三艘太空探測器將抵達火星、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將發射、第12個德國人將進入太空、兩顆巨行星、兩次月食和兩次日食——2021年將是讓太空愛好者應接不暇的一年。
2021年從聚焦火星開始。我們的紅色星球鄰居雖然不像去年秋天那樣搶眼，但在4月底之前，人們依舊可以在夜空中看到它特有的鏽紅色身影。3月初，火星將接近金牛座的昴宿星團。 但對於太空迷而言，火星在2月就已經成為他們關注的焦點。2020年夏天發射的三個太空探測器將抵達這顆紅色星球。
2月9日，阿拉伯聯合大公國的首個星際任務"希望"號（Hope）將進入火星軌道。僅一天後，中國探測器"天問一號"也將進入火星軌道。 這兩項任務都將對火星的表面和大氣進行測量。可能在5月，一個小型著陸器將與"天問一號"分離，降到火星表面，探索著陸點周圍的環境。
007電影中的鏡頭
今年火星探測的重頭戲將是2月18日美國國家航空航天局（NASA）探測器"毅力"號（Perseverance）登陸火星。一旦航天器進入大氣層，它將因摩擦而減速。隔熱罩的溫度將超過1000攝氏度。稍後，降落傘將展開，使它的速度變得更慢。在距離火星表面大約兩公里的地方，一臺天空起重機（sky crane）將開始發揮作用。四個推進器將幫助天空起重機調整方向。
火星車是透過尼龍繩與天空起重機相連的。在接近火星表面時，天空起重機會將"毅力"號降低約7米。一旦火星車落地，纜繩就會被剪斷，天空起重機就會飛往火星表面的其他地方降落。
探測器進入、下降和著陸只需要7分鐘，也就是所謂的恐怖7分鐘。期間，飛行控制小組無法與航天器互動。專家們只能在2億多公里外觀看這一過程。來自航天器的無線電訊號傳輸到地球需要約11分鐘。當位於加州帕薩迪納（Pasadena）的控制中心收到開始進入的資訊時，如果一切順利的話，"毅力"號已經降落在火星表面了。
順利著陸的機會只有一次。任何失誤都可能意味著任務的失敗。天空起重機的動作可以成為任何動作電影中的驚險鏡頭。但美國國家航空航天局已有相關經驗：2012年，"好奇"號（Curiosity ）探測器就是透過天空起重機登陸火星的。
火星上有生命？
科學家們想用"毅力"號來探索火星上是否存在或曾經存在過生命。如今，這顆星球的環境惡劣--乾燥而寒冷，沒有磁場遮蔽來自宇宙的強輻射。我們所知的生命現在無法在火星表面生存。但在數十億年前，火星更熱、更溼潤，而且有遮蔽輻射的功能。所以我們至少有理由相信，可能有簡單的微生物在那裡繁衍生息。也許它們現在就生活在地表下一兩米處的土壤中。"毅力"號將收集樣本、一探究竟。美國國家航空航天局和歐洲空間局(ESA)未來的一項任務將是採集樣本並將其送回地球。但這應該是2030年之後的事情了。
哈勃太空望遠鏡已經圍繞地球運行了30多年
盼星星盼月亮 終於盼來詹姆斯·韋伯
哈勃太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）拍攝的行星、星雲、星團和星系的影象令人印象深刻。這隻於1990年發射的"宇宙之眼"有可能在幾年內停運。它的繼任者是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，簡稱JWST）。按計劃，後者將於10月31日搭乘阿麗亞娜5型運載火箭從法屬蓋亞那（ French Guiana）的庫魯 （Kourou）太空港發射升空。
當詹姆斯·韋伯望遠鏡專案在1997 年啟動時，定下的發射時間為2007 年。如今的發射日期比最初目標晚了約14年。該望遠鏡造價近100億美元，是最初計劃的10倍多。它的名稱取自於美國國家航空航天局第二任局長詹姆斯·韋伯，他領導了阿波羅計劃等一系列重要空間探測專案。
天文學家期望從詹姆斯·韋伯望遠鏡的影象中獲得全新的認知，例如宇宙是如何形成、發展以及星系、恆星和行星是如何形成的。該儀器將觀測早期宇宙，並觀測到宇宙大爆炸後2億至3億年的天體。詹姆斯·韋伯望遠鏡甚至可以探測到可能存在生命的系外行星--位於太陽系以外圍繞其它恆星公轉的行星。
每一個步驟都要完美無缺，否則任務就會失敗
來自德國的靈敏觀測儀
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的鏡面直徑為6.5米，由18個六邊形鏡片組成。整個儀器需要幾個月的時間分178個步驟展開。因此可能在2022年春天，我們才會看到它拍攝的第一幅影象。
許多通訊或偵察衛星只能在太空中展開。然而，並非每一個衛星都需要像這個望遠鏡這樣精確到微米。近紅外光譜儀（NIRSpec）是望遠鏡上的四個觀測裝置之一，由慕尼黑附近奧托布倫（Ottobrunn）的空中客車公司製造。它由一種不同尋常的材料製成：陶瓷。基本結構和鏡面都是由這種非常輕巧、堅硬，而且對溫度變化不敏感的材料製成。原因很簡單：這臺大型觀測裝置必須在太空中經受住多重考驗。為了記錄來自太空深處的微弱的紅外或熱輻射，它將被冷卻到約零下250攝氏度。塑膠或金屬在這種情況下會彎曲，從而導致影象模糊。而陶瓷則能保持形狀不變。
近紅外光譜儀將主要用來觀測新誕生的恆星和遙遠的星系等。陶瓷觀測儀的靈敏度非常高--它可以記錄下月球上一支燃燒的香菸的熱輻射。由於這種精確性，天文學家將透過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和近紅外光譜儀獲得對宇宙的全新認識。
未到月球 先飛國際空間站
NASA和歐空局的"獵戶座 （Orion）"航天器在2021年年底前開啟首次奔赴月球之旅的可能性不大。作為 "阿提米斯-1（Artemis-1）"任務的一部分，它將在太空中停留4周，並繞月球執行幾天。首次飛行時不會搭載宇航員，但會帶上兩個來自德國航空太空中心（DLR）的假人，這兩個假人將使用數千個感測器來測量人類將面臨的環境。"獵戶座"的太空艙來自NASA，服務艙則有歐空局提供。由空中客車公司在德國不來梅（Bremen）製造的服務艙提供推進、導航、高度控制以及空氣、水和燃料的供應。NASA計劃用大推力運載火箭--太空發射系統（SLS）將"獵戶座"發射升空。但是該系統在今年一月進行的一次點火測試中失敗後，應該不大可能在2022年初之前投入使用。
宇航員毛雷爾（Matthias Maurer）站在歐洲宇航員中心的"獵戶座"太空艙的模型旁邊
來自德國薩爾州的毛雷爾（Matthias Maurer）計劃於今年10月飛往國際空間站（ISS）。他將乘坐從美國佛羅里達州卡納維拉爾角（Cape Canaveral）發射的 "龍"號(Dragon)太空艙。毛雷爾將在這個地球軌道上的"前哨站"生活和工作6個月。為屆時可以從事多項科學實驗，他目前正在接受訓練。毛雷爾將是第十二位飛入太空的德國人。 到目前為止，被送往太空的德國宇航員皆為男性。3月中旬，歐空局將開啟下一步宇航員申請程式。幾年前，"女宇航員"倡議行動表明，優秀的女性申請者大有人在。
兩次月食
即使沒有飛往月球，天文愛好者也很期待今年的兩次月食。協調世界時（UTC）5月26日9:45至12:53之間將發生月食。從11:10到11:28，月球將完全處於地球的陰影中。屆時，月亮會呈現銅紅色，也被稱作"血月"。這是因為太陽光被地球所擋，只有波長較長的紅光可以經大氣折射到月面。這次月食在整個太平洋地區都可以觀測到，澳大利亞、紐西蘭、夏威夷和南極洲將是最佳觀測地。而在歐洲，月球將在地平線以下，因此當地民眾將看不到此次月食。
11月19日的月偏食也是如此。從UTC07:18到10:47，月球將部分處於地球的陰影中。在大約9:03 的時候，98%的月球將被食掉。在北美洲、格陵蘭島、東亞和太平洋大部分地區，如夏威夷和紐西蘭，人們屆時都能看到這一奇觀。
日環食
2021年，月球將從太陽正前方經過兩次。6月10日，月球將幾乎處於其繞地球橢圓軌道的最遠處，因此顯得很小，無法完全覆蓋太陽。在日環食期間，太陽的環狀光環依然可見。此次太陽的光環將出現在UTC9:55到11:28之間，最長時間為4分鐘，但只有在加拿大東北部、格陵蘭島西北部、北極和西伯利亞遠東等人口非常稀少的地區才能看到。
而在北大西洋、歐洲和俄羅斯的大部分地區的人們至少會看到日偏食。在UTC8:12至13:11之間，太陽將像一塊被咬過的餅乾，因為被月亮遮擋了一部分。在一些地方，日食將持續約兩個小時。在中歐，最多會有五分之一的太陽被覆蓋。
2021年12月4日，將出現日全食
南極日全食
今年的一大罕見天象奇觀將是12月4日的日全食。新月本影寬度將有約400公里，可以完全覆蓋太陽。此次日全食最長持續時間為1分54秒。在這短暫的時間裡，可以看到天空中最亮的星星，也可以看到火焰般的日冕圍繞著月球的輪廓。
不幸的是，幾乎沒有人能夠親眼看到這一天象奇觀，因為全食帶只覆蓋南洋和南極。從UTC 7:03到8:04，月球的陰影會在地球表面移動--也許一些船員會欣賞到太陽日冕。只有在全食的幾分鐘內，才有可能用肉眼安全地觀察太陽。在發生偏食或環食時，需要佩戴合適的防護鏡來觀看這一奇觀。普通墨鏡也不安全。在沒有保護措施的情況下看日食，會導致眼睛嚴重受損，甚至失明。
金星合水星
作為地球的另一顆鄰星，金星將於3月26日出現在太陽後面。在此前的幾個月裡，我們是看不到它的。從4月底到聖誕節，我們都可以在晴天的日落後在西方天空中看到這顆明亮的行星。這顆被濃密雲層籠罩的行星是天空中繼太陽和月亮之後最亮的自然天體。能見度最好的時間是9月至12月。
8月20日，巨行星木星衝日，即木星、地球和太陽幾乎排列成一線，地球位於太陽與木星之間。屆時木星被太陽照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易於觀察。隨後木星將繼續在摩羯座閃耀，直到明年年初才從夜空中消失。環形行星土星也將於8月2日同在摩羯座衝日。
木星和土星是北半球夏季的星星，也是南半球漫長冬夜的星星。它們在天空的同一區域，幾乎形成了雙星，從我們的肉眼來看，木星是兩顆星中較亮的一顆。
八月和十二月的流星雨
當地球穿過彗星的軌道時，出現流星雨的可能性比其他夜晚要大得多。因為許多小石子和塵埃顆粒散落在彗星軌道上，當它們進入地球大氣層時，會留下片刻的光亮。下一場值得期待的流星雨將是英仙座流星雨。8月9日至13日，每小時會有幾十顆流星在天空劃過。光斑的痕跡估計將來自英仙座，它靠近易於辨識的仙后座--由五顆最亮星組成的獨特的W形。12月10日至15日的雙子座流星也同樣令人期待，預計每小時流星數量將多達100顆。