2025年11月,蓝色起源旗下的新格伦火箭将进行第二次试飞,虽然它于11月9日的发射因天气原因已经推迟,但择机还会再发射。如今这款火箭承载着NASA ESCAPADE火星探测任务的期待,这场任务不仅是新格伦火箭验证自身可靠性的关键之战,更开创了行星探测“发射后待命”的全新模式——两台火星探测器将在拉格朗日L2点停留整整一年,打破传统火星任务26个月一次发射窗口的限制,为低成本深空探索写下新的注脚。
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任务核心:两台探测器的“火星大气解谜之旅”
此次新格伦火箭NG-2任务的核心载荷,是由Rocket Lab建造的“蓝色”与“金色”双子探测器,它们共同隶属于NASA“逃逸与等离子体加速动力学探测器”(ESCAPADE)任务。这两台总重量略超1吨的探测器,看似轻巧,却肩负着揭开火星大气演化之谜的重要使命。
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研究火星的科学家都认为数十亿年前,火星曾拥有温暖湿润的环境,厚厚的大气层足以支撑液态水存在,但如今这颗红色星球却沦为干旱的荒漠,大气层稀薄到星体表面气压只有地球表面的0.8%,说明火星的大气基本上都逃逸掉了,目前认为原因是太阳风将失去火星磁层保护的大气给吹跑了,但这一过程的具体动力学机制始终缺乏立体观测数据。
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美国宇航局ESCAPADE任务的突破之处就在于,两台探测器将分别从不同轨道位置同步观测——一台聚焦火星高纬度区域,另一台覆盖中低纬度,通过时空协同的数据采集,首次实现对火星磁层、等离子体环境与大气逃逸过程的立体解析,为“火星如何失去大气层”提供最直接的科学证据。
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从成本维度看,ESCAPADE任务堪称NASA低成本探索的标杆。整个任务总成本不足8000万美元(约合5.7亿元人民币),仅为传统火星任务(如MAVEN火星大气与挥发物演化探测器)经费的十分之一,更是远低于耗资25亿美元的“好奇号”火星车。
这种成本控制并非简单的“缩减开支”,而是通过技术简化、商业合作与创新轨道设计实现的系统性优化——例如采用改进型商业级电子元件、取消部分冗余备份系统,并借助新格伦火箭的剩余运力降低发射成本。NASA为此次发射仅向蓝色起源支付2000万美元(约合1.42亿元人民币),相比专属发射服务节省数千万美元,却也承担了新火箭技术不成熟的风险。
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火箭挑战:新格伦的“第二次考试”
对于新格伦火箭而言,此次任务是其首飞后最重要的“补考”,因为2025年初首次成功发射后,一级回收任务失败了。新格伦火箭由贝索斯主导研发、旨在追赶SpaceX星舰的重型运载火箭。此次NG-2任务,蓝色起源不仅要确保探测器精准进入预定轨道,更要再次尝试一级助推器的海上回收——助推器将在分离后自主飞行,最终降落在停泊于大西洋的“杰克林号”无人回收船上。
从技术参数来看,新格伦火箭具备不俗的硬实力:箭体高度约98米(相当于30层楼),起飞质量达1400-1500吨,一级配备7台BE-4液氧甲烷发动机,总推力近390万磅(约1750吨),近地轨道运力达45-50吨,相当于SpaceX猎鹰9火箭的2.5倍,其对比的正是马斯克的重型猎鹰火箭。
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值得注意的是,BE-4发动机同时也是联合发射联盟“火神”火箭的动力核心,其可靠性直接影响美国两款新一代重型火箭的进度。同时这次发射的情况也将影响后续“蓝月亮”登月舱的演示飞行计划——而“蓝月亮”正是蓝色起源竞争NASA阿尔忒弥斯载人登月任务的核心装备,与SpaceX星舰形成直接对抗。
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轨道革命:L2点待命的“时间灵活术”
ESCAPADE任务最颠覆传统的设计,在于其“发射后不直奔火星”的轨道策略。按照原计划,探测器本应在2024年末的火星发射窗口升空,但受新格伦火箭研发延迟、任务规划调整等影响错过了最佳时机。若遵循传统模式,任务需推迟至2026年末(下一个火星探测器发射窗口期),这将导致前期投入的研发成本“沉没”。
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为此,工程团队创新提出“拉格朗日L2点待命”方案,让探测器在发射后先前往距地球150万公里的L2点,停留一年至2026年11月,待地球与火星达到最佳相对位置后,再启程奔赴火星。
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这一方案的可行性,源于L2点独特的引力特性——作为太阳与地球引力的平衡点,物体在此处只需少量燃料即可维持稳定轨道,无需持续消耗推进剂。
对于ESCAPADE任务而言,L2点还具备三大优势:一是辐射环境友好,远离地球辐射带,可减少宇宙射线对探测器电子元件的损伤;二是通信便利,L2点与地球的距离远小于火星,任务团队可实时监测探测器状态,甚至进行软件更新与故障修复;三是燃料经济性,进入与离开L2点的“晕轨道”(一种围绕L2点的豆形轨道)所需速度增量极小,能最大限度节省探测器燃料,保障后续火星转移阶段的需求。
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这两颗火星探测器发射的具体执行流程将分为三步:第一步,新格伦火箭将探测器送入地球逃逸轨道;第二步,探测器自主点火前往L2点,进入晕轨道待命;第三步,2026年11月借助地球“引力弹弓”效应助推,加速并调整轨迹,帮助探测器在2027年9月抵达火星轨道。
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这种模式彻底打破了“发射窗口不可违逆”的传统认知,使得任务可在一年中的任何时间发射,大幅提升了规划灵活性。
风险与启示:低成本探索的“双刃剑”
不过,在这种创新性发射方式的背后,暗藏着低成本探索的固有风险。最核心的挑战是“长期太空暴露”带来的部件退化——在L2点待命的一年中,探测器的太阳能电池板会因微陨石撞击、紫外线照射导致发电效率下降;反应轮轴承会因持续运转产生磨损;电子元件则面临宇宙射线的累积辐射损伤。这些问题在传统任务中可通过“缩短飞行时间”规避,但在此次任务中成为必须接受的代价。
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不管怎样,新格伦火箭的此次发射已超越“一次火星任务”的范畴——它是新格伦火箭验证可靠性的关键战役,是BE-4发动机商业价值的重要体现,更是NASA低成本、高灵活性深空探索模式的“实战测试”。若任务成功,不仅将揭开火星大气逃逸的神秘面纱,更将为后续小型行星任务提供可复制的“轨道模板”:未来,或许会有更多探测器选择在拉格朗日点、地球轨道“待命”,等待最佳窗口期再奔赴目标星球。
消息来源:环球网11月9日报道《蓝色起源因天气及技术问题推迟“新格伦”火箭第二次发射》
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