2024年国外深空探测领域发展综述

摘要：2024年，全球共发射7次深空探测任务，包括5次月球探测、1次木星系探测和1次小行星探测任务。美国发射“游隼”（Peregrine）、直觉机器-1（IM-1）商业月球探测任务以及“木卫二快帆”（EuropaClipper）；欧洲发射“赫拉”（Hera）小行星防

引言

2024年，全球共发射7次深空探测任务，包括5次月球探测、1次木星系探测和1次小行星探测任务。美国发射“游隼”（Peregrine）、直觉机器-1（IM-1）商业月球探测任务以及“木卫二快帆”（EuropaClipper）；欧洲发射“赫拉”（Hera）小行星防御任务；中国发射远距离逆行环月轨道-A（DRO-A）、远距离逆行环月轨道-B（DRO-B）月球技术试验卫星，以及鹊桥二号和嫦娥六号探测器。

截至2024年底，全球共实施了309次深空探测任务，其中278次任务为主载荷任务（见图1），另有31次为搭载任务，探测范围覆盖整个太阳系，探测方式包括撞击、飞越、环绕、着陆/巡视和采样返回。不考虑搭载任务，按所属国家划分，美国111次，俄罗斯118次，欧洲17次，中国11次，日本11次，印度5次，欧日合作1次，欧俄合作1次，以色列1次，阿联酋1次，韩国1次；按探测目标划分，月球探测130次，火星探测47次，金星探测41次，小天体及矮行星探测18次，其他探测42次（包括水星探测3次、巨行星探测9次、太阳探测18次、深空技术试验2次和科学观测10次）。

图1 截至2024年底各国深空探测任务统计（不包括搭载任务）

截至2024年底，不考虑搭载任务，国外在轨工作或飞行途中的探测任务共有39次，包括41个探测器，其中月球探测器6个、火星探测器8个、小天体探测器5个、金星探测器1个、水星探测器2个、巨行星探测器5个、太阳探测器7个、其他探测器7个。按所属国家划分，美国23个、欧洲9个、俄罗斯1个、日本4个、印度2个、阿联酋1个、韩国1个。

1 美欧实施探测目标涵盖月球、

小行星和木星系统

2024年，国外发射4次深空探测任务，实施国家为美国和欧洲，探测目标涵盖月球、小行星和木星系统。

美国发射两次商业月球探测任务，

开启商业探月发射活动

2024年1月8日，美国宇宙机器人技术公司（AstroboticTechnology）研制的“游隼”月球着陆器搭乘“火神半人马座”（VulcanCentaur）运载火箭于卡纳维拉尔角空军基地41号发射台发射。此次任务作为美国“商业月球有效载荷服务”（CLPS）首次任务，原计划于2024年2月23日在月球着陆。发射数小时后，着陆器推进系统出现故障，推进剂严重泄漏，最终坠入地球大气层烧毁。“游隼”着陆器概念图如图2所示。

图2 “游隼”着陆器概念图

2024年2月23日，美国直觉机器公司（Intuitive Machines）IM-1任务的“奥德修斯”（Odysseus）着陆器在月球南极附近的马拉柏特A（MalapertA）环形山软着陆，成为全球首个成功着陆月球的商业探测器，以及“阿波罗”（Apollo）计划结束50多年以来、美国首个着陆月球的探测器（见图3）。然而“奥德修斯”着陆时发生倾倒，一条着陆腿损坏，太阳电池阵发电受到严重影响，原计划7天的探测时间大为缩短，取得的探测成果也相对有限。

图3 “奥德修斯”着陆器

欧洲发射“赫拉”小行星探测器，

研究避免小行星撞击地球的技术

2024年10月7日，欧洲航天局（ESA）“赫拉”小行星探测器搭载猎鹰-9运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地成功发射。“赫拉”任务是美国与欧洲合作的“小行星撞击与偏移评估”（AIDA）计划的一部分。此前，美国国家航空航天局（NASA）的“双小行星重定向测试”（DART）探测器于2022年9月撞击迪蒂莫斯（Didymos）近地双小行星系统中的次星——迪摩法斯（Dimorphos），试验用于改变小行星运动轨道的动能撞击技术。“赫拉”任务的目标则是前往该双小行星系统，对被撞小行星上的撞击坑进行观测，协助研究规避近地小行星的动能撞击方法。此外，该任务还将演示验证基于视觉的自主导航技术，测试探测器与两颗立方星之间的通信链路，并进行小行星科学探测等。按计划，“赫拉”探测器将在2026年底抵达迪蒂莫斯并开展观测活动。

美国发射“木卫二快帆”探测器，

将评估木卫二的宜居性

2024年10月14日，美国NASA“木卫二快帆”探测器搭乘太空探索技术公司（SpaceX）的“猎鹰重型”（FalconHeavy）运载火箭发射升空。该任务旨在对木卫二（Europa）的内部、组成以及地质情况进行详细研究，并评估木卫二的宜居性。

按计划，该探测器将于2030年抵达木星，在进入木星环绕轨道后，探测器将用1年的时间改变其轨道，进入多次飞越木卫二的科学探测轨道，之后在约3年的时间内飞越木卫二49次。其具体飞行历程如下：2030年10月，在多次飞越木星的“伽利略卫星”之后，进入木卫二的共振轨道；2031年春季，首次飞越木卫二，利用木卫二引力改变环绕木星轨道，并收集首批近距离木卫二科学观测数据；2031年5月，开始首次科学活动，将反复飞越木卫二背离木星的一面，收集相关数据，最低飞越高度约25km；2033年5月，开始第二次科学活动，将集中飞越面向木星的一面，继续收集数据；2034年9月，任务结束，计划脱离轨道并撞击木卫三，撞击将有助于ESA“木星冰卫星探索者”（JUICE）任务收集更多有关木卫三表面化学的信息。“木卫二快帆”任务概念图如图4所示。

图4 “木卫二快帆”任务概念图

2 深空探测任务实现多项里程碑，

高价值科学成果不断涌现

2024年，任务运行方面，在轨的深空探测器实现多项里程碑，如美国“帕克太阳探测器”（ParkerSolarProbe）首次抵达距离太阳表面约6.1×106km处，创造了航天器与太阳最近距离“接触”的新纪录；机智号（Ingenuity）火星直升机结束飞行任务，实际运行寿命、飞行距离和飞行时间均远超预期；印度阿迪蒂亚-L1（Aditya-L1）太阳探测器成功进入绕日地L1运行的晕轨道并开展观测活动。此外，一些探测器持续进行探测活动，也有探测器遭遇故障或者结束任务，如旅行者-1（Voyager-1）探测器与地球恢复联系，有望继续飞越星际空间；“新视野”（New Horizons）冥王星探测器抵达距离冥王星最近处，并将继续飞行，有望在数年内进入星际空间；已经运行15年的“近地天体宽视场红外巡天探测器”（NEOWISE）任务结束运行；日本“小型月球探测着陆器”（SLIM）成功实施月球软着陆，但着陆时发生侧翻，探测时间和成果不及预期；正处于扩展任务阶段的“拂晓”（Akatsuki）金星探测器与地球失联；欧日“贝皮科伦坡”（BepiColombo）水星探测器主推进系统故障，任务团队调整计划轨道，使得探测器抵达水星的时间从2025年12月推迟到2026年11月。

科学成果方面，月球探测器、火星探测器、空间望远镜等继续取得大量科学成果。美国“月球勘察轨道器”（LRO）发现月球表面下存在洞穴的证据。“詹姆斯·韦布空间望远镜”（JWST）持续获得极具科学价值的宇宙图像，并取得一系列重要科学成果，包括发现与银河系相似的“萤火虫闪光”星系，为研究银河系的早期形成提供了独特视角；观测到135亿光年前形成的星系，打破了此前最远星系红移的纪录；首次探测到迄今为止最遥远、最古老的黑洞合并；发现了迄今为止在银河系外观察到的首个褐矮星证据；探测到系外行星K2-18b大气中的新成分，包括二氧化碳、甲烷和二甲硫醚；发现新的恒星诞生地，等。好奇号（Curiosity）火星车在火星岩石中发现纯硫物质。“洞察”（InSight）着陆器数据发现火星内部有液态海洋，含量可以覆盖整个火星，深度在1～2km之间。欧洲“盖亚”（Gaia）空间望远镜新发现数百颗“双小行星”，并首次在地球附近发现起源于大型恒星燃烧殆尽和坍缩的巨大黑洞；“示踪气体轨道器”（TGO）首次在火星赤道附近发现冰霜；“太阳轨道器”（SolarOrbiter）观测到当前太阳周期中的最强耀斑。

3 在研任务取得稳步进展，

多项技术演示验证实现里程碑

2024年，国外在研的深空探测任务取得稳步进展，相关技术陆续取得突破。系统技术研发方面，美国用于研究暗能量、探索系外行星的“南希·格雷斯·罗曼空间望远镜”（Nancy Grace Roman Space Telescope）完成光学望远镜组件交付；波士顿动力公司推出可用于未来深空探测任务的全电动“阿特拉斯”（Atlas）机器人，上一代“液压阿特拉斯”（HDAtlas）退役；阿德阿斯特拉火箭公司（AdAstraRocketCompany）和太空核动力公司（SpaceNukes）签署战略合作协议，共同推进大功率“核电推进”（NEP）技术，以实现快速可靠的载人和无人火星及以远探测任务；NASA“电动力学尘埃防护罩”被用于直觉机器公司的直觉机器任务-1的“鹰相机”（EagleCam），并将在未来任务中继续进行技术演示验证；蜜蜂机器人公司（HoneybeeRobotics）研发“红水”（RedWater）火星水冰钻探系统，完成对系统的端到端测试；塞拉航天公司（SierraSpace）月壤制氧碳热反应炉取得里程碑进展，未来将进行月球飞行演示验证，以支持NASA“阿尔忒弥斯”（Artemis）计划；意大利航天局启动“塞琳娜”（Selene）项目，旨在开发小型核裂变反应堆，为月球基地提供动力；日本“火星卫星探索任务”（MMX）的法德联合研制“伊德菲克斯”（IDEFIX）火星车完成交付，计划于2026年发射。

4 各国持续更新空间探索规划，

国际合作更趋广泛和深入

战略规划方面，各国持续更新和完善空间探索规划，全球航天智库和相关机构陆续发布空间探索相关报告。NASA发布更新版《从月球到火星》规划以及新版火星探测规划，为NASA“阿尔忒弥斯”计划的长期月球探索设定了目标，并为未来载人火星任务指明了方向；美国战略与国际研究中心发布地月空间活动规划，介绍了目前国际上地月空间的政策与相关活动，指出了地月空间治理与政策面临的包括空间态势感知、地月空间导航、空间碎片处置等挑战；英国发布《航天工业计划》，绘制了2030年前英国政府促进航天工业发展的蓝图；国际空间探索协调小组发布第4版《全球探索路线图》，勾勒出2050年前全球空间探索的共同愿景。

国际合作方面，截至2024年底，共50余个国家或地区加入美国《阿尔忒弥斯协定》，该协定的短期目标是登上月球，终极目标是探索火星；多国从政府层面签署空间探索相关合作备忘录和协议，如美德政府首届航天对话会发布联合声明，将加强在“阿尔忒弥斯”计划中的合作；美国与沙特阿拉伯签署政府间航空航天合作框架协议；巴西航天局与沙特航天局签署合作协议，将进行包括空间科学等领域在内的合作。

5 发展趋势

未来，在美国“阿尔忒弥斯”载人探月计划、中国“国际月球科研站”（ILRS）计划的带动下，全球空间探测活动将处于高度活跃状态。一方面，空间探测商业化进程将不断加速，聚焦月球与火星的资源利用和基础设施建造，大力发展地月经济；另一方面，空间探测的目标将逐步向更远天体探测拓展，通过对诸如天王星、海王星、太阳系边际等遥远天体和宇宙空间的探测，以研究太阳系演变、探索生命痕迹、扩展人类活动疆域为目标，进一步拓展人类认识宇宙的边界，为人类未来可能的“星际移民”创造技术前提。

来源/《国际太空》2025年第2期

作者/张扬眉

编辑/刘维德

责编/王晓宇

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