据NASA网站2012年12月12日报道,2012年,美国国家航空航天局(NASA)继续推进美国雄心勃勃的空间探索计划,将最先进的火星漫游车成功送到火星表面,开展了首次国际空间站商业货运任务,推进了载人深空探索系统的发展。NASA局长查尔斯•博尔登表示,NASA有能力保持美国在空间探索领域的全球领导地位。
1.“好奇”号火星漫游车成功登陆火星
2012年8月6日,“火星科学实验室”任务中的“好奇”号火星漫游车成功着陆于火星赤道以南的“盖尔”陨坑,并立刻发回了火星图像。这是迄今人类向火星发射的最复杂的火星漫游车。重约1吨的“好奇”号在着陆火星后,检查了其携带的10个科学仪器,发回了详细的火星图片和气象观测数据,并检测了火星土壤。 “好奇”号前三个月取得的成果包括:找到火星表面古代存在河流的证据;发现火星土壤成分与夏威夷的土壤成分类似,都含有火山玻璃矿物质;首次评估在未来航天员将在火星表面遇到的自然辐射环境。此外,为“好奇”号规划的安全着陆火星表面的相关技术也有助于未来的载人火星探索任务。
12月4日, NASA宣布了一个多年火星计划,包括2013年发射用于研究火星上层大气的“火星大气与挥发演变”(MAVEN)轨道器;“利用地震勘探、测地和热传送探索内部”(“洞察”号)任务,用于首次探查火星内层深处;为欧洲航天局的2016年火星探测任务提供电信射频服务,为2018年ExoMars漫游车提供天文生物测量仪设备;2020年发射一个基于“好奇”号设计的新型漫游车。2020年的任务是美国国家研究委员会2011年确定的行星科学探索的优先级项目,并向着2030年左右实现载人登陆火星的目标又迈进一步。
2.NASA推动商业航天飞行
10月,空间探索技术(SpaceX)公司的“龙”太空舱/“猎鹰”9火箭运输系统成功完成首次国际空间站补给任务。“龙”太空舱总共为国际空间站运送了重约400千克的物资,返回时将携带759千克的物资,包括装载有国际空间站微重力环境下所收集样本的冷藏箱。这些样本有助于促进多项科学研究,以及为长期航天飞行对人体的影响提供重要数据。“龙”太空舱是自航天飞机退役后首个具备携带研究样本返回能力的航天器,将极大地促进国际空间站上的科学研究。
SpaceX公司是NASA商业轨道运输服务(COTS)计划下的两个合同商之一。SpaceX公司在5月进行了最后的演示验证飞行,成为首个完成与国际空间站交会对接任务的商业公司。根据与NASA签订的商业补给服务合同,SpaceX公司将在2016年前至少执行12次国际空间站货运任务。轨道科学公司的“安塔瑞斯”火箭目前正在进行第一级火箭发动机的热点火测试,计划在2013年进行首次验证飞行。
在推进商业货运飞行发展的同时,NASA在2012年也在努力发展从美国本土发射航天员的能力。8月,NASA与华达山脉、SpaceX和波音三家美国公司签订了设计和开发下一代载人航天飞行能力的新协议,计划在未来五年内实现从美国发射航天员。
3.国际空间站投入全面使用并进行新的研究和技术测试
11月2日,NASA及其国际合作伙伴庆祝了人类永久驻留国际空间站12周年。迄今为止,国际空间站已经进行了超过1500项研究和技术开发实验,其中超过200项是在2012年进行的。许多研究促进了医药、环境系统和对宇宙认识的发展。
8月公布的航天医学研究成果表明,利用国际空间站上的先进抗阻力运动设备进行高强度的训练,结合适当的饮食,可以帮助航天员减少骨质流失,这可能会对未来空间探索,以及地球上的人口老龄化产生深远影响。微重力条件下的植物生长研究将有利于获得新鲜食品和氧气,以及去除二氧化碳,这项研究还可以帮助提高地球上的农作物产量。
2012年运抵国际空间站的一些新设施使一系列新的研究项目得以展开。日本实验舱进行的小卫星轨道部署改变了小型卫星的入轨方式,可以具备更大的灵活性、操作控制,并显著地节省资金。水生栖息设备接受了它的第一批居民——;半透明的青鳉鱼,通过方便地观察其骨骼系统,从而更深入地了解骨骼和肌肉萎缩情况,为解决航天员的医疗问题、人口老龄化以及辐射效应提供参考。重力生物学实验室的离心机可以开展长时间的人工重力生物实验,调节范围从零重力到的两倍地球引力。该设备能够提供火星和月球引力,以及模拟地球重力条件下的环境控制、照明、数据传输、指挥和观察试验。离心机对于生物有机体的研究非常有用,并可能促进药物和疫苗,农业监控,遗传学方面的发展。
4.NASA新型载人飞船和运载火箭的首发准备工作正在进行
7月,位于佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心迎来了第一艘载人飞船——;“猎户座”,这标志着一个重要的里程碑。该飞船将采用有史以来最先进的设计,保障航天员的空间飞行,由深空返回时提供安全再入和应急逃逸功能。
“猎户座”计划在2014年进行首次探索飞行试验(EFT-1)。届时将被送往约5800千米的高度(国际空间站轨道高度的15倍),其主要测试目的是验证猎户座飞船的热屏蔽系统在重返大气层时的性能。
NASA与其合作伙伴共同研发的“航天发射系统”(SLS)新一代运载火箭今年也取得了重大进展,测试开发了新的组件并设计改善现有的硬件。新型火箭系统采用现有的成熟技术,使用航天飞机主发动机作为火箭第一级。火箭上面级新型J-2X发动机,目前已通过一系列测试,打破了点火持续纪录并将发动机的设计推到了极限。
“猎户座”飞船、“航天发射系统”火箭和“地面系统开发和运营”计划也达到重要里程碑,今年分别通过系统需求评审和初步设计评审。这些关键的步骤使各类设计方案,从概念转为初步设计阶段,瞄准在2017年实现首次飞行试验。
5.“哈勃”望远镜完成对宇宙初期诞生星系的第一次“星系普查”
天文学家12月12日宣布,他们利用NASA的“哈勃”太空望远镜观测到前所未见的在宇宙大爆炸之后几亿年(小于宇宙年龄的3%)——;距今有130亿年的七个原始星系。其高精度高清晰度图像数据形成了强有力的样本,为研究人员诠释这些星系最初形成时的盛况。
对新的“哈勃”图像进行更深入的分析和精心的考察,使这项工作获得了较之前更进一步的研究结果,研究人员称,这是这个时代的第一次可靠的“星系普查”。值得一提的是,其中的星系打破了观测记录,可能诞生于宇宙大爆炸后3.8亿年。
深入研究宇宙,也意味着相等的时光距离。宇宙年龄估计为137亿年。新发现的星系诞生于宇宙大爆炸后3.5亿年至6亿年之间。它们的光才刚刚到达地球。
6.南北极冰盖损失逐渐增加
一个由NASA和ESA人员组成的国际研究小组,在综合分析多个卫星和飞机的数据后,对格陵兰岛和南极洲的冰盖损失程度做出了迄今为止最全面、最准确的评估,对海平面上升的研究做出了贡献。
在过去的20年中,覆盖格陵兰岛和南极洲的冰盖融化速率有所增加。这些冰盖的年融化速率,相当于20世纪90年代冰盖年融化速率的3倍以上。约三分之二的损失是来自格陵兰岛,其余来自南极洲。
这项是在11月公布的研究是根据一项国际合作的“冰盖物质平衡对比研究”,该项研究综合了10颗卫星的任务观测数据,首次得出南北极的冰盖连续变化值。这些卫星数据包括NASA的冰云和地面高度卫星(ICESat)以及NASA与德国航空航天中心合作的重力恢复与气候实验卫星(GRACE)共同的任务数据。
本次活动是一项涉及尖端困难技术的重大挑战,研究能够生成关于格陵兰岛和南极洲冰损失最严格、最详细的估算。
7.NASA航空领域研究“静音”音爆
NASA正继续深入研究超音速飞机造成的声波如何穿过大气,目的是设计一种“静音”音爆飞机,使其产生的音爆在地面上几乎听不到,或根本听不到。这项工作可以打开一个全新的超音速飞行商业航空市场。
2011年经过一系列的飞行研究,NASA工程师在2012年收集位于加利福尼亚州的爱德华空军基地附近的居民反应,看看在地面上对NASA经过音爆改进的F/A-18飞机的收听效果。“波形和音爆感知与响应”(WSPR)计划收集了100多名志愿者的一组选定数据,最终的研究报告即将出炉。
这项研究的另一个阶段开始于2012年,即“旷野无音爆阈值研究”(FaINT),项目的研究人员利用NASA的F/A-18超音速喷气机,将试图更好地理解当接近或刚刚超越音爆时会发生什么情况。
8.空间技术项目突出尖端技术
2012年,以新的空间技术路线图为指导,NASA在创新技术和能力方面取得了长足的进步,用于未来任务的创新、研发、测试和飞行技术得到发展。800多项与研究机构和工业界的合作正在展开,NASA的技术能力将得到里程碑式的发展。
今年,NASA的空间技术项目成功进行了高超声速充气式再入飞行器演示,验证了充气式隔热罩在大质量载荷安全通过行星大气层过程中的有效性。NASA将继续投资和发展新的机器人技术,为今后的探索任务服务。此外,还可以帮助截瘫患者和其他医疗康复工作。热防护系统研制取得进展,使用现有的3-D编织技术,可有效降低生命周期成本,保障航天任务的可持续性和规模。
在国家顶级人才和新思路间建立沟通,约100所大学和科研机构,超过350项活动,通过奖学金和竞争方式,与NASA和承包商开展技术交流与合作。
此外,NASA的技术发展创造数以千计的就业机会,同时提升了数以百万计人的生活质量。
9. NASA教育提供了切实的学习机会
2012年夏季,NASA的创新计划为学生和教师提供多种暑期学习方案。该方案惠及4-9年级42000余名学生和3200名中学教师。该计划还为全国超过3200名中学教师提供专业发展,以帮助他们提高在课堂上教授科学知识的能力。
10.航天器发现新证据,水星上存在冰
NASA的“信使”号水星探测器提供有力证据,证实水星极地陨石坑阴影中蕴藏着丰富的水冰和其他冰冻易挥发物质。“信使”号的装置传回了水星演变的细节,科学家首次研究了行星内部成分。12月公布的数据显示,水星两极地区的水冰,如果表面面积散布成华盛顿特区的大小,厚度将超过3.2千米。此前,一直认为水星接近太阳不可能存在水冰,现在看来其两极从未见到阳光。
11.星际边界探测器发现新的星际物质
1月,NASA宣布其星际边界探测器(IBEX)拍摄到迄今最清晰和完整的太阳系边界照片,研究显示太阳系与其外空间是不同的。新的研究为更好了解太阳系如何形成,太阳系的物理形态,银河系其他恒星的历史提供了有力参考。
IBEX还发现四种不同类型的原子:氢、氧、氖和氦,随着星系爆炸,这些元素以带电粒子和中性粒子分布在恒星间,填补了广阔的星际空间。IBEX以较慢的速度飞行(较以前尤利西斯航天器更慢),从不同的方向测量了星际风。IBEX显示,用改进后方式的测量,星际风对日光层的压力有20%的差异。测量星系物质和磁场对日光层的压力,有助于我们确定太阳系的大小和形状。
12. WISE任务发现耀变体
4月,天文学家宣布,利用NASA的广域红外探测器(WISE)收集的数据,他们发现宇宙中遍布一类超大质量黑洞,称为耀变体。通过WISE任务,迄今已发现200多个耀变体,这一数据有望被升至数千以上。耀变体被称为宇宙中最具活力的星体,包含超大质量活跃黑洞,巨型星系中间的黑洞能吞噬者周围的物质,当物质被拽向黑洞的时候,会有能量被释放出来,其速度可以接近光速。调查结果最终将帮助研究人员了解极端超高速喷射中的物理现象以及宇宙早期的超大质量黑洞演变过程。
13.航天飞机落户新家
随着2011年飞行使命的终结,航天飞机在2012年各自落户新家。他们将开启职业生涯中的新篇章:激励各个年龄段的博物馆参观者近距离接触。4月,“发现”号航天飞机落户弗吉尼亚州史密森尼国家航空航天博物馆, 7月,“企业”号航天飞机落户纽约航空航天博物馆的“无畏”号航空母舰。10月,“奋进”号航天飞机落户加利福尼亚州科学中心。“亚特兰蒂斯”号则于11月被安放在肯尼迪航天中心的参观中心。
14.NASA社会媒体与网站团队加强与用户沟通
2012年,NASA社会媒体活动持续活跃。NASA在Twitter的官方账号@NASA的听众超过320万。Facebook的听众超过100万,Google+的听众成百上千。NASA利用这些社会媒体平台与越来越多的人进行直接沟通,分享NASA的活动、人物与任务。
NASA在线媒体团队对NASA在2012年的几项重大事件和任务进行了直播。包括SpaceX前往国际空间站的发射任务、金星凌日以及“好奇”号着陆火星。10月,“好奇”号从“盖尔”坑在Foursquare(社会化媒体)注册,成为首个从另外一个星球“签到”的账号。2012年,NASA更加注重将社会媒体和日常新闻程序进行整合。从邀请社会媒体上的粉丝参加NASA新闻发布会和各种活动,到甚至邀请粉丝参加为新闻媒体举办的活动。2012年,NASA官方网站被韦比评为政府类网站“大众之声”奖,并且第一次同时获得该类的韦比大奖。这也是NASA第五次荣获“大众之声”韦比奖,NASA官方网站还被“时代”周刊杂志评选为2012年度“最佳50网站”之一。
最后一次航天飞机任务结束一年后,NASA帮助私营企业实现了从美国本土发射货运飞船前往国际空间站,推动私营企业开发载人运输系统,同时,深空飞船首次任务及重型运载火箭研发取得重要进展。辅以能够使得长期进入空间的关键技术与技术产品,NASA在2012年持续投资开拓深空探索的新时代。(王岩松 张智慧 张峰 刘爽 编译)