小火箭不能添加节点吗
从旅行者号突破星际边疆到阿尔忒弥斯计划重启登月,美国持续扩展的深空探测能力不只是单纯的科学探索——其背后可能嵌套着太空霸权体系。美国太空政策中深空探测战略体系化建构已形成多维联动的“政策-技术-军事”三位一体复合体系,其核心逻辑是通过顶层设计整合资源分配、技术研发、军事部署与国际规则主导权,构建地月空间霸权秩序。主要特征体现在通过科技工程化(阿尔忒弥斯/PWSA)和军事建制化(太空军)的双重路径上,构建了覆盖近地轨道至地月空间的优势。
浩瀚的宇宙蕴含了人类文明未来无限的可能,深空探测是人类了解太阳系和宇宙,进而考察、勘探、利用甚至定居其他星球的第一步,随着航天技术的发展,深空探测已成为继卫星应用、载人航天之后的重要航天技术发展新领域。深空探测是指航天器脱离地球引力场,进入太阳系空间或更远的宇宙空间进行科学探测的活动。其核心目标是探索太阳系内外的天体(如月球、火星、木星等)及宇宙现象,并研究其起源、演化和资源潜力。
美国从20世纪60年代先驱者计划首次外太阳系探测,到旅行者1号成为首个进入星际空间的人类探测器;从伽利略号揭示木星卫星液态海洋存在,到卡西尼-惠更斯任务发现土星液态羟海洋与土卫六有机分子;再到近年阿尔忒弥斯计划推动商业月球探测,以及2024年发射的欧罗巴快船探测器开启木卫二生命探寻,美国构建了贯穿太阳系的探测体系,其深空激光通信技术更突破2.9亿英里数据传输极限。从旅行者号突破星际边疆到阿尔忒弥斯计划重启登月,美国持续扩展的深空探测能力不只是单纯的科学探索——其背后可能嵌套着以三位一体为骨架的太空霸权体系。
美国太空政策中深空探测战略体系化建构已形成多维联动的“政策-技术-军事”三位一体复合体系,其核心逻辑是通过顶层设计整合资源分配、技术研发、军事部署与国际规则主导权。主要特征体现在通过科技工程化(阿尔忒弥斯/PWSA)和军事建制化(太空军)的双重路径上,构建了覆盖近地轨道至地月空间的优势。
在政策层面,美国通过国内立法-双边协议-市场规则的三层渗透,欲图重塑全球太空治理体系。这种战略布局的本质是重构“地球-月球经济圈”的权力格局。美国以法律工具固化战略主导权,发布《鼓励国际支持获得和利用太空资源》行政令和阿尔忒弥斯协议,这种带有太空资源私有化原则与月面安全区的特质,实质上打破《外层空间条约》的人类共同遗产原则。这种政策转向与《国家太空战略》提出的以实力求和平战略支柱相呼应,旨在通过国内法外溢形成国际规则单边主导权。2023年《国家地月空间科技战略》进一步明确四个优先科技目标,将政策焦点从近地轨道延伸至地月空间,形成覆盖资源开发、空间感知、轨道基建的全链条法律框架。
在技术层面上,美国以阿尔忒弥斯计划为核心牵引,开通三步走技术攻关路径。首先通过CAPSTONE卫星验证近直线晕轨道导航定位技术,为门户空间站部署奠定基础;其次推进敏捷地月空间飞行火箭验证等新型推进系统研发,突破地月空间机动能力瓶颈;最终通过地月空间巡逻系统实现常态化态势感知。这种技术体系具有显著军民两用特征,例如X-37B轨道飞行器既可执行科学实验,也可作为天基作战平台,而低轨小卫星星座的弹性架构既支撑商业应用,也增强军事系统的抗毁性。构建代差优势的技术闭环在白宫《深空探索与开发的新时代》报告(2023年7月)中就提出了技术路线三重维度:
1. 地月空间军事化布局:通过部署“地月空间高速公路巡逻卫星”(CHPS)和“国防深空哨兵”(D2S2)项目,建立对拉格朗日点的监测网络,计划在2027年前完成地月空间态势感知体系;
2. 资源开发主导的科学探索:NASA主导的“阿尔忒弥斯计划”被赋予双重使命,既要在2028年前建立月球南极可持续基地,又需验证原位资源利用(ISRU)技术,为火星任务提供能源保障;
3. 跨域技术验证体系:深空光通信(DSOC)系统在2023年Psyche任务中完成首次深空激光通信测试,数据传输速率较传统射频系统提升10倍,其军事价值在于实现高分辨率侦察数据的实时回传。
在军事层面上,美国深空探测战略在“科学探索”框架下,系统性嵌入军事化布局,形成以技术转化、军事基建、规则主导为核心的控制体系。这一布局以地月空间为战略支点,依托军民融合技术优势,构建太空作战能力,同时通过国际规则制定排斥竞争对手。其核心逻辑表现为“科探为表、军事为里”。
随着特朗普开始第二任期,所有人的目光都集中在美国太空军的未来上。如今,由保守派传统基金会牵头一项名为“2025计划”的全面政策议程表,呼吁太空军采取“进攻性”战略,强调美国需要在太空展示更强大的威慑能力。另一方面,美太空军作战部长萨尔兹曼承诺在2025成立太空未来司令部,并公布2025年的目标队伍。这意味着,特朗普回归后,美国可能会转向更加“进攻性”的太空部队。而太空军第19中队的成立,标志着作战域正式拓展至地月空间,其“轨道交会逼近操作”(RPO)能力已具备在月球轨道部署动能武器的技术可行性从近地轨道商业化到地月空间军事化,形成步步为营的扩张路径。
美国深空探测的军事化布局以“技术-场景-规则”三重耦合为特征。在技术层面,NASA主导的核热推进(DRACO项目)、在轨制造(Archinaut)等深空探索技术,通过国防高级研究计划局(DARPA)与太空军的合作,转化为快速轨道机动、卫星修复等军事能力。在场景层面,地月空间被定位为“战略枢纽”,月球轨道平台(LOP-G)等基础设施兼具科学中继站与军事指挥节点功能,可集成通信加密、目标监视模块。规则层面,美国通过《阿尔忒弥斯协定》拉拢盟友,单方面划定月球资源开发权属,将中俄排除在深空治理体系之外,实质是为军事前哨建设提供合法性。
同时,美太空军通过成立第19太空防御中队,将作战责任天域从地球同步轨道(GEO)拓展至超地球同步轨道(XGEO),其《太空军综合战略》要求形成月球轨道至地球同步轨道全谱响应能力。这种部署与国防部下一代太空体系架构形成战略协同,通过分布式星座网络整合侦察、通信、导航、反导功能,实现OODA(观察(Observe)、调整(Orient)、决策(Decide)以及行动(Act))杀伤链闭合,完成空间作战域的实战化转型。
2023年,美太空发展局(SDA)将“国防太空架构”更名“面向作战人员的可扩展太空体系(PWSA),其核心目标是通过部署大规模的低轨卫星星座,为美军联合作战人员提供全方位、强大且可靠的天基能力支持。PWSA由7层构成,其中威慑层(现称“新兴能力层”)专责深空威胁监测,通过卫星群实时感知地月轨道及更远空间的潜在敌对行动。其为阿尔忒弥斯任务提供深空态势感知,监测月球轨道及地月空间的潜在威胁(如反卫星武器),确保载人任务安全。以及为未来的月球基地提供低延迟数据传输,以解决传统地球同步轨道卫星的通信延迟问题。实际上,PWSA的全球监视网络也一定程度上强化了对地月空间活动的实际控制权。
除了PWSA,美军自2020年部署“地月空间高速公路巡逻卫星”(CHPS),到设置新太空监视望远镜,再到国防深空哨兵”(D2S2),皆为保持太空军事优势设计太空威慑架构。2027年体系建成后,美国将具备对地月空间大面积航天器的实时追踪能力,使对手的月球基地建设暴露于持续监视之下。这种“透明化战场”可能迫使其他国家提前公开航天计划,削弱战略突袭能力。美军还能通过获取的监测数据,推动将地月空间纳入《外层空间条约》的“安全区”条款,为其未来设立月球军事禁区提供法理依据。
美国深空探测战略不仅服务于深空探测的科学目标,更通过体系化能力建构巩固太空霸权,将地月空间转化为战略边疆,在技术代差、规则主导、军事存在三个维度形成非对称优势,这种转型标志着美国太空战略从探索主导向控制主导的范式转换。
俄罗斯在深空探测领域的探索历程堪称跌宕起伏而又充满韧性。作为除美国外开展火星探测最频繁的国家,其技术根基可追溯至苏联时期的辉煌——从1960年代至1980年代,苏联累计实施23次火星探测任务,虽成功率不足三成,却留下“火星3号”首次实现火星表面软着陆(尽管信号仅维持20秒)、“福布斯”系列探测器对火卫一的探测等技术遗产,一度在深空探测领域与美国形成并驾齐驱之势。
然而进入21世纪后,俄罗斯深空探测能力受产业链分散、资金投入缩水等因素制约逐渐下滑。2023年 “月球-25” 探测器在近月制动阶段因导航系统异常撞击月面的失利,暴露出其在高精度着陆控制、自主导航算法等关键技术环节的短板。但这一挫折并未阻滞俄罗斯的探索步伐:从“月球-25”任务中汲取的教训正被应用于后续项目研发,而计划于 2024年发射的“火星-土壤”(Mar-Grunt)探测器,将肩负采集火卫一样本并返回地球的重任,试图在火星探测领域重拾话语权。
在技术布局上,俄罗斯将研发资源集中于液体火箭推进系统与科学载荷研制。其RD-170系列火箭发动机的高比冲性能仍居世界前列,而“光谱-RG”X射线望远镜、“福布斯 -土壤”探测器搭载的等离子体分析仪等科学设备,亦展现出深厚的技术积累。战略层面,俄罗斯尤为倚重国际合作弥补技术短板:与欧洲航天局(ESA)合作的“ExoMars”项目中,俄方提供质子-M火箭发射服务及“斯基亚帕雷利”着陆平台技术;与中国联合推进的国际月球科研站计划里,俄罗斯负责能源模块与轨道器研制,双方计划2030年前在月球南极区域建成综合性科研基地。
目前,俄罗斯正通过“月球-警戒”(Luna-N警戒)计划拓展深空监测能力,拟在日地系统L2点部署光学-雷达复合监视卫星,构建地月空间环境监测网络。在运载能力建设上,该国正加速推进“叶尼塞”重型运载火箭研制,计划2028年首飞,其近地轨道运载能力达100吨级,将为月球基地建设提供运力支撑。根据俄罗斯国家航天集团规划,2030年代将分阶段实施“月球-26” 至“月球-29”系列任务,重启月球南极基地建设,并启动 “拉普拉斯-P”木卫三探测任务,拟通过核动力着陆器对这颗可能存在液态海洋的卫星开展地质与生命迹象探测。
从火星荒漠到月球极地,从近地轨道到外太阳系,俄罗斯在深空探测领域正以“技术传承+国际合作”的“双轨”模式,试图在航天强国竞争中重塑地位。尽管面临经费与技术瓶颈,但其在推进系统、深空通信等领域的核心优势,仍使其成为全球深空探测格局中不可忽视的力量。
欧洲航天局(ESA)作为全球深空探测领域的重要力量,近年来以技术协同与创新突破为驱动,在推进系统、导航技术与科学载荷三大领域构建起鲜明的技术优势。在推进系统研发中,ESA正通过“阿里安 6”火箭的迭代升级巩固发射能力,该型火箭采用模块化设计与新型液氧甲烷发动机,同时搭载其主导研发的“织女星-E”火箭搭载液氧甲烷发动机 “Prometheus”,试车中实现连续点火,比冲性能优异。同时,ESA与日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)联合推进可重复使用运载火箭技术验证,双方基于“复用示例火箭”项目,在发动机热防护系统与着陆制导算法上形成技术互补,计划2028年前完成亚轨道回收试验。
在导航技术研发中,ESA启动的“未来导航”计划以远距离地球轨道定位导航授时(LEO PNT)试验为核心,通过部署于高椭圆轨道的微型卫星群,实现地月空间内米级定位精度。其同步推进的“创世”(Genesis)轨道观测站已完成概念设计验证,该设施搭载激光干涉仪与星间链路系统,将用于验证深空自主导航所需的时空基准建立技术。在月球探测领域,ESA正推进“月光”计划,拟在2026年前部署由3颗立方星组成的导航星座,为后续载人登月任务提供中继通信与着陆引导。
在科学载荷研发中,ESA则体现出鲜明的国际合作属性与技术前瞻性。在“罗塞塔”号彗星探测任务中,其搭载的ROSINA质谱仪首次实现彗星大气成分的原位分析小火箭不能添加节点吗,数据精度达ppb级别;而正在实施的 “木星冰卫星探测器”(JUICE)配备2.5米口径冰穿透雷达与高能粒子分析仪,将对木卫三的海洋层结构展开立体探测。在国际合作框架下,ESA为美国“阿尔忒弥斯计划”提供猎户座飞船推进舱,其研发的低温推进系统提高了飞船深空机动效率;与俄罗斯合作的 “ExoMars”项目中,ESA贡献火星表面采样机械臂技术,而在同中国联合推进的国际月球科研站计划里,其负责研制月面光谱成像仪,可实现月壤元素分布的厘米级分辨率探测。
从技术布局看,ESA正通过“技术研发-任务验证-国际协同”的三阶模式,在深空探测领域构建独特竞争力。其推进系统的绿色化转型、导航网络的空间拓展以及科学载荷的精密化发展,不仅支撑着“赫拉”小行星防御任务、“拉格朗日”深空天文台等旗舰项目的实施,更通过与全球航天机构的技术互补,持续重塑深空探测的国际合作格局。这种以技术创新为内核、以国际合作为纽带的发展路径,使其在太阳系探测、地外生命搜寻等前沿领域保持持续影响力。
日本在深空探测领域走“小而精”的技术路线,其研发体系聚焦科学载荷创新与关键技术突破,在小天体探测、深空通信等领域构建起国际领先优势。在科学载荷研发方面,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)通过 “隼鸟”系列任务树立行业标杆——2005年“隼鸟号” 首次实现小行星“系川”样本返回,验证了离子引擎持续推力技术;2020年“隼鸟2号”更在“龙宫”小行星完成两次采样,其搭载的SAMURAI机械臂通过自主避障算法,在零重力环境下精准采集到含碳颗粒的地表样本,相关技术使日本成为全球首个实现小行星坑洞采样的国家。
技术开发体系呈现多维度突破态势。在运载能力建设上,JAXA正推进H3火箭的可回收技术验证,其一级发动机采用燃气发生器循环设计,配合碳纤维复合材料箭体,使发射成本较H2A火箭大幅降低,其同步研发的HT-VX无人货运飞船采用模块化货舱设计,载货量达6吨,计划2028年首飞后承担国际空间站补给任务。而在月球探测领域,“SLIM”着陆器项目尤为瞩目,其配备的光学导航相机与激光测距仪,可将着陆误差控制在100米以内(传统着陆器误差约10公里),2024年的首飞任务将验证月面高精度着陆技术,从而为后续月球资源勘查奠定基础。
日本深空探测布局同样兼具技术前瞻性与国际协同性。其与欧洲航天局合作的“LiteBIRD”任务,正研发超低温超导望远镜,计划2027年发射后对宇宙微波背景辐射的B模极化展开探测,该项目将助力人类理解早期宇宙结构形成。在技术规划层面,日本《太空技术战略》明确提出“地月经济圈”建设目标:2030年代完成月面水冰提取技术验证,2040年实现载人登月并建立南极科研基地;同时推进“行星保护”技术研发。值得关注的是,JAXA正与美国NASA合作开发“月球门户”空间站的后勤模块,其提供的高效太阳能电池阵列将为深空探测提供持续电力支撑。
从“隼鸟”系列的小行星探索到“SLIM”的月球精准着陆,日本以微型化、高可靠性的技术路径,在深空探测领域开辟出独特赛道。其将航天技术与材料科学、人工智能深度融合的发展模式,不仅支撑着“火星卫星采样返回”等后续任务的实施,更通过国际合作网络,持续提升在太阳系探测格局中的话语权。
随着美国太空军拉格朗日点监测网络构建即将完成,各个国际势力的深空探测的技术布局正如浩荡雄兵一般从蔚蓝地球上向浩瀚太空出征,从距离地球约38.4万公里的地月空间到浩瀚无垠的漫漫星空,一条象征着称霸太空领域的轨道铁幕即将落下。美国的展露出的“静态感知+动态响应”的体系不仅重塑太空作战规则战场维度从近地轨道向地月空间延伸;还可能导致威慑方式从核威慑转向“轨道封锁威慑”,通过态势透明化限制对手行动自由;而国际治理从“先到先得”转向“能力主导”,技术差距更可能在未来固化太空权力格局。
无论是美国在深空领域的战略布局已超越单纯的技术竞争范畴的实际,亦或是其他国际势力在深空探测领域的合作与竞争日益加剧,实质皆是为21世纪大国综合国力博弈的制高点争夺。需以系统思维把握“技术突破—规则塑造—联盟构建”的互动关系,在避免军备竞赛的前提下,通过非对称创新实现战略平衡。(高振宇、江志军、华梓雄指导老师:李纪莲教授、陈亚飞助理研究员)返回搜狐,查看更多