光球?qū)拥缴驅(qū)荧@取太陽低層大氣的信息，從而推演太陽爆發(fā)時(shí)的大氣溫度、速度等物理量的變化，研究太陽爆發(fā)的動(dòng)力學(xué)過程和物理機(jī)制。
2.美國“帕克”首次進(jìn)入日冕層
“帕克”（PSP）是NASA于2018年發(fā)射的太陽探測(cè)器，其任務(wù)是探測(cè)日冕層并逐漸接近太陽，最終計(jì)劃抵達(dá)距離太陽表面僅8.86個(gè)太陽半徑的位置。“帕克”于2021年4月28日成功穿過日冕并采集了粒子和磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，它在太陽表面上方18.8個(gè)太陽半徑處遇到特定的磁性和粒子條件，這表明其已經(jīng)越過阿爾文臨界面，進(jìn)入日冕層中。這是人類歷史上首次有航天器接觸到太陽，這一里程碑標(biāo)志著太陽科學(xué)的一次巨大飛躍。
二、2021年全球深空探測(cè)主要成果與科學(xué)發(fā)現(xiàn)
深空探測(cè)是空間科學(xué)信息來源的基礎(chǔ)，重大科學(xué)成果與發(fā)現(xiàn)也建立在觀測(cè)水平的提升和觀測(cè)手段的開拓之上。隨著深空探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，人們已經(jīng)不滿足于到行星的表面看一看；而是看向時(shí)間的深處，即研究行星的演化歷史；看向空間的深處，即研究行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；看向人類的深處，即研究生命起源和尋找地外生命。2021年全球深空探測(cè)的主要成果與科學(xué)發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)圍繞時(shí)間、空間、生命這3個(gè)維度進(jìn)行。
（一）“嫦娥”五號(hào)采回的月壤樣品揭示月球演化歷史
月球的形成和演化對(duì)我們理解宜居地球的形成有重要意義。2020年底，“嫦娥”五號(hào)順利從月球風(fēng)暴洋東北部（51.916°W，43.058°N）采回了1731g月球樣品，為我們研究月球晚期演化的奧秘提供了契機(jī)。研究表明，“嫦娥”五號(hào)樣品為一類新的月海玄武巖，填補(bǔ)了美國和蘇聯(lián)月球采樣任務(wù)的“空白”（見圖6）。該玄武巖非常年輕，僅20億年，比以往月球樣品限定的巖漿活動(dòng)停止時(shí)間晚了8億~9億年。同時(shí)，著陸區(qū)的源區(qū)并不富集放射性元素，并且月幔源區(qū)幾乎不含水。研究還發(fā)現(xiàn)，“嫦娥”五號(hào)月壤可能同時(shí)包含低鈦和高鈦玄武巖，研究人員猜測(cè)這是因?yàn)橹憛^(qū)曾有多次火山噴發(fā)。這一系列研究成果改變了我們對(duì)月球熱演化歷史的認(rèn)識(shí)，對(duì)了解月球起源和演化具有重要意義。
圖6 “嫦娥”五號(hào)玄武巖顆粒背散射電鏡圖片
（二）“嫦娥”四號(hào)在月球背面發(fā)現(xiàn)“天外來客”
月球自形成以來就不斷受到隕石的撞擊作用，如何識(shí)別這些撞擊體及其類型，對(duì)我們理解內(nèi)太陽系的撞擊歷史至關(guān)重要。最近，“嫦娥”四號(hào)在其行駛途中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)形成年齡小于100萬年的撞擊坑（見圖7）。在該隕石坑內(nèi)，研究人員利用超高空間分辨率的影像與光譜數(shù)據(jù)，首次在月表原位識(shí)別出碳質(zhì)球粒隕石撞擊體殘留物。這一發(fā)現(xiàn)表明，富含揮發(fā)分的碳質(zhì)小行星的撞擊可能仍然為現(xiàn)在的月球提供水源。同時(shí)，該研究顯示比較年輕的月表物質(zhì)（如“嫦娥”五號(hào)返回樣品）中存在撞擊體殘留物的可能性。對(duì)這些撞擊體殘留物進(jìn)行分析，有望對(duì)太陽系軌道動(dòng)力學(xué)演化進(jìn)行進(jìn)一步約束，增進(jìn)我們對(duì)內(nèi)太陽系撞擊歷史的了解。
圖7 “玉兔”二號(hào)對(duì)巡視路徑上“偶遇”的一個(gè)小型新鮮撞擊坑進(jìn)行詳細(xì)的光譜探測(cè)
（三）“洞察”揭秘火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2018年11月26日，NASA的“洞察”（InSight）火星探測(cè)器成功在火星赤道附近著陸。它在火星表面布設(shè)了首臺(tái)火震儀，開啟了人類直接探測(cè)火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的新篇章。經(jīng)過3年多的運(yùn)行，“洞察”在其著陸點(diǎn)測(cè)量到大約733次地震。科學(xué)家基于其中35次地震的數(shù)據(jù)，揭示了火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，估計(jì)了火星地核的大小（見圖8）、地幔的結(jié)構(gòu)和地殼的厚度。這是人類第一次使用地震數(shù)據(jù)來探測(cè)地球以外行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有里程碑式的重要意義。在此基礎(chǔ)上，火星核的成分、火星熱和動(dòng)力學(xué)演化等終極問題也有待更深入的探討。
圖8 火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)與火震射線路徑
（四）天文望遠(yuǎn)鏡窺探小行星身世之謎
2016HO3是一顆于2016年4月27日發(fā)現(xiàn)的小行星，被認(rèn)為是至今發(fā)現(xiàn)的軌道最穩(wěn)定的地球準(zhǔn)衛(wèi)星。科學(xué)家利用美國的大雙筒望遠(yuǎn)鏡（Large Binocular Telescope，LBT）和探索頻道望遠(yuǎn)鏡（Discovery Channel Telescope，DCT）對(duì)這顆小行星進(jìn)行了可見光和近紅外波段的光譜測(cè)量，發(fā)現(xiàn)這顆小行星與月球巖石的光譜曲線相似，且這顆小行星的軌道能量也與地月系統(tǒng)軌道能量接近，這表明其可能與地月系統(tǒng)存在一定的淵源。我國正計(jì)劃從這顆小行星上采樣返回，在后續(xù)科學(xué)研究中將給出更加確鑿的答案。
（五）“隼鳥”2帶回太陽系最原始物質(zhì)
2020年12月18日，“隼鳥”2從C型小行星龍宮（Ryugu）帶回5.4g黑色沙粒狀物質(zhì)，科學(xué)家對(duì)此展開了大量研究。2021年12月21日發(fā)布的科學(xué)研究成果證實(shí)樣本中的黑色顆粒是太陽系里已知最原始的物質(zhì)。這些樣品的返照率只有2%，比絕大多數(shù)隕石都要黑，其中還含有水合物和有機(jī)物，且平均密度低于所有隕石，內(nèi)部沒有熔融物質(zhì)凝結(jié)形成的球粒等結(jié)構(gòu)，這表明數(shù)十億年來這些顆粒的形成都沒經(jīng)受過外部加熱之類的變化，而是從原行星盤中聚集形成時(shí)產(chǎn)生的。
（六）“旅行者”1首次聽到星際“聲音”
“旅行者”1于2011年進(jìn)入星際空間，是人類至今發(fā)射的最遙遠(yuǎn)的人造天體。2021年5月，NASA首次報(bào)告了“旅行者”1對(duì)星際空間物質(zhì)密度的連續(xù)測(cè)量結(jié)果及首次探測(cè)到波動(dòng)信號(hào)。科學(xué)家認(rèn)為“旅行者”1所傳回的窄頻率范圍內(nèi)的“嗡嗡聲”來自星際氣體擾動(dòng)對(duì)探測(cè)器造成的振動(dòng)。借助這些數(shù)據(jù)可以更深入地了解太陽風(fēng)與星際空間粒子的相互作用，更好地監(jiān)測(cè)等離子體的空間分布。
總體而言，在深空探測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域都涌現(xiàn)出新的科學(xué)成果，覆蓋天體物理、行星科學(xué)、日球?qū)游锢淼榷鄠€(gè)學(xué)科領(lǐng)域，改變著人類對(duì)宇宙的認(rèn)知。隨著后期國內(nèi)外探測(cè)任務(wù)的不斷推進(jìn)，新一輪的科學(xué)發(fā)現(xiàn)也將拉開帷幕。
三、2021年國際航天政策主要?jiǎng)討B(tài)
2021年，世界各國紛紛出臺(tái)航天政策，制定合作協(xié)議、投資計(jì)劃等，加強(qiáng)對(duì)太空探索的戰(zhàn)略部署，推進(jìn)多邊外交合作，提升對(duì)技術(shù)創(chuàng)新和太空資源開發(fā)利用的關(guān)注度，同時(shí)在財(cái)政預(yù)算方面加大對(duì)深空探測(cè)的投入。其中，2021發(fā)布的主要航天政策如表2所示。
表2 2021年國際航天政策動(dòng)態(tài)
（一）近期國際深空探測(cè)熱點(diǎn)
1.月球探測(cè)受到持續(xù)關(guān)注
美國積極推動(dòng)Artemis計(jì)劃。受2021年首次Artemis任務(wù)推遲、航天發(fā)射系統(tǒng)訴訟、國會(huì)撥付經(jīng)費(fèi)不足、新冠疫情等影響，NASA再次宣布首次載人登月任務(wù)的實(shí)施時(shí)間可能不早于2025年。與此同時(shí)，NASA正在采取積極的措施推動(dòng)Artemis計(jì)劃實(shí)施，計(jì)劃在2022年2月發(fā)射首次Artemis任務(wù)。為降低成本、提高效率，已向工業(yè)界發(fā)出信息征集公告；為構(gòu)建新型太空戰(zhàn)略，對(duì)相關(guān)部門進(jìn)行拆分和重組；并建議國會(huì)增加2022財(cái)年預(yù)算。
俄羅斯將發(fā)射Luna-25。俄羅斯宣布擬于2022年5月發(fā)射月球南極著陸探測(cè)器Luna-25。主著陸點(diǎn)位于博古斯拉夫斯基火山口以北，備用著陸點(diǎn)位于曼齊寧環(huán)形山的西南處。繼而將在2023年前實(shí)施Luna-26繞月探測(cè)任務(wù)、Luna-27月球南極著陸巡視任務(wù)，2027年實(shí)施Luna-28，采集月球南極樣品并返回地球，并為建立月球試驗(yàn)場(chǎng)和載人月球飛行做準(zhǔn)備；在2036~2040年建設(shè)月球基地。
日本將嘗試月球精準(zhǔn)著陸。日本計(jì)劃在2022年發(fā)射“偵察月球靈巧著陸器”（SLIM，Smart Lander for Investigating Moon），嘗試首次在月球上進(jìn)行軟著陸，旨在驗(yàn)證百米級(jí)高精度著陸技術(shù)。在降落到月球的過程中，著陸器將通過應(yīng)用面部識(shí)別系統(tǒng)的技術(shù)識(shí)別月球隕石坑，并利用SELENE（Kaguya）月球軌道飛行器任務(wù)收集的觀測(cè)數(shù)據(jù)確定其當(dāng)前位置。SLIM計(jì)劃與“X射線成像和光譜任務(wù)”（XRISM）太空望遠(yuǎn)鏡一起發(fā)射，并將降落在月球熔巖管入口馬利厄斯丘陵洞穴附近。
韓國將開啟探月之旅。“韓國探路者月球軌道器”（Korea Pathfinder Lunar Orbiter，KPLO）目前正在建造當(dāng)中，計(jì)劃于2022年8月使用“獵鷹”9運(yùn)載火箭發(fā)射。KPLO的發(fā)射和運(yùn)行是韓國探月計(jì)劃（KLEP）的第一階段，旨在開發(fā)和增強(qiáng)韓國的技術(shù)能力，其主要目標(biāo)是月球地質(zhì)和空間環(huán)境調(diào)查、月球資源探索及未來空間技術(shù)的測(cè)試，這些技術(shù)將有助于未來人類在月球及更遠(yuǎn)地區(qū)的活動(dòng)。
印度繼續(xù)瞄準(zhǔn)月球軟著陸。印度的第三次登月任務(wù)“月船”3計(jì)劃于2022年發(fā)射，旨在讓該國探測(cè)器首次在月面實(shí)現(xiàn)軟著陸，并將印度的月球車送上月球。印度還與日本合作“月球極地探索”（Lunar Polar Exploration Mission，LUPEX）任務(wù)，計(jì)劃在2024年將月球車和著陸器發(fā)射到月球南極地區(qū)。2021年初，日本宇航局已經(jīng)完成該項(xiàng)目的國內(nèi)系統(tǒng)需求審查。
在私人航天探索方面，日本月球機(jī)器人公司（ispace）計(jì)劃于2022年下半年發(fā)射Hakuto-R著陸器，該著陸器將搭載阿聯(lián)酋的“拉希德”月球車。后續(xù)還將在2023年底和2024年中期分別發(fā)射Hakuto-R2和Hakuto-R3，旨在了解更多關(guān)于月球塵埃、月球土壤和無大氣天體的信息，并對(duì)未來載人登月的著陸系統(tǒng)所需的材料進(jìn)行試驗(yàn)。美國宇宙機(jī)器人技術(shù)公司（iRobot）和直覺機(jī)器公司（SRI）計(jì)劃利用自己研發(fā)的探測(cè)器將NASA的儀器運(yùn)送到月球表面。
2.火星生命探尋仍在繼續(xù)
“生物火星2020”ExoMars2020計(jì)劃于2022年發(fā)射。ExoMars是ESA和俄羅斯聯(lián)邦航天局（Roscosmos）合作的天體生物學(xué)計(jì)劃，目標(biāo)是尋找火星上過去生命的跡象，調(diào)查火星水和地質(zhì)環(huán)境如何變化，調(diào)查大氣痕量氣體及其來源，為將于21世紀(jì)20年代進(jìn)行的火星取樣返回計(jì)劃鋪路并測(cè)試新技術(shù)。因?yàn)榻德鋫愕葐栴}，原定于2020年7月發(fā)射的“羅莎琳德?富蘭克林”火星車推遲至2022年8~10月間發(fā)射，預(yù)計(jì)2023年4~7月著陸火星，計(jì)劃進(jìn)行為期7個(gè)月的探測(cè)任務(wù)。
火星采樣返回將是未來10年的重點(diǎn)。NASA的“火星采樣返回”（MSR）任務(wù)從2020年起，歷時(shí)10年分三步實(shí)施。2020年發(fā)射的“毅力”負(fù)責(zé)采集樣品并將封好的樣品管留在火面上；2026年7月發(fā)射第二次任務(wù)，將一輛樣品取回火星車（ESA研發(fā)）和一個(gè)搭載了上升器的樣品返回著陸器（NASA研發(fā)）降落在“毅力”附近，新抵達(dá)的火星車會(huì)把“毅力”封裝好的樣品管收集起來送回上升器；2026年9月發(fā)射樣品返回軌道器（ESA研發(fā)），其將上升器送至環(huán)火軌道的火星樣品罐捕獲，并將約600g火星樣品轉(zhuǎn)至返回艙中帶回地面。另外，日本的“火星衛(wèi)星探測(cè)任務(wù)”（MMX）計(jì)劃于2024年發(fā)射，2029年實(shí)現(xiàn)火衛(wèi)一樣品采集并返回地球。
3.小行星成為深空探測(cè)熱點(diǎn)
美國持續(xù)深入開展多項(xiàng)小行星探測(cè)任務(wù)。Lucy探測(cè)器將在2022年和2024年進(jìn)行兩次地球借力飛行，先后前往日木系統(tǒng)的L4和L5點(diǎn)位置探2個(gè)特洛伊小行星群。同Lucy共同入選的靈神星探測(cè)任務(wù)（Psyche）計(jì)劃于2023年10月發(fā)射，于2030年抵達(dá)目標(biāo)小行星靈神星（16 Psyche）并展開為期20個(gè)月的探測(cè)研究。DART探測(cè)器計(jì)劃于2022年9月下旬以6.6km/s的速度撞擊Dimorphos，進(jìn)而改變Dimorphos環(huán)繞Didymos運(yùn)行軌道的周期，全球各地的多臺(tái)地基望遠(yuǎn)鏡和雷達(dá)將參與觀測(cè)活動(dòng)，以測(cè)量動(dòng)能撞擊產(chǎn)生的影響。
日本以小行星為主開展深空探測(cè)。日本集中資源開展多類型的小行星采樣返回任務(wù)，擴(kuò)大與歐洲、美國等國家的合作，以繼續(xù)保持其在小行星探測(cè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位。“隼鳥”二號(hào)于2020年12月6日完成主探測(cè)任務(wù)并攜帶采集的樣品返回地球后，探測(cè)器主體重返深空，繼續(xù)執(zhí)行新確定的擴(kuò)展任務(wù)，計(jì)劃于2026年和2031年先后造訪2顆小行星。日本還與德國合作，計(jì)劃于2022年發(fā)射“命運(yùn)+”（Destiny+）探測(cè)器，2026年前后將抵達(dá)近地小行星輝騰（Phaethon）附近，對(duì)其周邊塵埃的成分進(jìn)行分析，并觀察塵埃的速度和方向等。
4.金星成為新的探測(cè)目標(biāo)
美俄將共同探討金星探索計(jì)劃。2021年4月，美俄科學(xué)家宣布將共同探討名為“韋內(nèi)拉D”（Venera-D）的金星探索計(jì)劃。探測(cè)器將利用3年時(shí)間抵達(dá)金星軌道，其攜載的登陸器將在金星惡劣的表面環(huán)境操作幾個(gè)小時(shí)。這項(xiàng)聯(lián)合太空計(jì)劃將有助于揭曉金星的遠(yuǎn)古氣候，分析這顆星球是否具備孕育生命的條件。
NASA宣布2項(xiàng)探索金星的新任務(wù)。2021年6月，NASA宣布將在2028~2030年間執(zhí)行名為DAVINCI+和VERITAS的兩項(xiàng)探索金星的新任務(wù)，以研究金星的大氣、地質(zhì)特征及演化過程，進(jìn)一步了解金星的地質(zhì)歷史，并分析它與地球在發(fā)展方向上的不同。每項(xiàng)計(jì)劃將得到約5億美元的經(jīng)費(fèi)。
ESA宣布啟動(dòng)“遠(yuǎn)景”（EnVision）金星探測(cè)計(jì)劃。2021年6月，ESA宣布與NASA合作開展金星探測(cè)，“遠(yuǎn)景”金星軌道器計(jì)劃攜帶NASA研制的合成孔徑雷達(dá)，旨在對(duì)金星表面進(jìn)行高分辨率測(cè)量。
（二）我國將構(gòu)建深空探測(cè)生態(tài)體系
構(gòu)建大中型任務(wù)與小型靈活任務(wù)相結(jié)合的常態(tài)化任務(wù)體系。我國深空探測(cè)進(jìn)入多任務(wù)并行、多階段并存發(fā)展模式，將統(tǒng)籌不同探測(cè)目標(biāo)，按照“工程實(shí)施一代－推動(dòng)立項(xiàng)一代－論證牽引一代”三代并舉、步步銜接的國際總體發(fā)展路線，在戰(zhàn)略上整體布局，在戰(zhàn)術(shù)上有效銜接，如表3所示；引領(lǐng)航天科技創(chuàng)新發(fā)展，積極促進(jìn)人類文明進(jìn)步。
構(gòu)建面向空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用的深空探測(cè)科學(xué)目標(biāo)譜系。我國深空探測(cè)逐步進(jìn)入人類深空探測(cè)的“無人區(qū)”，后續(xù)任務(wù)的引領(lǐng)性、前沿性、創(chuàng)新性需求愈發(fā)緊迫。亟需創(chuàng)新科學(xué)目標(biāo)研究范式，建立邏輯統(tǒng)一、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、資源共享的深空探測(cè)科學(xué)目標(biāo)譜系，以促進(jìn)科學(xué)問題的發(fā)掘與解決，實(shí)現(xiàn)從模型、數(shù)據(jù)到知識(shí)的跨越，為深空探測(cè)任務(wù)論證遴選、探測(cè)方案、載荷建議等提供支撐。
構(gòu)建應(yīng)對(duì)深空探測(cè)復(fù)雜任務(wù)和未知環(huán)境的工程技術(shù)體系。深空探測(cè)任務(wù)系統(tǒng)復(fù)雜且面臨惡劣的未知環(huán)境，需在深空探測(cè)總體技術(shù)、深空探測(cè)軌跡設(shè)計(jì)與智能航行技術(shù)、深空先進(jìn)能源技術(shù)、深空測(cè)控通信技術(shù)、地外資源獲取與利用、新概念探測(cè)能力、深空大數(shù)據(jù)處理能力等方面開展關(guān)鍵技術(shù)研究和創(chuàng)新技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)深空探測(cè)領(lǐng)域技術(shù)跨越。
構(gòu)建以雙邊合作、多邊合作為平臺(tái)的國際合作體系。我國深空發(fā)展方式正從獨(dú)立自主走向開放合作，后續(xù)將圍繞建立人類可長(zhǎng)期運(yùn)行的月面設(shè)施共享平臺(tái)的目標(biāo)，以建設(shè)國際月球科研站為核心，圍繞探月工程四期、小行星探測(cè)、火星采樣返回、太陽系邊際探測(cè)等工程任務(wù)，推進(jìn)深空探測(cè)領(lǐng)域系統(tǒng)級(jí)、任務(wù)級(jí)合作，拓展國際合作深度廣度。
構(gòu)建基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）治理體系。面對(duì)深空探測(cè)任務(wù)的長(zhǎng)期性、合作模式的協(xié)同性和探測(cè)工程系統(tǒng)的巨復(fù)雜性，亟需以新一輪科技革命和數(shù)字化技術(shù)為契機(jī)，將MBSE理念與我國深空探測(cè)發(fā)展特點(diǎn)和需求相結(jié)合，構(gòu)建跨領(lǐng)域統(tǒng)一、跨層級(jí)集成、跨階段持續(xù)、跨地域協(xié)同的深空探測(cè)MBSE治理體系，持續(xù)提高研制效率效益和治理能力，促進(jìn)我國航天工程從任務(wù)能力型向體系效能型轉(zhuǎn)變。
2021年，全球深空領(lǐng)域取得巨大進(jìn)展。人類不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，在火星著陸、小行星防御、太陽抵近探測(cè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多個(gè)“國際首次”，創(chuàng)造了深空探測(cè)新的里程碑。基于不斷刷新的科學(xué)數(shù)據(jù)，人們對(duì)空間科學(xué)的探索也愈加深入，產(chǎn)生了諸多重量級(jí)的科學(xué)成果，對(duì)宇宙與太陽系天體的起源與演化有了更深的認(rèn)識(shí)。全球的深空探測(cè)方興未艾，月球資源開發(fā)利用技術(shù)正在攻關(guān)，地外生命探索步履不停，小行星防御任務(wù)步步推進(jìn)……總而言之，深空探測(cè)承載的是全人類的共同夢(mèng)想和對(duì)最深邃問題答案的孜孜追尋，需要全人類共同探討發(fā)展藍(lán)圖，積極拓展人類生存空間，長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、系統(tǒng)構(gòu)建能力體系，加快實(shí)施深空探測(cè)相關(guān)任務(wù)，為推動(dòng)人類命運(yùn)共同體建設(shè)作出重要貢獻(xiàn)（本文得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（SQ2019YFE20137）、國防基礎(chǔ)科研計(jì)劃（JCKY2020903B001）民用航天技術(shù)預(yù)研項(xiàng)目（D020101）資助）。
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