SpaceX的星舰（Starship）第五次飞行的超级重型助推器在2024年10月13日从南德克萨斯的星际基地发射后，首次接近其发射塔进行着陆和捕获。（图片来源：SpaceX）
历史学家将把2024年视为航天领域的特殊一年。
从SpaceX从空中捕获一枚巨型火箭，到首次私人资助的太空行走，再到发射一项价值50亿美元的任务以研究一个冰覆盖的海洋卫星，今年取得了许多创纪录的成就和进步，使人类更接近探索星星。
以下是2024年的十大航天故事。
1) SpaceX在其星舰巨型火箭上取得重大进展
SpaceX创造了历史，当时它直接在发射架上捕获了返回的第一级超级重型助推器（Super Heavy booster），有效地推进了航天工业中可重复使用性的可能性。
这一历史性的捕获发生在10月13日星舰的第五次试飞期间，而达到这一目标的道路漫长。在2023年的两次试飞——均以爆炸告终——之后，星舰的综合飞行测试-3（Integrated Flight Test-3，IFT-3）于3月14日上午从SpaceX位于南德克萨斯的星际基地发射。此次飞行首次使世界上最强大的火箭达到轨道速度。
星舰的第四次飞行于6月6日发射，进一步改进，超级重型助推器在海洋中软着陆。但是第五次飞行改变了可重复使用火箭的游戏规则。起飞后，超级重型助推器返回星际基地，在发射塔的“筷子”臂中途被捕获，这一前所未有的机动几乎看起来像科幻电影中的场景。
SpaceX今年还进行了另一次星舰飞行，时间是11月19日。虽然公司计划重演助推器捕获的壮举，但由于与发射塔的通信问题，超级重型助推器最终在墨西哥湾溅落。今年，SpaceX渴望进行更多发射，计划在2025年进行25次星舰飞行。
Intuitive Machines的奥德修斯（Odysseus）月球着陆器在2024年2月22日下降到月球时拍摄的照片。（图片来源：Intuitive Machines via X）
2) 开创性的月球着陆
今年，我们见证了一对月球着陆。2月15日，Intuitive Machines的六边形圆柱形着陆器——以特洛伊战争闻名的奥德修斯（Odysseus）——从佛罗里达州NASA的肯尼迪航天中心搭载SpaceX的猎鹰9号火箭发射。
2月22日晚，机器人着陆器在月球南极附近着陆，使其成为自1972年阿波罗17号任务以来首个在月球软着陆的美国航天器。奥德修斯也是首个实现这一壮举的私人着陆器。机上载有来自NASA和商业公司的12个有效载荷，旨在执行月球表面的一系列任务。
今年，日本也成为第五个在月球上着陆的国家，时间是1月19日。日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）的智能月球探测着陆器（Smart Lander for Investigating Moon，SLIM）探测器成功在JAXA计划地点328英尺（100米）内着陆。被昵称为“月球狙击手”的SLIM的精确着陆是月球探测器的一个重要成就。
尽管月球着陆器的精确性很高，SLIM由于下降过程中引擎故障而倒置着陆。这给探测器的太阳能电池板带来了问题，因为它们在着陆后的几个小时内处于阴影中，无法为SLIM供电。尽管着陆器在某些时期处于休眠状态，JAXA能够与SLIM保持联系直到4月，最终在8月宣布SLIM失效。
3) 波音Starliner首次发射宇航员，戏剧性事件接踵而至
经过一些延迟和取消发射，6月5日，波音的Starliner飞船作为NASA的宇航员出租车，从卡纳维拉尔角太空军基地发射——这是自1963年戈登·库珀（Gordon Cooper）的水星-阿特拉斯9号任务以来，首次有人乘坐阿特拉斯火箭进入太空。
Starliner飞船搭载了经验丰富的NASA宇航员巴里·“布奇”·威尔莫尔（Barry "Butch" Wilmore）和苏尼塔·威廉姆斯（Sunita Williams），他们都是前美国海军试飞员。这也是宇航员首次乘坐阿特拉斯V发射。
在一次失败的对接尝试后，Starliner于6月6日抵达国际空间站（International Space Station，ISS），威尔莫尔和威廉姆斯计划在那里进行约一周的测试。但Starliner遇到了推进器问题，以及在飞船进入轨道后发现的氦气泄漏。
NASA和波音延长了飞船在国际空间站的停留时间，以调查推进器问题。最终，NASA决定不让威廉姆斯和威尔莫尔乘坐Starliner返回，认为风险太大。因此，9月7日，Starliner返回地球——在新墨西哥州的白沙太空港着陆——没有宇航员在机上，他们仍然在国际空间站上。
现在，威廉姆斯和威尔莫尔计划不早于2025年3月返回地球。Starliner宇航员将乘坐SpaceX的龙飞船（Dragon capsule）返回，这艘飞船正在执行公司的Crew-10任务。
技术人员从嫦娥六号月球任务的返回舱中取出在月球背面收集的样本。（图片来源：CCTV）
4) 中国的嫦娥六号任务从月球背面带回样本
中国的嫦娥六号机器人任务今年首次从月球背面将样本带回地球。嫦娥六号于5月3日从位于中国南部海南岛的文昌航天发射场发射。嫦娥六号月球探测器由四个部分组成——一个月球轨道器、一个着陆器、一个上升器和一个地球再入模块，搭载长征五号火箭进入轨道。
6月1日，嫦娥六号着陆器在南极-艾特肯（South Pole-Aitken，SPA）盆地未探索的阿波罗陨石坑南部着陆，采集和钻取独特样本，然后将其转移到上升器并发射回月球轨道。下一步是将样本从上升器转移到其轨道模块。会合成功，两艘航天器于6月6日对接，转移样本，然后再次分离。
接下来，嫦娥六号轨道器进行了月球到地球的转移机动，以便2公斤的月球样本可以返回地球。样本舱于6月25日在内蒙古草原的降落伞下着陆。科学家对嫦娥收集的月球样本进行了初步研究，发现样本的密度比其他返回的月球材料低。进一步分析可能对了解月球的起源和演化很重要。
Polaris Dawn指挥官贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）在2024年9月12日成为首位进行太空行走的私人宇航员时，剪影映衬着地球。（图片来源：SpaceX）
5) SpaceX的Polaris Dawn私人宇航员任务
SpaceX通过Polaris Dawn任务创造了历史，进行了首次私人太空行走。由亿万富翁贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）支持，Polaris计划的首个任务原定于8月26日发射，但因额外的飞行前检查而推迟，然后又因不利的发射和返回条件再次推迟。
任务最终于9月10日发射，搭载Crew Dragon飞船Resilience，乘坐猎鹰9号火箭进入地球椭圆轨道。在Polaris Dawn为期五天的任务的第一天，Resilience在太空的第一天达到了1,401公里的最大高度，比历史上任何其他载人地球轨道航天器都高。
除了艾萨克曼，机组人员还包括前美国空军中校斯科特·波蒂特（Scott Poteet），任务的飞行员，以及SpaceX工程师萨拉·吉利斯（Sarah Gillis）和安娜·梅农（Anna Menon）。使用新的SpaceX设计的宇航服，艾萨克曼于9月12日部分退出Resilience进行太空行走，几分钟后吉利斯也跟随其后。
任务还完成了科学和工程实验，包括通过与SpaceX的Starlink网络通信测试太空中的互联网。9月15日，Polaris Dawn机组飞船在佛罗里达海岸的墨西哥湾安全溅落。在任务期间，吉利斯和梅农创造了女性飞行最高的记录，打破了NASA宇航员凯瑟琳·沙利文（Kathryn Sullivan）在1990年STS-31航天飞机任务中创下的记录。
6) 欧罗巴快船发射前往木星引人注目的海洋卫星
NASA备受期待的欧罗巴快船任务于10月14日发射，搭载SpaceX的猎鹰重型火箭从佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空，前往冰封的木星海洋卫星欧罗巴（木卫二）。价值50亿美元的欧罗巴快船代表了多年的工作和雄心，旨在探究这个遥远的卫星是否可能支持生命。
科学家认为，欧罗巴的冰面下存在一个盐水液态海洋。这个太阳能轨道器——是有史以来最复杂的航天器之一——将首次调查海洋世界的宜居性。利用火星和地球的重力作为弹射器，欧罗巴快船计划在2030年到达目的地，经过18亿英里（29亿公里）的旅程。
美国桂冠诗人艾达·利蒙（Ada Limón）为此创作了一首诗，诗句以诗人的手写体刻在航天器的保险箱板上，以纪念这一时刻。11月，轨道器成功部署了两台科学仪器，磁力计的吊杆和欧罗巴快船雷达仪器的天线，这些仪器将在前往木星卫星的旅程中保持展开状态。
7) 火星直升机机智号告别
这架机器人直升机于2021年2月与NASA的毅力号（Perseverance）探测器一起降落在火星上，任务是完成五次技术演示飞行。在完成72次飞行后，NASA终于在今年4月16日告别机智号，因为其旋翼在火星崎岖地形的硬着陆中受损。
重1.8公斤的机智号成为首架在火星上飞行的飞机，这在火星稀薄的大气层中并非易事。在明确旋翼直升机将超过五次飞行并延长任务后，机智号开始为毅力号探测器充当侦察员。
机智号证明了无人机可以在火星大气中飞行，为未来可能的火星飞机铺平了道路。即使直升机不再飞行，其航空电子电池传感器仍然功能正常。12月11日，任务团队成员表示，机智号可以通过记录遥测数据和拍摄图像存储在机载设备上，作为一种天气站过上第二种生活。
ULA的Vulcan Centaur于2024年1月8日发射Peregrine月球着陆器。（图片来源：ULA）
8) ULA推出其强大的新Vulcan Centaur火箭
今年见证了联合发射联盟（United Launch Alliance，ULA）新Vulcan Centaur火箭的首次两次认证发射，该火箭配备了由蓝色起源（Blue Origin）制造的一对BE-4第一阶段引擎。为了取代ULA的旧Atlas和Delta火箭，Vulcan Center于1月8日首次从卡纳维拉尔角太空军基地起飞。它搭载了由匹兹堡公司Astrobotic制造的机器人月球着陆器Peregrine。
虽然发射顺利进行，但由于氦气压力控制阀故障，Peregrine未能到达月球。月球着陆器在太空中漂流了一个多星期，然后被引导回地球大气层进行受控销毁。
Vulcan的第二次认证发射于10月4日进行，没有付费客户。火箭升空后30多秒，Vulcan的一个固体火箭助推器（SRB）的喷嘴发生故障，导致火箭偏离轨道，随后主引擎纠正了航向，火箭成功完成了飞行。接下来，Vulcan将为美国太空军执行其首次国家安全任务，目前计划于2025年初进行。
欧洲航天局（European Space Agency，ESA）新的阿丽亚娜6号（Ariane 6）重型火箭也于今年首次发射，时间是7月9日，从法属圭亚那库鲁的欧洲航天港发射。阿丽亚娜5号在阿丽亚娜6号首次发射前约一年退役，这使得欧洲在一段时间内无法用自己的火箭发射大型卫星。
艺术家对VIPER探测器在月球表面的插图。（图片来源：NASA/Daniel Rutter）
9) NASA取消VIPER月球探测器任务
NASA的挥发物调查极地探测探测器（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover，VIPER）计划通过展示AI在太空中的能力来提高月球探测的标准。任务计划是让机器人VIPER在月球南极附近着陆，寻找水和其他资源，以支持将在NASA的阿尔忒弥斯（Artemis）任务期间访问月球表面的宇航员。
然而，科学界对NASA取消VIPER任务感到震惊，该机构于7月17日宣布了这一决定。终止VIPER项目的决定归结为预算问题，尽管在宣布之前它一直很成功。在该计划上花费了约4.5亿美元后，NASA选择了终止。NASA预计通过停止月球着陆器项目节省约8400万美元的开发成本。
在做出决定后，NASA一直在寻找其他组织是否有兴趣按原样使用探测器。NASA表示，另一种选择是将月球着陆器的科学仪器和组件用于未来的其他月球任务。因此，尽管VIPER的原始任务已消失，但月球着陆器可能以其他形式继续存在。
宇航员奥列格·科诺年科（Oleg Kononenko）在2019年6月24日与NASA宇航员安妮·麦克莱恩（Anne McClain）和加拿大航天局宇航员大卫·圣雅克（David Saint-Jacques）在哈萨克斯坦着陆后，出现在联盟MS-11号航天器外。（图片来源：NASA/Bill Ingalls）
10) 奥列格·科诺年科打破太空停留时间最长记录
苏联和俄罗斯宇航员在太空中度过了很长时间。他们在太空总时间最长的名单中占据了前五名。今年，60岁的瓦列里·波利亚科夫（Valery Polyakov）以1,110天的太空停留时间打破了记录，成为历史上在地球之外度过时间最长的人。波利亚科夫还保持着连续在太空停留时间最长的记录。在1990年代中期，他在俄罗斯的和平号空间站度过了438天。
今年，地球轨道上同时最多人数的记录——19人——也在9月11日创下，当时三人乘坐俄罗斯联盟号（Soyuz）飞船前往国际空间站。这打破了2023年5月创下的17人同时在轨的记录。
