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    欧洲航天局过渡性试验飞行器发射并成功返回地球
    欧洲航天局过渡性试验飞行器发射并成功返...
    ESA研制的“过渡性试验飞行器”2月11日成功试飞,飞行器经过约1小时40分的飞行后成功返回地球。此次飞行试验将用于研制可重复使用的载人航天器,未来或将用于航天员从空间站返...[详情]
  • 概述
  •   前言
      
     欧洲的载人航天项目主要是在欧洲航天局(简称欧空局)的主导下进行的。1975 年5月30日, 欧洲10个国家比利时、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国签署了建立欧空局的协定。以后, 成员国又增加了奥地利、捷克、挪威、芬兰、希腊、爱尔兰、卢森堡、葡萄牙。目前,欧空局共有18个成员国。匈牙利,罗马尼亚和波兰是“欧洲协作国家”。此外,欧空局还与加拿大、爱沙尼亚和斯洛文尼亚签署了合作协议。
      
      一、发展历程
      
    早在1973年,欧洲空间研究组织就与NASA签署了联合研制“空间实验室”的协议。此后,欧空局利用“空间实验室”进行了大量空间科学实验。1987年,为了发展独立的欧洲载人航天系统,欧空局成员正式批准了总投资高达220亿美元的“阿里安”5、“使神”号航天飞机和“哥伦布”空间站三大计划。
      冷战结束后,欧空局成员国普遍认为欧洲的载人航天计划过于庞大,1992年11月,实施5年后的欧洲载人航天计划开始大幅度削减。三大计划中,“哥伦布”计划只保留了与“自由”号空间站对接的实验舱;停止了“使神”号航天飞机的工程研制,改为技术发展计划;“阿里安”5火箭计划则继续进行。
      1993年10月,美国同意俄罗斯加入国际空间站计划。该计划实施后,欧空局提出了载人航天计划的新战略,包括增强欧洲载人航天计划的自主性和灵活性,重新设计26吨重的“哥伦布”实验室,并改名为“哥伦布”轨道设施(COF);研制搭载在“阿里安”5上的用于国际空间站货物运输的“自动转移飞行器”(ATV)。 1995年10月,欧空局成员国部长会议召开,一致同意增加对载人航天的投资,把发展国际空间站称为“由发展航天事业的国家承担的最伟大的合作”。会议决定1996 年~2004 年为空间站支付38 亿美元,,主要研制COF和ATV货运飞船。会议还决定今后8年内向“阿里安”5火箭投资22亿美元,为发展欧洲独立载人航天奠定基础。
        2007年5月,29个欧洲国家通过并发布了由欧盟和欧洲航天局联合制定的欧洲航天政策,其目的是培育欧盟、欧洲航天局及其成员国之间航天活动更好的协调机制,最大程度地发挥投资价值,避免不能支持的重复研制,从而满足欧洲共同的需求。政策强调,欧洲载人航天和科学计划发展思路是:强调国际空间站和空间探索在政治和科学上的重要性,继续支持国际空间站,强调这种合作的连续性是未来美欧空间探索的宝贵财富。政策强调,欧洲航天局参与未来国际探索计划准备前期研究的重要性,确保有意义的目标,协调欧洲的任务。重视继续开展世界级科学计划的目标,在选择领域时要弄清欧洲的领先角色,研制欧洲研究领域需要的系统。
      
      二、发展规划
      2008年6月,欧洲发布了《空间探索体系研究报告》。报告详细讨论了欧洲2016年~2030年的空间探索体系结构方案,计划分四个阶段实施:第一个阶段到2020年,主要开展国际空间站的利用和机器人探索月球和火星;第二个阶段为2025年前后,开展国际空间站的近地轨道科学活动和为载人登月做准备;第三阶段为2025年~2030年前后,包括月球常驻人员基地建设,并为载人登陆火星做准备;第四个阶段为2035年之后,根据载人登月获取信息实现载人登陆火星。欧洲空间探索体系方案的载人任务需要载重50吨的运载火箭进行多次近地轨道发射,“阿里安”5运载火箭的改进型将是最佳的可选方案。这份报告还探讨了欧洲月球着陆器方案和月球基地建设方案。其中,月球基地计划于2024年启动。

      三、现有任务与重点项目
      目前欧空局载人航天领域的主要任务是进行国际空间站相关项目的建设。2008年2月,欧洲建造的“哥伦布”实验舱通过美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机运到国际空间站上并进行了安装。2008年3月9日,欧洲航天局发射首个“自动转移飞行器”(ATV),用于提升国际空间站的轨道高度,并为空间站运送物资。
      “哥伦布”实验舱是欧洲航天局为国际空间站建造和运行提供的主要设施之一。该实验舱装备有灵活的研究设备,可以提供广泛的科学探索能力。“哥伦布”实验舱外形为直径4.5米的圆筒形,能提供75立方米的密封容积,可同时容纳3名航天员进行工作。实验舱还配备了可与地面研究人员联系的视频和数据通信系统。“哥伦布”实验舱设计使用寿命为10年,将重点开展微重力科学实验。其中,包括调查研究微重力对人体的影响,探测无重量流体的行为表现,观察原料物质在空间环境下的表现。其实验内容涉及基础物理学、材料学、工艺规程、生物学以及其他科学领域。
      ATV是一次性使用航天货运飞行器,形状为带有前、后截锥段的圆柱体,长10.3米、直径4.5米,采用模块化设计,自上而下是货运舱段和服务舱段。货运舱段自上而下是俄罗斯对接系统、增压舱和外舱。货运舱段可与国际空间站直接对接,内装干货和补给液体。增压舱符合NASA载人航天器规范要求,航天员可着便装到增压舱工作。服务舱段自上而下是仪器舱、推进舱和分离隔舱。服务舱段内装有推进剂贮箱、推进与姿控指令系统、主推力器、姿控推力器、太阳能发电系统、制导、导航与控制系统,以及同运载火箭之间的接口等。ATV同运载火箭分离后,利用自身推进系统和导航系统自动飞向国际空间站并与其对接,为空间站补给货物和燃料。ATV还有提升国际空间站轨道高度和辅助调姿的功能。在完成任务后,将国际空间站的垃圾带回,再入大气层烧毁。ATV是欧洲最新研制的体积和质量最大、能够实现自主交会对接、燃料补给的航天器,具有潜在的载人飞行能力。经过改进后还能为国际空间站相关工作及其他飞行任务提供更先进的技术服务。

      
    四、未来走向

      2008年11月26日,欧洲航天局举行部长级会议,决定在未来3年内投入约100亿欧元用于空间发展。
      欧洲未来载人航天的发展方向是继续积极参与国际空间站的建设和科学研究,研发和改进新型运载火箭,以及推进火星生命探测。
      为了使欧洲在国际空间站上的投资回报最大化,应用空间站的科学实验成果,并将国际空间站作为未来载人探索活动的平台,欧空局将为“哥伦布”实验舱研制新的系统,以提高其能力,验证未来长期载人任务所需能力;培养新一代欧洲航天员;在继续研制发射ATV的同时,进行欧洲未来航天运输系统“先进再入飞行器”(ARV)的研究;研究月球着陆器,并研究月球着陆、月球居住和生命保障系统等相关技术。研发和改进新型运载火箭的目的是确保实现以较低成本进入空间,同时减少对欧洲以外资源的依赖。具体包括改进完善“阿里安”5火箭,确保发射质量,并研制“阿里安”5的后继改进型;完成“织女星”火箭的样机研制、测试与飞行试验,实现火箭的初步使用;确定欧洲下一代运载火箭的研究方案。火星生命探测主要包括以下两个计划:“扩展火星探测”计划,2016年发射探测器,实现登陆火星;“火星机器人探索准备计划”,是欧洲进行长期火星探测的预备性计划,主要任务是制定火星生命探测的战略及路线图,并进行“火星采样返回”的预备研究等。

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