APP 6月初，歐空局宣布將在伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)、新型火箭、載人航天、深空探測等領(lǐng)域發(fā)力，力爭奪取或保持技術(shù)領(lǐng)先地位，促進(jìn)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展和戰(zhàn)略影響力。那么歐空局正在重點(diǎn)推進(jìn)哪些航天項(xiàng)目？面臨哪些挑戰(zhàn)？未來歐空局航天事業(yè)前景如何呢？
多路推進(jìn) 展現(xiàn)雄心
作為國際航天領(lǐng)域的傳統(tǒng)強(qiáng)者，歐空局不僅維持著獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、天基多用途觀測系統(tǒng)，還在新型運(yùn)載火箭、載人航天、深空探測等領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)力，追求領(lǐng)先。
隨著主力運(yùn)載火箭阿里安5系列即將退役，歐空局投入大量資金開發(fā)阿里安6火箭，力爭2024年首飛。
此外，歐空局積極推進(jìn)織女星-E火箭開發(fā)工作，除持續(xù)改進(jìn)前兩級的固體火箭發(fā)動機(jī)外，又計劃使用新型液氧甲烷發(fā)動機(jī)作為末級動力，以便其提升性能，更好地滿足中小衛(wèi)星發(fā)射需求。
同時，歐空局積極推動下一代可回收復(fù)用火箭項(xiàng)目研發(fā)，不僅和日本合作研制卡利斯托復(fù)用演示火箭，還在獨(dú)立研制更大的忒彌斯復(fù)用演示火箭。
研發(fā)火箭，動力先行。2022年11月，歐空局的百噸級液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)“普羅米修斯”完成了首次整機(jī)熱試車。該發(fā)動機(jī)將用于忒彌斯復(fù)用演示火箭和“下一代阿里安”項(xiàng)目，相關(guān)技術(shù)還計劃用于改進(jìn)阿里安6火箭，提升國際市場競爭力。
鑒于伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)面臨補(bǔ)網(wǎng)和升級需求，歐空局計劃由“獵鷹9”“阿里安6”等火箭發(fā)射新一代導(dǎo)航衛(wèi)星。與此同時，歐空局正在推進(jìn)IRIS2低軌道寬帶星座建設(shè)，有望應(yīng)用量子通信技術(shù)。
在載人航天方面，歐空局正積極參與“阿爾忒彌斯計劃”，為獵戶座載人飛船提供了推進(jìn)艙，還為SLS重型火箭供應(yīng)了部分組件。對于計劃明年開始在軌組建的繞月空間站，歐空局與日本合作研制了部分艙段，還將負(fù)責(zé)在軌加注模塊，以便支持載人登月艙，歐空局借此獲得了3次航天員前往月球的機(jī)會。
值得注意的是，歐空局提出了可重復(fù)使用的載人/貨運(yùn)飛船研發(fā)計劃，希望能夠建設(shè)成獨(dú)立自主的載人航天體系。
作為“旗艦級”重點(diǎn)項(xiàng)目，歐空局正在積極推動深空探測任務(wù)。4月14日，阿里安5火箭將木星冰月探測器送入預(yù)定軌道。預(yù)計該探測器經(jīng)歷一系列行星飛越后，將在2031年抵達(dá)木星系，并在2033年泊入木衛(wèi)三環(huán)繞軌道。
與此同時，歐空局正在緊張籌備即將于2024年發(fā)射的赫拉號小行星探測器，近距離觀測被美國航天器撞擊后的雙小行星系統(tǒng)，研究拋撒物質(zhì)。此外，歐空局規(guī)劃了彗星攔截器、土衛(wèi)二采樣返回等頗具挑戰(zhàn)性的深空任務(wù)，并在抓緊開展研究。
除了和美國在韋伯空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目上展開合作外，歐空局也在推進(jìn)自己的深空天文項(xiàng)目。不過，受火箭換代延遲影響，歐空局已將歐幾里得巡天望遠(yuǎn)鏡交由獵鷹9火箭發(fā)射，而雅典娜X射線空間望遠(yuǎn)鏡、柏拉圖系外行星巡天望遠(yuǎn)鏡等項(xiàng)目也在推進(jìn)中。
歐空局的多個空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目面臨拖延或降低配置
調(diào)整思路 應(yīng)對挑戰(zhàn)
近年來，國際形勢變化給歐空局造成了不小的沖擊。
一方面，俄烏沖突破壞了國際航天產(chǎn)品供應(yīng)鏈，迫使歐空局和俄羅斯中止大部分航天合作，拖延了一系列發(fā)射任務(wù)。
另一方面，阿里安6火箭研發(fā)不順，織女星系列火箭遭遇失敗，國際靜止軌道市場萎縮，獵鷹9火箭等航天新勢力崛起……在此影響下，歐空局喪失了大量航天發(fā)射市場份額。因此，歐空局有必要轉(zhuǎn)變思路，重點(diǎn)發(fā)展低成本綜合商業(yè)發(fā)射能力和政府支持的重大任務(wù)，應(yīng)對復(fù)雜挑戰(zhàn)。
在降低任務(wù)成本方面，歐空局提出了“下一代阿里安”項(xiàng)目。雖然這款火箭的同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力僅為6.6噸，但預(yù)計單位運(yùn)力成本顯著下降。歐空局認(rèn)為，“下一代阿里安”能夠每年發(fā)射17發(fā)，搭配可復(fù)用的第一級，發(fā)射成本將下降到約5000美元/公斤?？紤]到歐空局擁有豐富的氫氧發(fā)動機(jī)研發(fā)和使用經(jīng)驗(yàn)，必要時可為“下一代阿里安”整合先進(jìn)氫氧上面級，大幅增強(qiáng)深空運(yùn)載能力。
在載人航天方面，歐空局在20世紀(jì)90年代研制的赫爾墨斯航天飛機(jī)雖未成功，但借此擁有了一定的技術(shù)積累。未來，歐空局的載人航天項(xiàng)目將重點(diǎn)發(fā)展“革命性創(chuàng)新智能上面級”。這是一種多用途可重復(fù)使用軌道器，擁有再入段的氣動控制舵面，繼承了赫爾墨斯航天飛機(jī)的技術(shù)“基因”。同時，它采用垂直反推著陸技術(shù)，不需要跑道供滑翔降落，也未配備大翼面，似乎與“星艦”殊途同歸。歐空局認(rèn)為，相比降落傘著陸模式，這樣可以降低單點(diǎn)失效的可能性。
預(yù)計該軌道器重達(dá)25噸，擁有40立方米加壓空間，可搭載7噸貨物或5名航天員，將由阿里安6火箭發(fā)射入軌，如果搭配新一代可回收復(fù)用火箭，還能進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)性。
由于其規(guī)模較小，使得整體逃逸方案比較可行，創(chuàng)新的氣動設(shè)計使得結(jié)構(gòu)和防熱代價也相對較小，又保留了升力體構(gòu)型再入過載小的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了歐空局在載人航天飛行器領(lǐng)域的獨(dú)到眼光：在充分利用自身相對全面的技術(shù)體系基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)展需求，重新優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)整體創(chuàng)新。
困難重重 有待克服
雖然歐空局提出了宏偉愿景，但分析歐空局的現(xiàn)狀可知，其面臨著多方面困難，不能盲目樂觀。
長期以來，歐空局的航天項(xiàng)目大多由官方撥款主導(dǎo)業(yè)航天關(guān)注不足。，而歐空局近對更具活力的商10多年來的發(fā)展宗旨似乎不是努力降低發(fā)射成本，獲得更大利潤、更強(qiáng)的商業(yè)競爭力和更突出的成就，而是希望帶動歐盟就業(yè)，爭取成員國追加投資。
例如，阿里安6火箭項(xiàng)目存在的重要意義是，通過維持自主發(fā)射能力，“捆綁”成員國相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，獲得更多資金扶持，這也是該火箭項(xiàng)目投資超過40億歐元卻反復(fù)推遲的原因。
阿里安6火箭發(fā)射不斷推遲
與此同時，需要高投入的空間科學(xué)項(xiàng)目只獲得了10多億歐元撥款，導(dǎo)致雅典娜X射線空間望遠(yuǎn)鏡任務(wù)也持續(xù)推遲。
顯然，如果歐空局不能調(diào)整資源分配狀況，其宏大愿景的相當(dāng)一部分仍將面臨不斷推遲甚至取消的尷尬。
再認(rèn)真分析阿里安6火箭研制過程，不難發(fā)現(xiàn)，歐空局內(nèi)部分工也有問題。傳統(tǒng)上，歐空局的液體火箭技術(shù)來自法德兩國，固體火箭技術(shù)來自意法兩國。由于火箭構(gòu)型方案會直接影響各國航天工業(yè)利益，長期以來德國主推各種純液體火箭方案，但是出于維持固體助推器生產(chǎn)線以及平衡各國影響力的考慮，法國支持構(gòu)型復(fù)雜、生產(chǎn)鏈條長的火箭設(shè)計。這就是阿里安6火箭在各種構(gòu)型之間來回“搖擺”的根源，導(dǎo)致構(gòu)型設(shè)計遲遲無法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解。
在歐空局強(qiáng)調(diào)將重點(diǎn)發(fā)力的載人航天領(lǐng)域，在技術(shù)路線選擇上也遭遇爭議。有評論認(rèn)為，歐空局雖然宣示要搶占載人航天高地，帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但其提出的載人航天方案往往因?yàn)榧夹g(shù)難度太大，不能快速突破，卻在超支和延期中被迫終結(jié)。
例如，通過研發(fā)一款低成本的載人飛船，實(shí)現(xiàn)人員快速到達(dá)和運(yùn)輸補(bǔ)給國際空間站，是一種切實(shí)可行的技術(shù)路徑。但歐空局長期以來追隨美國技術(shù)路線，在升力體方案研究中花費(fèi)了較多精力，反而缺乏返回式衛(wèi)星開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，飛船技術(shù)儲備不足。
至于滑翔再入、反推著陸的“革命性創(chuàng)新智能上面級”方案，技術(shù)難度明顯較大，恐怕難以避免超支、超重、延期等挑戰(zhàn)。如果歐空局不能平衡好內(nèi)部利益分配，輕率地立項(xiàng)開發(fā)，很可能像“赫爾墨斯”那樣功敗垂成。
總之，歐空局雖然提出了宏偉愿景，但外部面臨強(qiáng)大的競爭者，內(nèi)部需解決持續(xù)投入、合理分配、提高效率的難題，究竟能有多少落到實(shí)處，仍然值得觀察。（作者：張晨 把關(guān)專家：中國航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆）
