2022 年 10 月 5 日,卡萨达作为美国宇航局 SpaceX Crew-5 任务的飞行员乘坐 SpaceX Crew Dragon 飞船发射升空前往国际空间站。Crew-5 成员自 2022 年 10 月 6 日停靠以来一直在空间站生活和工作。在任务期间,机组人员进行了数百次实验和技术演示,包括心血管健康、生物打印和微重力下的流体行为,为人类探索近地轨道以外区域做好准备并造福地球生命。3 月 11 日星期六,美国宇航局的 SpaceX Crew-5 飞船在佛罗里达州坦帕市海岸附近安全溅落后,完成了该机构第五次国际空间站商业机组轮换任务。四名国际机组人员在轨道上度过了 157 天。卡萨达进行了三次太空行走,共计 21 小时 24 分钟。
气候变化、通信和军事行动都依赖于它。越来越多的国家参与太空任务,而许多其他国家则依赖太空提供的服务。私营部门为太空探索提供的资金带来了新的能力和可能更广泛共享的利益;这些利益正在改变技术的方向及其周围的规范。然而,需要制定严格的法律来确保太空的持续可行性和安全性。太空技术在今天几乎是不可或缺的,尽管上个世纪可以说是太空探索的“黄金时代”,因为在 1957 年至 1975 年期间科学技术取得了巨大进步。1 我们每天都在使用它们,它们是不可或缺的。不同的卫星用于各种目的,例如天气预报、电视广播、导航或电信。我们在任何特定时间需要时都会得到它们的帮助。地球周围的各种轨道上有许多卫星。人类文明仅限于近地轨道、国际空间站的站点和高分辨率卫星图像。中地球轨道对于全球定位系统 (GPS) 至关重要,因此我们可以在手机上导航或跟踪大型商用飞机。在天气跟踪和电信协助方面,可以使用地球静止轨道、极地轨道和太阳同步轨道。2
2023 年,国际空间站迎来了运行 25 周年。在过去的 25 年里,空间站已经变成了一个轨道实验室,拥有研究能力,使来自 109 多个国家的科学家能够在极端而独特的环境中进行 3,300 多项开创性实验。迄今为止,空间站推动的科学研究已通过太空创新带来了变革性技术,改善了地球和太空中的人类健康,支持了未来近地轨道以外探索计划的技术发展,并促进了 STEM 计划,以促进未来领导者的发展。在过去的一年里,由于飞行计划的变化和运输工具的异常,空间站上进行研究的科学资源受到了挑战,导致科学运作延迟。尽管面临这些挑战,2023 年,大约 500 项调查在空间站进行,并支持了两次私人宇航员任务。2023 年度成果亮点展示了一系列突破性的科学成就,这些成就代表了空间站和调查团队的高质量和多样化研究能力。
鉴于地缘政治形势,建立、维持和发展我们自己的太空能力似乎是不可避免的。也就是说,从国防角度来看,航天工业是匈牙利主权的关键。我们与 4iG 航天工业首席执行官就此等问题进行了交谈。高科技 REMRED 以我国十年的经验为基础,可以在区域和多个联盟体系的卫星开发和制造中发挥主导作用。我们向 4iG 集团航天工业和技术控股公司的首席执行官 István Sárhegyi 询问了这些计划。对于一家专注于航天和国防领域的公司来说,当今激烈的“太空竞赛 2.0”意味着什么?目前,航天工业正在发生多方面的技术范式转变。最初的推动力来自 SpaceX。随着可重复使用火箭的推出,将有效载荷送入太空的单位成本已大大降低。七十年代阿波罗计划期间,将一公斤重的卫星送入近地轨道需花费约 6 万美元,而今天仅需 200 美元。与此同时,卫星也在发生变化。利益相关者正在考虑组建卫星群,以取代几颗大型单片卫星。同样与埃隆·马斯克有关的 Starlink 计划单独向近地轨道发射 4.5 万颗此类卫星。欧洲 IRIS 2 也意味着庞大的体积和数量,数十个星座。目前,全球卫星制造能力无法满足这一需求。但这并不是国内制造的唯一原因。地缘政治环境的演变是另一个原因。跨大西洋联盟内部越来越需要“内部”解决开发和制造任务,从而导致额外的人为产能限制。利润的增加导致出现了第一批敏捷、创新的私营公司,它们能够跟上技术的快速变化。与此同时,大型国有机构和机构的角色正在发生变化,它们经常被官僚主义所累,它们正在被重新定位。它们作为客户的角色正在增长,但在发展领域却退缩了。国防工业在太空领域有哪些任务和机会?必须避免哪些风险?负责国防的政府可以抱有什么样的期望?鉴于地缘政治局势,建立、维持和发展我们自己的太空能力似乎是不可避免的。乌克兰与俄罗斯的战争就是一个很好的例子,在信息通信方面,乌克兰方面在 Starlink 方面面临着相当大的风险。毕竟,埃隆·马斯克领导的公司可以随时决定暂时或永久限制对其卫星网络的访问。因此,从国防角度来看,航天工业是匈牙利主权的关键。为了建设和发展这一领域,必须有私人资本参与,实现投资和开发在市场基础上进行。一旦匈牙利知识、
2021 年之前的十年,卫星发射数量创下了历史新高。虽然在 1957 年 Sputnik 1 发射后,在轨卫星数量最初缓慢上升,但 2010 年有近 700 颗卫星被发射到太空,而 2020 年则有超过 1200 颗卫星被发射。这种指数级增长没有停止的迹象,并受到太空日益私有化和商业化的推动——“新太空”时代。几十年来,航天飞行主要是少数几个主要涉及科学和军事利益的国家机构的专利。然而,现在越来越多的公司和初创公司正在为民用市场争夺太空。应用范围广泛,涵盖从地球观测到广播、通信和导航等各个方面。太空已经转变为一个经济部门,现在拥有关键的基础设施。这在低地球轨道 (LEO) 尤为明显,低地球轨道是太空中高度可达 2000 公里的区域。到目前为止,已有约 7000 个人造物体被送入近地轨道,其中大部分仍在那里。太空运输带来了无数污染碎片。据估计,有 1 亿块太空垃圾绕着地球运行,大小在 1 到 10 毫米之间——这是一个日益严重的问题。
远征 61 号徽章代表着国际空间站上激动人心、充满活力的时刻,因为它不断向着太空的无限未来前进。徽章的整体视图是从一艘正在追赶空间站的飞行器上拍摄的。太阳是徽章中最突出、最核心的元素,它是地球、空间站和整个太阳系的能量和生命之源。作为人类航天的当前焦点,空间站位于徽章的中心,其微小的阴影几乎遮住了太阳,提醒我们人类的探索只是我们探索宇宙的一小部分。太阳的 15 道光芒代表空间站计划的 15 个原始合作伙伴,而第 16 道光芒代表着继续与新合作伙伴合作的公开邀请。四条黄色光芒构成了指南针的基本方向,象征着人类与生俱来的探索动力。前进的终结者代表着地球新一天的黎明。名称环仿佛漂浮在太空中,没有单一的方向,强调了国际团队为完成一项任务而团结起来的多种观点。名称环外延伸出九条射线,代表人类九次勇敢探索近地轨道以外空间的任务,从而鼓励我们无拘无束地驶向太阳系。
随着第一颗立方体卫星的发射,人们开始将卫星轻松送入近地轨道。如今,世界各地的许多教育机构都在设计、建造和运营立方体卫星,用于教育和科学目的。这篇硕士论文介绍了瑞典基律纳吕勒亚理工大学空间校区为实现灵活地面段而进行的硬件和软件设计和开发。现有的地面站经过改造,可以支持更多的频率和操作模式,使大学未来的纳米卫星项目能够轻松进行空间通信。采购新设备,并使用 19 英寸机架将新设备与现有设备一起安装在新位置。本论文介绍了一种使用软件定义无线电的地面段设计,以提高灵活性和适应性。地面站的软件开发与北极商业孵化器中的一家初创公司 Remos Space Systems 共同进行,该公司正在开发一款商业地面站软件。此外,还对在大学建立 S 波段接收地面站进行了简要分析,并对任务控制软件进行了权衡分析。该论文为太空校园地面站再次投入运行奠定了基础,并强调了未来的发展需求。
摘要 — 只要妥善处理太空环境带来的延迟和中断挑战,太空互联网就有可能实现。由于地面互联网无法很好地解决这些问题,因此正在开发更强大的延迟容忍网络 (DTN) 协议和算法。特别是,近地轨道和深空地面元素和航天器之间的路由原则和技术是在接触图路由 (CGR) 框架中制定的。CGR 融合了一组非平凡算法调整、空间操作概念、时间动态调度和特定图形模型。该框架的复杂性表明需要进行重点讨论,以促进对其的直接和正确理解。为此,我们提供了一个深入的教程,收集和组织有关研究、开发、实施和标准化 CGR 的第一手经验。内容以考虑规划、路线搜索和管理以及连接地面和太空领域的转发阶段的结构进行布局。我们依靠直观的图形示例、支持代码材料以及对飞行级 CGR 实施细节的引用(如适用)。我们希望本教程能够成为工程师的宝贵资源,并且研究人员也可以将此处提供的见解应用于 DTN 研究主题。
2020 年 5 月,SpaceX 将美国宇航员用美国制造的可重复使用火箭送入太空,从而使美国政府摆脱了俄罗斯航天发射服务的束缚。该公司即将再次开始一项可能改变游戏规则的任务。未来几个月,SpaceX 计划对该公司旗舰超重型运载火箭 Starship 进行首次轨道试飞(图 1)。Starship 因其可重复使用性、尺寸和功率,将通过低成本发射高达 100 公吨的有效载荷,大大改善进入近地轨道的途径。这将支持公共和私营部门在太空活动的扩展,包括太空旅游、太空太阳能发电以及电信和军用卫星的安装和服务。它还将成为亚轨道点对点旅行网络的基石,该网络将出于商业或国家安全目的在全球范围内快速运送机组人员和货物。一旦进入轨道,星际飞船的第二级就可以充当大型空间站和实验性太空技术的试验台。此外,星际飞船在其燃料补充能力的支持下,将为包括月球和火星在内的深空地点的开发和定居提供支持。鉴于其具有彻底改变众多航天领域的巨大潜力,星际飞船提供了某种“奇点”——一个颠覆先前趋势的点,在此之后,增长有限的假设必须受到质疑。1
世界上第一个商业空间站的建设已经开始。在与 NASA 合作完成初步和关键设计审查后,意大利的泰雷兹阿莱尼亚航天公司开始对 Axiom 空间站第一个模块的主要结构进行焊接和加工。2023 年,组装好的模块将抵达韦伯斯特和休斯顿,Axiom 将在那里完成最后的组装和集成,为 2024 年底发射下一代平台的第一部分做准备,以实现近地轨道的突破性创新。Axiom Space 扩大了其在韦伯斯特的足迹,在韦伯斯特的双子街 600 号增加了 180,000 平方英尺的办公空间。此次扩张是在 2022 年 9 月宣布了一项价值 2.285 亿美元的重大合同之后进行的,Axiom Space 将为 NASA 制造下一代宇航员太空服,以支持阿尔特弥斯登月任务。据 Axiom Space 称,新宇航服将为宇航员提供先进的太空探索能力,同时为 NASA 提供进入、生活和在微重力环境下以及在月球上和月球周围工作所需的商业开发人体系统。600 Gemini 内部的员工将成为尖端宇航服背后的策划者。