歐洲載人航太:近地軌道問題不大,載人登月難度不小
近期,歐空局局長阿施巴赫在迪拜舉行的2021年國際宇航聯大會上表示,目前歐洲已經具備了發展載人航太的能力,希望未來能夠在地月經濟圈中發揮更為重要的作用。
歐洲在航天領域一直有不錯成績
歐洲航太曾對人類作出了卓越貢獻,世界航太之父齊奧爾科夫斯基是俄羅斯人,德國的奧爾伯特在發展液體火箭技術方面有著很突出的貢獻,而馮·布勞恩更是現代火箭技術乃至現代航天技術之父。 他在二戰期間為納粹德國研製的V-2火箭真正開啟了人類航天時代,並通過牽頭研製土星五號重型運載火箭,幫助美國在與蘇聯展開的激烈登月競賽中獲勝。
V-2火箭/導彈
目前,歐洲的航太大國主要包括法國、義大利、德國和英國,雖然其他歐洲國家也有一定規模的航天產業,但與上述四國相比差距較大。
實際上,直到上世紀後期,在世界主要航太國家中,歐洲都和日本一樣,屬於美國和蘇聯/俄羅斯之後的第二梯隊,在航天領域取得了很不錯的成績,並且掌握了很多先進技術。 但是,由於載人航太發展不僅投入規模巨大,而且牽涉的範圍極廣,所以歐洲從一開始就採取與其他國家合作的方式。
上世紀70年代,蘇聯通過其制定的國際太空人計劃,將捷克、波蘭、東德等盟國乃至法國的太空人送上了禮炮6號和禮炮7號空間站。 在和平號空間站運營時期,歐空局也通過歐洲和平號計劃與俄羅斯合作,將兩名德國太空人送上”和平號”,併為後來國際空間站運營期間歐洲太空人的駐留積攢經驗。
歐空局曾將太空人送入和平號空間站
1981年,美國太空梭首飛后,歐洲也多次派太空人搭乘航太飛機進入太空開展科學試驗。
歐洲載人航太技術的大發展是在國際空間站時期。 雖然該計劃由美國和俄羅斯主導,但國際空間站合作的16個國家中大多數是歐空局成員國,因而歐洲也具有相當大的發言權。
歐空局的太空人不但經常搭乘航太飛機或聯盟號載人飛船往返國際空間站並長期駐留,有時甚至還擔任國際空間站的站長。 而歐空局在國際空間站專案中主要的貢獻是哥倫布實驗艙和ATV貨運飛船。
歐空局安裝在國際空間站上的哥倫布實驗艙
“哥倫布”由美國航天飛機送到國際空間站,對接於和諧號節點艙,是目前歐洲開展空間科學研究的主要平臺。 ATV由阿裡安-5火箭發射升空,重量超過20噸,能夠將約8噸重的貨物送到國際空間站。 雖然該飛船已經退出現役,但卻是人類迄今為止研製過的最大、最重的貨運飛船。
歐空局研製的ATV運貨飛船
具備完善的載人飛行基礎
歐洲在太空人訓練方面也有完善的技術設施和豐富的經驗,設在法國的失重飛機不但可以訓練太空人,還能開展失重體驗旅遊專案。 而位於德國科隆的中性浮力水池為太空人開展出艙活動提供了很好保障。
鑒於歐洲在載人航太領域豐富的經驗和較為完善的基礎設施,若下定決心開展獨立的載人航太活動,已經擁有了很高的起點。
從發射場的角度來看,位於法屬蓋亞那的庫魯航太中心是世界上最靠近赤道的發射場,理論上可以發射任何軌道的航太器,且瀕臨大西洋,在運載火箭發射地射向上受限制較少。
庫魯航太中心是世界上最靠近赤道的發射場
從測控資源來講,法國、瑞典、挪威等國家擁有遍佈全世界的地面測控站,可以為載人航太器提供關鍵弧段的測控支援。 而歐洲數據中繼系統從2016年到2019年相繼發射入軌,可以為載人航太飛行器提供覆蓋率達到100%的測控支援。
從運載火箭技術來講,雖然阿裡安5火箭即將退役,但技術更為先進的阿裡安6火箭很快將投入使用,捆綁4個助推器構型的低軌道運載能力超過21噸,即便是捆綁2個助推器構型的運載能力也達到10噸以上,足夠將載人飛船送入近地軌道。 該火箭未來需要做的主要工作是提高可靠性和安全性,使其達到載人飛行的標準。
阿裡安6火箭足夠將載人飛船送入近地軌道
目前,歐洲還參與了美國獵戶座載人飛船專案。 該飛船的服務艙由歐洲基於ATV的技術提供,這為乘組天地往返系統的研製奠定了堅實基礎。
雖然歐洲在再入飛行器方面的研製基礎相對薄弱,但像「哥倫布」這樣的大型加壓艙段就在位於義大利都靈的設施中生產,所以,如果歐洲下定決心攻克這方面的關鍵技術,並不是非常困難的事情。 同時,由於有了「哥倫布」的研製經驗,再加上歐洲在衛星製造方面的雄厚實力,若希望建立獨立的近地軌道空間站,在技術上具備相當高的可行性。
載人登月難度不小
雖然歐洲具備在近地軌道空間開展獨立的乘組天地往返運輸的能力,對於未來的近月空間載人航太活動則是另一回事。 由於歐洲沒有在研的重型運載火箭,而阿裡安6火箭的地月轉移軌道運載能力不足10噸,因此,要想在未來月球經濟圈中佔有一席之地,需要解決運載火箭運力不足的問題。
目前,歐洲已經有多國確認參與美國主導的阿爾忒彌斯計劃,歐空局要想說服各主要成員國再提供大量資金開展重型火箭的研製並不是一件容易的事。 再加上到目前為止,歐洲航太器還未實現在月球上的軟著陸,以及太空人在月面活動的艙外航太服等難度很高、投入很大的專案也需要資金,所以,歐洲未來能在多大程度上獨立開展載人月球探測活動,或在國際合作月球探測中佔有多大份額,還有很大的不確定因素。