近日，歐空局同泰雷茲·阿萊尼亞空間意大利公司和艾維歐公司正式簽署了2億美元的合同，要求按2023年年中到年底發(fā)射的進(jìn)度，安排交付歐洲首架太空騎士無人航天飛機(jī)。

按照計(jì)劃，“太空騎士”的關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審定于明年七八月份進(jìn)行，若一切順利，將由織女星C運(yùn)載火箭發(fā)射升空。那么，“太空騎士”是一架什么樣的飛行器，歐空局極力打造的原因又是什么？

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造在歐洲 用在歐洲

“太空騎士”是一種小型重復(fù)使用軌道機(jī)動(dòng)飛行器，它不僅能為歐洲用戶提供能量、控制、數(shù)據(jù)處理和遙測(cè)等服務(wù)，還能滿足載荷多樣化的軌道高度和傾斜度需求，用于開展微重力實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)地觀測(cè)、科學(xué)、通信和機(jī)器人探索技術(shù)。

該飛行器由可重復(fù)使用再入艙、一次性使用服務(wù)艙和推進(jìn)系統(tǒng)3部分組成。再入艙由泰阿空間公司負(fù)責(zé)制造，采用升力體設(shè)計(jì)，可重復(fù)使用6次，能裝載800公斤有效載荷。

服務(wù)艙和推進(jìn)系統(tǒng)由艾維歐公司負(fù)責(zé)制造，該公司也是織女星C火箭的研制單位。服務(wù)艙可以延長(zhǎng)留軌時(shí)間，使“太空騎士”的在軌飛行時(shí)間超過2個(gè)月，從而充當(dāng)自由飛行軌道平臺(tái)，開展各式各樣的任務(wù)，其功能類似于美國(guó)空軍的X-37B無人空天飛機(jī)。

服務(wù)艙裝有太陽能電池帆板，在軌飛行時(shí)可為自己提供能量?？椗荂火箭的AVUM+上面級(jí)同時(shí)也是“太空騎士”的推進(jìn)系統(tǒng)，可提供600瓦功率，并為飛行器進(jìn)入軌道時(shí)提供動(dòng)力和方向操縱。

除了上述兩家公司外，歐空局還與意大利空間通信公司和意大利航天局下屬航空航天后勤技術(shù)工程公司簽署了合同，用于研制“太空騎士”的地面系統(tǒng)。

根據(jù)設(shè)計(jì)，“太空騎士”安裝在織女星C火箭的頂部，連接到AVUM+上面級(jí)裝置，密封在火箭整流罩內(nèi)。該飛行器在軌運(yùn)行期間，可以根據(jù)科學(xué)載荷的指向需求進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整姿態(tài)。如果進(jìn)行對(duì)地觀測(cè)，飛行器可以倒置，如果觀測(cè)的目標(biāo)在太空中，還能側(cè)向飛行。

當(dāng)“太空騎士”完成任務(wù)后拋掉服務(wù)艙，再入艙自行離軌，調(diào)整角度重新進(jìn)入大氣層，在完成減速后，借助可控翼傘降落在地面。經(jīng)過不超過6個(gè)月維護(hù)和翻修，移除有效載荷并安裝新設(shè)備后，又可以再前往太空?qǐng)?zhí)行任務(wù)。

厚積薄發(fā)的空天飛機(jī)

“太空騎士”由歐空局“過渡性實(shí)驗(yàn)飛行器”發(fā)展而來。再向前則可以追溯到赫爾墨斯太空飛機(jī)。截至目前，歐空局先后研制了“過渡性實(shí)驗(yàn)飛行器”和“太空騎士”兩種無人航天飛行器。

2003年，歐空局各成員國(guó)共同制定了“未來運(yùn)載器準(zhǔn)備計(jì)劃”。“過渡型試驗(yàn)飛行器”作為該計(jì)劃中的一個(gè)技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)被提出，要求在一體化的系統(tǒng)級(jí)層面上，通過飛行試驗(yàn)來驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)性能，培育能夠提供高性能、高可靠和低成本的新技術(shù)能力。

“過渡型試驗(yàn)飛行器”項(xiàng)目在2008年完成初步設(shè)計(jì)，采用升力體構(gòu)型，由織女星火箭發(fā)射。歐空局和泰阿空間公司簽署協(xié)議，授權(quán)該公司負(fù)責(zé)飛行器的總體設(shè)計(jì)、研制和集成，并領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)由來自奧地利、比利時(shí)、法國(guó)、德國(guó)、愛爾蘭、意大利、葡萄牙等歐洲主要工業(yè)集團(tuán)和研究中心、大學(xué)組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)。

歐洲太空局的過渡性試驗(yàn)飛行器 

可以說，“過渡型試驗(yàn)飛行器”充分體現(xiàn)了歐洲自主研制下一代可重復(fù)使用航天運(yùn)輸系統(tǒng)的決心和能力。

“過渡型試驗(yàn)飛行器”在2015年由織女星火箭發(fā)射升空。該飛行器從概念提出到方案設(shè)計(jì)、工程研制、模擬試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，走過了十幾年時(shí)間，飛行試驗(yàn)取得圓滿成功，發(fā)展和驗(yàn)證了新型飛行器從近地軌道自主控制到再入大氣層所需的關(guān)鍵系統(tǒng)和技術(shù)，為后來“太空騎士”的研制奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2017年，艾維歐公司和泰阿空間公司啟動(dòng)“太空騎手”的研制工作。該項(xiàng)目在2016年11月歐空局召開的“航天19+”部長(zhǎng)會(huì)議上拿到了全額經(jīng)費(fèi)支持。10個(gè)歐空局成員國(guó)報(bào)名參與該項(xiàng)目，并提供了充足的資金用于技術(shù)開發(fā)和項(xiàng)目研制。

為保證“太空騎士”在2023年發(fā)射，泰阿空間公司最大限度地使用了現(xiàn)有成熟技術(shù)，以有限的風(fēng)險(xiǎn)和較低的成本來攻克關(guān)鍵技術(shù)，以此保證按時(shí)發(fā)射升空。

拓展服務(wù)的未來新秀

根據(jù)后續(xù)計(jì)劃，歐空局將在2021年第一季度啟動(dòng)“太空騎士”首次飛行任務(wù)載荷遴選工作，在當(dāng)年七八月份開展關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審，在2023年年初開展鑒定評(píng)審。如果一切順利，“太空騎士”將在2023年的第三季度由織女星C火箭從法屬圭亞那的庫魯航天中心發(fā)射升空。

隨后，該飛行器將在軌停留2個(gè)月，并執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，然后以水平狀態(tài)軟著陸地面。目前，歐空局正在考慮的首飛任務(wù)著陸場(chǎng)有兩個(gè)，主著陸場(chǎng)位于法屬圭亞那，備選著陸場(chǎng)位于葡萄牙亞速爾群島的圣瑪麗亞島。

按照計(jì)劃，“太空騎士”將開展多次驗(yàn)證飛行，以驗(yàn)證飛行器包括在軌驗(yàn)證與鑒定、國(guó)防與安全應(yīng)用，以及商業(yè)用途等能力。

據(jù)法國(guó)媒體報(bào)道，“太空騎士”在太空?qǐng)?zhí)行任務(wù)的時(shí)間可達(dá)數(shù)月，應(yīng)用前景包括作為一個(gè)無人軌道微重力研究實(shí)驗(yàn)室，可用于微重力環(huán)境下的醫(yī)藥和生物科學(xué)試驗(yàn)，開展制藥和醫(yī)學(xué)研究，讓有效載荷在微重力條件和太空環(huán)境下暴露更長(zhǎng)時(shí)間；用于清除近地軌道上的太空垃圾和執(zhí)行在軌維修任務(wù)。

目前，歐洲對(duì)“太空騎士”寄予厚望，這是因?yàn)橐恢币詠須W洲對(duì)航天計(jì)劃的投資都非常謹(jǐn)慎，“太空騎士”計(jì)劃卻意外地大受支持，并得到了充足的資金，而且從“過渡型試驗(yàn)飛行器”開始，歐洲對(duì)這一領(lǐng)域保持了長(zhǎng)期的資金和研究投入。

從目前來看，在軌科學(xué)試驗(yàn)和新技術(shù)驗(yàn)證是一個(gè)新興市場(chǎng)，但商業(yè)市場(chǎng)規(guī)模尚不十分明確，而國(guó)際空間站則為科研人員提供了這種機(jī)會(huì)，分流一部分市場(chǎng)需求，未來國(guó)際空間站和其他軌道器的商業(yè)化將依靠諸如“太空騎士”這類的飛行器來提供天地往返運(yùn)輸服務(wù)。

（原標(biāo)題：歐洲無人航天飛機(jī)“太空騎士”正式開建）