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2013年世界科技发展回顾

2014年01月08日01:31    来源:科技日报    手机看新闻
原标题:2013年世界科技发展回顾

LADEE测试地月激光传输示意图

“专家”号示意图

下一代雷达卫星TerraSAR-X示意图

“阿特拉斯”直升机

罗老号示意图

  航空航天

  美 国

  NASA仍书写精彩:“奥赖恩”航天器起死回生,智能手机变身卫星,派遣“专家”号为人类讲述火星大气的故事,人类探测器首度飞离太阳系。

  何屹 (本报驻美国记者)2013年1月,美国国家航空航天局(NASA)宣布与欧洲空间局合作研制新型载人飞船“奥赖恩”航天器(Orion),其用于将宇航员送上地球轨道以外的天体——月球、火星甚至造访小行星。该项目官员表示,欧洲将负责提供推进和动力装置。

  NASA的工程师们开始尝试直接使用智能手机的部件来组装卫星——基于此设想,这种微型卫星每个重量仅有大约1.4公斤,将搭载于美国轨道科学公司的星宿二火箭上被送入轨道。作为技术验证项目,其首批包括三颗电话卫星,计划将于2014年发射开展正式测试工作。

  一直以来,科学家认为我们地球附近只存在两个范艾伦辐射带(即环绕地球的高能粒子辐射带),但2013年4月公布的一项新发现推翻了该认知——第三个迄今才观测到的范艾伦辐射带,其中还含有致命的高能粒子。

  6月,美国“太空制造”公司决定与NASA马歇尔航天中心合作开展在零重力环境中的3D打印技术试验研究,前者将于2014年为国际空间站提供一台3D打印机,供宇航员在轨生产零部件。届时,人类将首次实现在地球外制造物品,其可增加太空任务的安全性和可靠性,节省任务成本,提升人类探索太空的能力。

  6月底,NASA从太平洋上空成功发射一颗新型太阳低层大气观测卫星,以提供更精确的“太空天气预报”。这颗卫星携带紫外线望远镜,可每几秒钟拍摄一次太阳的高精度图片。两年的任务期间,它将观测太阳低层大气的物质运动、能量积聚和加热过程。了解这一区域的物质与能量运动将有助于理解日冕与太阳风等太阳活动。

  9月,NASA利用私企火箭发射了“月球大气与尘埃环境探测器(LADEE)”,以研究月球的大气及月球表面的粉尘作用,并测试月地激光传输。这也是5年来美国第三次发射月球探测器。LADEE任务或预示着NASA未来建造星际宇宙飞船的新模式。

  9月12日,NASA正式确认,人类向外层空间派出的首位使者——1977年9月发射的“旅行者1”号探测器已经在2012年8月25日前后跨出了太阳系,在寒冷黑暗的星际空间遨游了至少一年。36年来,“旅行者1”号极大丰富了人类对于太阳系及太阳系以外空间的认知。其上还带有一张“金色唱片”,记录着有关人类以及地球的图像、声音和其他信息。作为第一个走出太阳系的人造物体,“旅行者1号”到达了从来没有探测器到过的空间,成为了人类科学发展史上的一座里程碑。

  同在9月,NASA资助的一个研究团队借助一种探月仪器,在月球表面首次远程探测发现了可能源自月球深部的所谓岩浆水,这是一种岩浆中所含有的或从岩浆中分化出来的水,有别于来自大气中的降水。这一发现表明,月球在形成之初可能就有水存在。

  10月,美国太空探索技术公司宣布,其“草蜢”火箭在本月初的试验中创造了一项新纪录:火箭由发射台点火后飞到744米的空中,然后又垂直降落回发射台。这也是他们研发垂直起降、完全可重复使用运载火箭的“关键一步”。

  核聚变火箭似乎不再是科幻情节。10月,美国科学家宣布正研制一种利用核聚变技术驱动的火箭,可将宇航员往返火星时间缩短至半年左右。

  10月底,NASA月球激光通信演示(LLCD)创造了历史,使用脉冲激光束在月球和地球之间239000英里的距离传输数据,下载速率破纪录地达到每秒622兆比特(Mbps)。LLCD是美国构建下一代空间通信能力路线图所迈出的首要一步,该局有信心将这一新技术尽快引入运营服务当中。

  11月18日,NASA发射了“火星大气与挥发物演化”探测器(Maven,别名“专家”号),其将于2014年9月到达预定轨道,随后围绕火星对其上空的稀薄大气进行为期一个地球年的详细检查,并集中研究火星大气历史,大气怎样随时间而变化,又怎样影响了火星表面的演化和潜在的宜居可能性。

  美国政府曾禁止NASA与中国方面有任何形式的合作。这一充满冷战思维的禁令一直受到中美有识之士的批评。而NASA于11月举行的一个会议,就提前宣布禁止中国人参加,甚至在美机构工作的中国籍研究人员、学生都受到殃及。该禁令不仅让中美航天合作成为牺牲品,也直接损害美国自身的利益。美国及英国多名重量级天文学家对此愤而抵制,再次说明这一荒谬的禁令在科学界不得人心。

  “太空农场”现在要成为现实了。NASA在2013年年底前开始为国际空间站的宇航员们提供太空种植的可食用蔬菜,这一太空植物种植计划首批将栽培6株莴苣,由粉红LED灯提供光合作用所需光线。

  德 国

  成功发射多颗卫星,并继续加强下一代雷达卫星研究。

  李山 (本报驻德国记者)2013年,处于全面部署阶段的欧洲伽利略卫星导航系统先后完成了首次地面定位、意大利控制中心路演和德国OHB公司建造的头两颗“完全运行能力”(FOC)卫星的测试等工作。通过4颗在轨验证卫星,伽利略系统首次进行了地面经纬度和海拔高度定位,精度为10米至15米。不过,因为准备工作的延迟,头4颗FOC卫星未能如期在2013年发射。拟于2014年实现14颗到18颗FOC卫星在轨运行,提供民用信号的“早期服务”计划将再次延期。

  6月,赫歇尔空间望远镜顺利退役。在成功运行的4年中该望远镜采集了大量远红外波段的图片和数据,将改变人类对恒星形成和星系演化的认知。而欧空局于12月20日发射天体测量卫星盖亚(Gaia),用于银河系巡天,绘制整个银河系最为精确的结构图。

  7月21日,德国科研卫星TanDEM-X成功发射升空。这颗卫星是2007年升空的TerraSAR-X的“姊妹”卫星,两颗卫星将以不到200米的距离同步飞行,精确扫描地球表面,共同绘制3D地球数字模型。

  7月25日,由阿斯特里姆公司制造的迄今为止欧洲最大、技术最先进的民用通信卫星Alphasat成功发射。Alphasat是全球领先的移动卫星通信运营商海事卫星(Inmarsat)I-4A FA卫星群的最大卫星,重约8.8吨,造价3.5亿美元。

  7月,德国政府签署价值超过10亿美元的建设三颗军事成像卫星合同。OHB系统公司将建造两个无源天线合成孔径雷达(SAR)卫星,而Astrium公司根据OHB合同将建造一个更大的相控阵天线卫星。三颗侦察卫星将于2019年底全面运行,取代德国现役的5颗SAR-LUPE侦察卫星,向德国武装部队提供服务。

  阿斯特里姆德国地理信息服务公司开始设计分辨率达到0.25m的下一代雷达卫星,该卫星被称为“陆地合成孔径X频段雷达(TerraSAR-X)下一代星座”。德国航空航天中心(DLR)在哥廷根为下一代引擎(NG-TURB)建设一个世界领先的试验台,用于研究新开发的涡轮叶片、冷却系统和材料。

  10月,德国航空航天中心的一个天文物理学家团队与德国和欧洲的同事发现了迄今为止行星最多的太阳系外行星系:在恒星KOI-351周围环绕着7颗行星,这些行星与我们太阳系的8颗星球排列类似。

  11月22日,3颗用于地球磁场研究的欧洲SWARM卫星成功发射升空。此外,德国还成功发射一颗专门用于观测世界船只运行情况的AISat卫星。它能接受船舶自动识别系统的信号,包含关于船舶的名称、位置、大小和速度信息,未来可用于优化航运交通,防止发生冲突。

  法 国

  法国是欧空局最主要的出资方和总部所在地,其在空客的决定性地位也不可动摇,2013年欧洲航空航天领域取得的成就几乎都镌刻着法国的印记。

  李宏策 (本报驻法国记者)2013年6月7日,欧洲直升机公司在法国设计制造的X3复合旋翼技术验证机在试飞测试中,创造了直升机平飞速度472千米/时的新纪录,此前的记录为美国直升机创造的460千米/时。

  6月17日,第50届巴黎航展盛大举办,空中客车法国图卢兹试飞成功的A350客机亮相。A350XWB宽体飞机机体结构53%由复合材料制造,重量更轻,每座燃油效率比目前的同级别飞机提高25%。此次航展标志着空客和波音进入宽体客机竞争的时代。

  7月9日,尚在研发阶段的阿丽亚娜6型火箭配置情况公布,该型火箭将装备四个固体推进剂发动机和一个具有再起动能力的上面级低温发动机。其制造成本与阿丽亚娜5相比将降低30%,预计于2021年至2022年间首次发射,适用于搭载重量为3吨到6.5吨之间的卫星。

  11月20日,法国亚利安航太公司在圭亚那太空中心成功发射欧空局盖亚空间望远镜。盖亚由两座主镜口径1.45×0.5米的望远镜组成,搭载的106个CCD(电荷耦合元件)使其达到“10亿像素阵列”的超高精度。盖亚将在未来5年时间里,观测10亿颗恒星的位置、距离,这些数据资料将用于绘制极高分辨率三维太空星图,以解决关于银河系形成、结构与演化等众多重要问题。大量的类星体、星系、太阳系外行星和太阳系天体也将同时被观测。

  12月2日,中国嫦娥三号登月探测器顺利升空,欧空局设在法属圭亚那库鲁的跟踪站为嫦娥三号提供为期5天的信号接收和传送工作,为其入轨、降落并登陆月球提供测控支持。

  俄罗斯

  2013年俄罗斯航天仍然保持了其在发射数量、科研实力领域的领先地位,但这支充满骄傲与梦想的航天工业团队也经历了坠毁、改组等众多坎坷。

  张浩 (本报驻俄罗斯记者)俄罗斯航天将向哪里去,或许总理梅德韦杰夫的观点具有一定的权威指向性。2013年2月,梅德韦杰夫接受采访时表示:“希望让俄罗斯参与航天活动的份额从10%增加到15%,也就是说,让我们不仅是主要的科技国家和太空研究国家,还成为航天服务市场的参与者。”

  5月,俄罗斯紧急情况部宣布完成了紧急情况航天监测系统的打造。目前10颗卫星不间断从天空传递有关信息。航天监测系统拥有4个地面接收和航天信息分析中心,分别位于莫斯科、沃洛格达、克拉斯诺雅尔斯克和符拉迪沃斯托克。这可以使紧急情况部门监控全俄罗斯以及远东联邦区北部和东北部以外的边境地区。

  俄罗斯联邦审计署7月份公布信息认为,“由于缺乏航天项目的整体管理系统,缺乏计划、合同和开支的管理,在2006年至2015年联邦航天项目的预算增加一倍半的情况下,项目收效甚微。”审计人员指出,国家项目规定2010年15项指标只有6项达标,2011年15个指标只有10个达标,2012年15项只有11项达标。“2010年至2012年间近地轨道卫星数量明显少于需求,只完成计划规定指标的47.1%。”

  11月,俄罗斯“进步M-21M”货运飞船与国际空间站靠近测试了新型Kurs-NA对接系统,测试取得了圆满成功。

  俄罗斯主管航天的副总理11月份透露,俄罗斯航空制造、造船和火箭制造业生产2013年增长14%到16%。

  对航天部门大刀阔斧的改革终于在2013年年底来临,12月初,总统普京签署命令,在航天仪表制造研究所基础上成立联合火箭航天公司。根据航天领域的改革规定,所有该领域企业都属于该公司。俄罗斯火箭航天工业领域目前包括93个组织和550多个相关产业的企业,这个领域有23.6万员工。

  英 国

  航空航天支柱产业地位不变,立方体卫星成功发射为亮点。

  刘海英 (本报驻英国记者)英国具有仅次于美国的世界第二大航空航天产业,一系列投资举措表明,航空航天产业依然是英国政府极其重视的支柱产业之一。2013年1月,英政府宣布投入6亿英镑发展8类高新技术,空间技术就拿到了2500万英镑的份额,作为国家空间技术项目二期资金。

  3月,英政府宣布了一项长期投资计划,在未来7年将联合产业界共同出资20亿英镑,创建英国航空技术研究所(ATI),研制噪音更小、节能效果更好的下一代飞机。

  9月,英政府宣布将投入9000万英镑以促进航空领域高新技术发展,其中5000万英镑用于鼓励航空技术创新,4000万英镑用于促进相关产业供应链发展。

  英国科学家更多的研究成果体现在整个欧盟的航空航天领域各项目计划之中,而首个立方体卫星(CubeSat)的发射或许是英国科学家独立研究成果中为数不多的亮点之一。2月份成功发射的这颗STRaND-1立方体卫星,搭载了包括一部谷歌Nexus One智能手机、新型高速处理器、姿态和轨道控制系统,以及两个新型推进系统。该卫星由英国萨里空间中心和萨里卫星技术有限公司共同开发,主要执行培训和示范任务,包括测试一些空间商用技术。

  加拿大

  提出航空业五大创新技术项目,人力直升机刷新航空历史,试飞新型商用客机,启动下一代民用飞机研究计划。

  冯卫东 (本报驻加拿大记者)2013年6月,加拿大研究理事会宣布支持加航空业的五大创新技术项目,其中两个项目旨在改进飞行的安全性和舒适性,另外三个则将市场投放和有效监管作为重点。

  7月,加拿大多伦多大学工程师设计出一款人力直升机,可离开地面3米,在空中持续飞行64秒,赢得了国际航空大奖。该“阿特拉斯”直升机翼展宽度为47米,重量仅54公斤,超轻重量框架采用碳纤维管制成,与四个转子连接在一起,最终实现人力驱动直升机飞行。

  9月,加拿大著名飞机制造商庞巴迪公司在蒙特利尔市附近的米拉贝勒机场进行最新型CS100客机首次试飞活动,试飞活动达到了预期目的。该飞机的研发耗资约35亿加元,研发历时约10年。目标是与欧洲空中客车公司和美国波音公司争夺世界窄体客机市场。

  10月,加拿大国家研究理事会宣布启动“航空21世纪(Aero21)”研究计划,旨在应对航空业目前所面临的经济和金融压力,通过发展和推进现有及新飞机所配置的关键技术,改善商业和客运飞机的燃油效率和性能。Aero21计划将聚焦以下4个方面的工作:生产效率、燃油效率、排放控制及飞行新方法。

  韩 国

  罗老号终于成功发射,但是其象征意义和媒体宣传效果大大高于韩国在航空航天事业上的实际进步。尽管如此,韩国在月球开发以及宇宙飞船研发领域依然提出了宏伟的远景计划。

  薛严 (本报驻韩国记者)2013年1月,经历多次推迟的韩国罗老号火箭进行第3次发射,9分钟后成功将卫星送入预定轨道。尽管韩国上下都为此欢腾雀跃,但是罗老号火箭最关键技术依然由俄罗斯掌握。罗老号的成功发射除了为朝鲜火箭阴影下的韩国政府挽回少许面子外,对韩国航天事业的实际帮助十分有限,甚至还有挤占自主研发资金的反效果。

  5月,韩国航空宇宙研究院(KARI)提出韩国“2040宇宙远景”计划。远景内容包括,截至2030年利用喷气式发动机与液体发动机的火箭,开发出能飞至100公里高空的10吨级载人宇宙飞船。远景具体规划内容为,到2020年至2025年间开发出环月飞行器与返回式飞船,2026年开发出火星飞行器,2032年研制出小行星返回式飞船等。KARI还计划在罗老号成功发射的基础上,到2040年实现扩充宇宙运送系统、扩张地球轨道宇宙领域、实现宇宙勘探等三大目标。韩国航空宇宙研究院方面表示,到2040年将在地球低轨道上运行60吨规模的多功能宇宙平台,并开发出载人宇宙飞船。

  6月,韩国探月企划研究负责人提交有关韩国探月计划的政策研究报告书。该报告书主要内容是,韩国与NASA等组织合作,在2017年发射试验用轨道船,并以此为基础在2020年发射韩国自主研发的轨道船以及无人月球登陆船。无人月球登陆船将搭载由核能电池驱动的月球车(探测机器人),该月球车将通过宇宙互联网与韩国地面本部联系。

  日 本

  首次观测到遥远宇宙中的巨大气体行星,发现证明宇宙射线来源的决定性证据,成功观测到超巨大黑洞的构造。

  葛进 (本报驻日本记者)日本科学家参加的一个研究小组通过天文望远镜观测到一颗位于遥远宇宙之中正在形成的巨大气体行星,其周围包裹的气体呈带状正被吸入行星,看上去好像婴儿的脐带。这是人类首次观测到这种场景。

  京都大学、广岛大学以及宇宙航空研究开发机构等的研究人员发现了证明宇宙射线来源的最终决定性证据。研究显示,在宇宙空间中以接近光速传递的高能宇宙射线由恒星死亡后引起大爆炸的超新星的残骸产生。这是100多年前发现宇宙射线以来首次确定其来源。

  东京大学与国立天文台等机构的研究人员揭开巨大天体“卑弥呼”的构造之谜。该天体位于鲸鱼座方向,据地球约129亿光年,其构造是三个被巨大氢气云包围,呈直线排列的星团。该项成果对于研究银河形成的最初过程具有重要意义。

  东京大学的研究人员研究发现,据地球约90亿光年,比太阳亮1000倍的一颗高亮度的超新星的光,实际上是被放大了约30倍。因为其与地球之间存在着很多如银河这样的大质量天体,而这些天体使空间出现了扭曲,从而产生了“重力透镜效果”,使来自超新星的光的亮度被放大。

  日本国立天文台与意大利国立宇宙物理学研究机构的研究人员成功观测到质量比太阳大10倍的超巨大黑洞的构造。由于此次观测的解析度比哈勃太空望远镜的观测高约400倍,因此还清楚地捕捉到了从黑洞附近高速气体向南北两个方向喷出的样子。

  以色列

  宣布2013年为以色列“太空年”,扩大国家空间局活动范围,增加空间研究经费,无人机出口数量世界第一。

  冯志文 (本报驻以色列记者)2013年初,以色列宣布赢得2015年国际宇航联合会大会主办权,展现发展空间科学的雄心和科研成果。

  以色列科技和空间部宣布2013年为“空间年”,通过赞助多种公关和教育活动,促进社会和学术界对发展空间科学的认识。

  以色列空间局经费大幅增加,从原来不到300万美元猛增到约4700万美元。

  5月有媒体报道,以色列无人机出口位居全球第一。在过去8年中,该国无人机出口额高达46亿美元。据以色列有关方面统计,以色列无人机出口已占了该国安全产品出口的10%,其市场和客户遍及世界。50%是欧洲国家,如英军在阿富汗发动大规模军事行动中使用的就是“赫尔墨斯450型”无人机;三分之一销往亚洲,对美国的出口也达到3.9%。

(来源:科技日报)

(责编:值班编辑、赵竹青)

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