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国外国防科技文献资料快报

2007年世界航天发展回顾(之三)

2010-01-06

【概述】2007年欧洲多次召开大型会议,探讨太空探索战略。如商议成立“欧洲合作国计划”(PECS)委员会,科学家通过了未来欧洲行星探索计划的科学目标,它将为欧洲大陆探测火星和月球提供指示。法国议会也呼吁:欧洲应加强航天探索;英国皇家学会则要求建立新的英国航天局,英国2007年积极推进本国航天工业的发展。

这一年欧洲阿里安火箭发射6次,将12颗卫星送入轨道;伽利略计划略有进展。深空探测方面,欧空局选定“宇宙愿景2015-2025”选定若干候选计划,导弹防御方面,捷克政府投资开发美导弹防御计划选中的雷达站地区。

一、航天运输

欧洲2007年航天运输载具的发展主要集中在几大主力载具和太空旅游用载具的研发上面。另外欧空局还正在研发一种新型空气液化发射系统。

(一)发射概述
•2月24日,意大利无人太空飞行器(USV)完成首次飞行任务。
USV发射后,由一个充气同温层气球携带在2小时内飞至31千米的高度,气球在21千米时释放飞行器,飞行器最终利用一个三级降落伞系统安全降落。实验的内容包括跨声速条件的机动,以及通过传感器收集航空结构和空气动力学的科学数据。

•3月11日,“阿里安”-5火箭成功发射英印双星。火箭成功将英国国防部的“天网”5A卫星和印度INSAT-4B广播卫星送入静地轨道。“天网”5A是英国三颗新一代安全军用中继卫星中的第一颗,另两颗卫星计划在2008年以前实施发射。INSAT-4B将为印度次大陆提供电视和通信服务。

•5月4日,“阿里安”-5火箭成功将双星送入静地转移轨道。此次发射将帮助阿里安宇航公司和圭亚那太空发射场实现2007年进行6次发射的目标。两颗卫星分别是Astra 1L卫星和Galaxy 17卫星,它们将分别为欧洲大陆和北美地区提供服务。

•5月29日,挪威成功发射混合试验火箭。此次发射是挪威与美国洛•马公司合作研究项目的一部分,该研究项目主要着眼于探空火箭的应用,以及不同氧化剂和燃料的试验。洛•马公司负责固体火箭发动机的生产。

•8月14日,“阿里安”-5火箭成功发射美日双星。火箭成功成功将美国休斯网络系统公司的SPACEWAY 3卫星和日本的BSAT-3A卫星送入静地转移轨道。前者将为美国和拉美部分地区提供宽带多媒体服务,后者将为日本用户提供数字电视广播服务。

•10月5日,“阿里安”-5火箭成功发射美澳双星。火箭成功将美国Intelsat 11通信卫星和澳大利亚Optus D2通信卫星送入静地转移轨道。发射成功后,“阿里安”—5火箭还成功试验了上面级的二次点火程序,这种能力是2008年“阿里安”—5新型火箭向国际空间站发射ATV时所需要的。 
 
•11月14日,“阿里安”-5火箭成功发射英巴双星。火箭成功将英国国防部的“天网”5B卫星和巴西“星1”(C1)卫星送入地球同步轨道。“天网”5B军用通信卫星将为英国陆军、北约和其他国家提供服务。C1卫星将为拉美市场提供通信、多媒体和宽带互联网服务。

(二)载具研发
1.主力载具
•“阿里安”—5新型火箭研发情况。
8月,以液氧/液氢为燃料的新型Vinci上面级发动机二次点火成功。该发动机可在真空环境下产生175kN的推力,并计划用于“阿里安”-5火箭的下次升级。此次试验进行了启动瞬时研究并验证了发动机超过350秒的稳态运行。 10月,“阿里安”-5火箭Aestus上面级发动机成功进行重新点火试验。该试验验证了火箭上面级的运行环境及步骤,以及重新点火过程中的火箭性能。

•“织女星”小型运载火箭研发现状。1月,欧空局投资一项将卫星导航系统进行运载火箭任务管理及控制的研究。卫星导航系统将协助火箭的机载系统,为火箭提供次要、制导及导航数据的备用资源。该技术可能用于“织女星”火箭。3月,旨在为“织女星”火箭第三级提供动力的Zefiro 9固体火箭发动机在意大利撒丁岛试验场进行的第二次点火试验失败。7月,德国宇航中心授予Astrium公司“织女星”火箭上面级研发合同,该上面级可携带1.5吨的有效载荷,还将配有一个俄罗斯/乌克兰制造的推进系统。12月,“织女星”第一级P80火箭发动机原型成功进行点火试验。本次试验所用的发动机配有特殊刀具,能打开发动机机罩停止试验,克服了固体推进剂发动机一旦点火就不能关闭的缺点。

•“天琴座”火箭研发现状。6月,意大利航天局授予ELV 集团“天琴座”(Lyra)计划二阶段合同。“天琴座”作为欧空局“织女星”计划的演进,将研究“织女星”火箭可能的发展方向。“天琴座”计划的目标是发射费用基本不变的条件下,将火箭极轨运载能力增加到2吨。该阶段的研发重点是增强火箭结构以及两个子系统的研发。ELV 集团正在进行被称作MIRA的新型推进系统地面演示器的生产任务。与“织女星”火箭相比,MIRA演示器第三级将采用液氧甲烷推进剂,取代现有的Zerfiro 9第三级固体发动机和AVUM 第四级液体发动机,从而获得更高性能。

•欧洲自动转移飞行器(ATV)现状。1月,NASA对ATV进行飞行操作评审,此次评审发现一系列问题,例如 ATV在飞行过程中可能出现的传感器故障。4月,ATV接受NASA的资格审查,审查的重点在于:ATV是否具有提供商业货物运输的潜力。7月消息,NASA正在考虑购买ATV,利用它在国际空间站完成使命时将其带离轨道。7月底,ATV运往法属圭亚那航天中心,计划于2008年1月搭乘一枚专门设计的“阿里安”—5火箭发射。

•欧空局研发新型空气液化发射系统。7月消息,欧空局研究发现在质量受限的情况下,发射系统的第一级配备空气液化装置是可行的。第一级将利用其携带的10吨的液化装置,收集空气使之液化并分离出氮,产出能力为10kg/s,收集到的富氧液化空气被存储到第二级可复用轨道器载具中。该发射系统的优势在于无需从地面携带液氧推进剂,其中的关键是高效的热交换器。热交换器位于低涵道发动机进气道前端,空气在这里被冷却,氮氧分离,氮进入旁路管道,氧则进入发动机。欧空局已研发出两种热交换器,板翅式和管壳式。此外还将试验两种翅片。

2.太空旅游用载具
•维珍银河公司太空船研发动态。
3月消息, 英国先进材料供应商先进复合材料集团公司(ACG)被选为维珍银河公司“太空船2号”(SS2)和“白骑士2”(WK2)的首个供应商,提供新型MTM45-1 预浸材料,该材料能够在一个大气压力下得到高压固化材料的效果。8月消息,维珍银河公司改变太空船设计方案,SS2可能采用一个低翼,并且其运载航天器WK2将采用一个43米长的翼展和四台发动机。该公司表示详细设计将于2008年1月公布。另据12月消息,WK2航天器最终发动机将于2008年1月交付,SS2运载器将在2008年6月前完成装配,并计划于2008年7月试飞。

•欧洲三国团队设计完成新型亚轨道飞行器。2月消息,英国、乌克兰和德国组成的团队设计完成一种能够水平起飞或垂直发射,并滑落在跑道上的亚轨道太空旅游飞行器。该飞行器长14米、宽14米,采用钛升力体设计,可载员10名,有4台发动机,飞行器最高可升至340km,乘员能够享有6.5分钟的失重状态,太空旅游的费用预计为15.5万美元。该团队目前正在寻求建造资金。

•欧洲公司设计完成可用于太空旅游市场的空天飞机。6月报道, EADS Astrium公司设计出一种新型火箭飞机,可携带4名乘客到达100千米高空。该空天飞机利用两台常规喷气发动机从标准飞机场起飞,爬升至12千米后,以液态甲烷和液氧为燃料的火箭发动机点火,用80秒钟到达60千米高空。随后火箭推进系统关机,惯性使飞机到达100千米高空,使乘客能够体验太空中的零重力。EADS公司目前正在寻求投资者合作建造。

二、卫星
1.重要项目现状
•“伽利略”计划进展情况。
2007年伽利略计划进展不够顺利。欧洲内部,9月报道,“伽利略”主要支持国(英、法、德、意、西)在计划投资问题上出现分歧。随后出现伽利略计划2008年预算不足的消息。欧盟2008年预算议案拨给伽利略项目预算为1.51亿欧元(2.16亿美元)。负责预算控制的欧洲议会表示,若想保证“伽利略”在2013年完成部署,至少需要8.9亿欧元。欧盟财政部长批准一项建议书,将农业补贴剩余的40亿欧元(35亿美元)用于“伽利略”系统。11月消息,德国总理默克尔表示,法国和德国希望尽快提交详细的“伽利略”投资建议书。11月23日, 欧盟成员国达成“伽利略”投资协议,同意将“伽利略”系统的研发分成6项合同,并将禁止任何一家公司赢得两项以上的合同。一份报告称,德国仍对农业拨款建议案持否决态度,但对修订后的投标计划表示欢迎。

合作方面,7月消息,欧盟与美国同意共享卫星导航信号。美国与欧盟已经同意各自的卫星导航系统使用通用信号,为用户提供更精确全面的定位信息。依据协议,欧盟的“伽利略”系统和美国的GPS卫星将使用同种无线电频率,使接收器能够从两个系统获得信号并整合数据。

卫星研发方面,5月2日,GIOVE-A传送首个用于验证的定位信号;5月21日,GIOVE-A星载铷钟完成一年的在轨试验,试验显示性能大体符合规格要求。星载铷钟在确定系统整体精确度方面起重要作用。GIOVE-A2的建造合同也已授予英国萨里公司合同。该星将以GIOVE-A技术为基础建造,计划于2008年下半年发射。它将使GIOVE-A的频率使用权延长27个月,并将促进地面设备的进一步研发。下半年,GIOVE-B已由泰利斯阿莱尼亚宇航公司向欧空局交付。该卫星原计划于2007年底搭载“联盟”号火箭发射,但因火箭问题推迟至2008年3月发射,届时将验证多项关键技术。此外,欧空局准备研发第二代“伽利略”卫星。研究内容包括初步可行性分析、确定需增强的能力(如新信号)以及关键技术,特别是新一代原子钟和航天器的新组件及新材料,此外还将着眼于地面段以及“伽利略”终端的小型化问题。

•德国第三颗SAR-Lupe卫星成功入轨。11月1日,俄罗斯“宇宙”3M火箭为德国成功发射第三颗雷达侦察卫星。该卫星由德国OHB系统公司建造,是一个五星星座中的第三颗。这颗德国卫星将提供分辨率小于1米的雷达图像,并能够实现夜间或透过云层成像。前两颗SAR-Lupe卫星分别于2006年12月和2007年7月发射升空,最后两颗SAR-Lupe卫星预计2008年发射。

•欧洲全球环境与安全监控(GMES)项目进展情况。4月报道,为保证项目如期进行,德国政府公布了GMES项目的执行方针。GMES项目是一项欧盟与欧空局合作项目,计划耗资32亿美元,该项目旨在建立一个能够记录并分析环境数据的欧洲网络,还将研发“哨兵”(Sentinels)航天器。6月报道,泰勒斯阿莱尼亚太空公司将为欧空局设计研发“哨兵”-1地球观测卫星。该卫星将监视并分析遍及全球的环境问题,预计于2011年发射,将监视并分析遍及全球的环境问题。另据11月报道,阿斯特里厄姆公司将为“哨兵”-1卫星建造C波段成像雷达。

•瑞典卫星编队飞行任务Prisma通过关键设计评审。2月报道, 瑞典的编队飞行卫星技术任务Prisma已通过关键设计评审,但仍存在推迟的可能。Prisma任务是利用两个航天器试验交会和编队飞行的制导、导航及控制,该任务计划用于未来任务,预计于2008或2009年搭乘俄罗斯火箭“第聂伯”发射。

•萨里卫星技术公司静地迷你卫星平台通过基线设计评审。6月报道,萨里卫星技术公司的静地迷你卫星平台(GMP)通过基线设计评审。GMP旨在设计一个可执行10年期任务的平台,并具有支持200千克、2.5千瓦功率有效载荷的能力。此次评审标志着项目第一阶段结束。第二阶段将更详细地研究结构、热、推进子系统的设计。

2.航天技术及卫星研发
•欧空局向量子通信迈进。
3月消息,欧空局研究证实,一种被称为“量子纠缠”的超自然量子效应可保持144千米的距离内的无损耗传播。这意味着可实现纠缠光子信息在地面与太空间的相互传输。欧空局正在研究到太空进行实验的方法。

•电力推进器让“死卫星”不再变垃圾。5月消息,英国萨里卫星技术公司(SSTL)正在设计研发用于小卫星的微型电力推进器,它可以将卫星带回地球大气层并烧毁避免产生太空垃圾。该技术还可以将小卫星送到更远的太空。研究人员希望这种电力推进器能够取代化学能推进器,在未来成为小卫星的主要电力来源。

•欧洲“太空邮局”项目首次试验失败。9月报道,由欧洲五国共同开发的“太空邮局”项目借助俄罗斯“光子-M3”卫星进行了首次试验。但因绳索展开过程出现故障,“邮件”未被送达指定地点。该项目由欧洲航天局于2002年发起,旨在开发一种小件货物的太空运输模式,还将研究卫星不借助火箭发动机变换轨道的技术。

•阿尔卡特阿莱尼亚航天公司为意大利建造SICRAL-1B 卫星。1月消息,意大利国防部授出一份价值1.03亿欧元的SICRAL-1B卫星建造合同。该星将为意大利部队服务,确保意大利境内外的战略、战术通信,以及陆、海、空平台间的移动通信。还可向北约提供UHF波段与SHF波段卫星功能。 SICRAL-1B预计于2007年底发射,可运行至2019年。

•欧洲商讨可为在轨卫星加注燃料的新型飞行器计划。3月报道,欧空局、德国宇航中心及一家研发公司正在商讨一项“赫耳墨斯”(Hermes)飞船计划。“赫耳墨斯”计划包括一个重350千克的“实用代理”飞行器,可将在站点保存的燃料转移给位于地球静止轨道的通信卫星,或安装一个火箭发动机实现再次推进入轨。

•欧洲两大卫星公司将为阿联酋研制两颗Yahsat卫星。8月消息,欧洲两大商业卫星制造商赢得一份合同,为阿联酋Al Yah卫星通信公司研发两颗大型通信卫星及相关地面基础设施。这两颗Yahsat卫星将为商业与政府用户提供广播通信服务,计划于2010年交付发射。

•欧洲公司启动两用卫星激光计划。10月消息,法国阿斯特里厄姆卫星公司计划利用经验证的卫星激光技术启动一项军民两用计划,该技术可用于以下四个军民应用领域:(1)低轨道卫星、无人机与静地卫星之间的链接;(2)静地轨道卫星或者低轨道航天器之间的数据传输;(3)低轨道观测卫星与其地面控制站之间的数据传输,以替代X波段上密集的遥测信息传输;(4)与深空任务的通信。该公司日前还利用这一激光技术完成两项国防演示计划:法国Mystere飞机与日本Artemis卫星间的数据传输;德国TerraSAR-X雷达观测卫星与美国NFIRE卫星间的链接。欧空局可能在“哨兵”系列观测卫星上装备这种激光终端。

三、国际空间站
·欧空局举行“哥伦布”科学试验舱推迟发射
2006年12月,来自欧洲航天局和合作组织的专家齐聚一堂,对“哥伦布”实验舱准备工作进行了评估。

·欧空局Eurobot机器人可能用于空间站维护
7月报道,一个三臂机器人——Eurobot日前完成了一轮地面试验,这个机器人能自主在国际空间站外部攀爬并协助宇航员从事维修工作。这个机器人可能最终用于执行普通的任务,例如维护工作后整理工具及设备。Eurobot不仅能自主工作,还能接受遥控。这就允许空间站内的宇航员借助该机器人完成站外任务。欧空局设想,这个机器人最终可用于月球及火星载人任务。

四、深空探测
·欧空局选定“宇宙愿景2015-2025”选定若干候选计划
2007年10月17日~18日,欧空局航天科学顾问委员会(SSAC)召开大会,挑选了“宇宙愿景2015-2025”选定若干候选计划名单。这是朝向欧空局下一阶段空间科学工作迈出的第一步。选定的计划有:

太阳系领域 。
拉普拉斯”(Laplace)。该任务将回答与木星卫星的形成和木星系统的运行机理相关的土卫二及木星系统的适居性问题。“土卫六与土卫二任务”(TANDEM)。在卡西尼探测器的基础上,该任务将研究土卫六土卫二系统,它们的起源、内部及演化,及其太空生物学方面的潜质。“跨尺度”(Cross-Scale)。该任务将回答激波如何加速、加热粒子,磁重联现象如何产生或转换能量等基本问题。“马可波罗”(Marco Polo)。该任务为小行星取样任务,将研究太阳系的起源及演化,小型天体在其中所起的作用,地球及生命的起源与演化。

天文学领域。“暗能任务”“暗宇宙调查者”(DUNE)和“近红外全天宇宙探测器”(SPACE),将研究暗物质和暗能量。“柏拉图”(Plato)。下一代行星发现者,将探测并表征凌日系外行星,测量其母恒星的地震振动。•Spica。配有大口径低温望远镜的中红外/远红外天文台,研究行星构成、太阳系运行及宇宙起源。该任务将与JAXA合作进行。•Xeus。下一代X射线空间天文台,研究宇宙基本规律及其起源。

·欧空局两项深空探测任务“火星快车”和“金星快车”被延长至2009年
欧空局2月27日宣布,将其“火星快车”和“金星快车”任务延长至2009年5月。 “火星快车”于2003年6月2日发射,6个月后到达火星。“金星快车”于2005年11月9日发射,2006年4月11日抵达金星。两项任务都提供了大批高质量的科学观测。 到目前为止,“火星快车”取得的成就包括首次对其他行星进行了地表下雷达探测,首次对一颗行星表面矿物质组成进行了全面研究。“金星快车”任务目前仅完成过半,但是已经详细披露了以前从未探测到的特征。它们包括位于金星南极巨大的“双眼”大气漩涡,及其三维结构。另NASA“信使”探测器在飞往水星途中,将于2007年6月6日第二次经过金星,金星快车届时将与之联合观测金星达数小时。

·彗星追逐航天器罗塞塔传回地球图像
11月13日,欧空局彗星追逐航天器罗塞塔(Rosetta)飞越地球时拍摄了地球图像,当时速度为每小时45000千米。

·欧洲航天局将于2009年发射极地观测卫星“克里塞特-2”
3月3日,欧洲航天局3日在巴黎发布消息,在国际极地年启动后不久,欧洲航天局称将于2009年3月发射极地观测卫星“克里塞特-2”,对极地冰层及海洋浮冰进行精确监测,以推动对全球变暖的研究。 “克里塞特-2”卫星的工作期限是3年。

·欧空局将建造BepiColombo水星探测器,预计2013年发射
2月报道,阿斯特里厄姆公司(Astrium)将为欧空局(ESA)建造水星探测器BepiColombo。欧空局科学计划决策机构——科学计划委员会(SPC)批准将此份合同授予阿斯特里厄姆公司。此份合同价值约3.3亿欧元。BepiColombo探测器预计2013年飞往水星,探测任务预计至少为1年,可能延长1年。

五、导弹防御
·英国空军基地将成为美国导弹防御系统的一部分

7月报道,英国国防部长布朗称,英国已同意将其一个皇家空军基地用于美国导弹防御系统,成为它的组成部分。布朗说,位于英格兰北部的一个军用监听站将布署通信设备,这样就可以对射向英国和美国的导弹发出卫星预警。英国没有计划在本土部署导弹拦截器,但政府一直关注事情的发展。英格兰北部费林戴尔斯基地的早期预警雷达站会帮助美国探测和跟踪弹道导弹。2月报道,英国正在与美国磋商部署“星战之子”反导系统的事宜,这也招致来自英国多方面的批评。

·捷克政府投资开发美导弹防御计划选中的雷达站地区
12月4日,捷克政府通过开发布尔迪(Brdy)地区的财政框架,投资约0.7亿美元,该地区为美国导弹防御系统选定的雷达基地。布尔迪城乡将获得新的基础设施,即使美国最终没有在此建造雷达基地。按照布尔迪委员会的最后议案,布尔迪城乡(位于原军事地区范围内)将获得0.336亿美元投资,中心的波希米亚城乡将获得0.224亿美元的投资。另外0.14亿美元用于道路建设。(中国航天工程咨询中心   许红英   曲佳)

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