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欧洲航天局

欧洲航天局(ESA,简称欧空局)成立于1975年,是一个致力于探索太空的政府间组织,拥有22个成员国,总部设在法国巴黎。欧洲航天局的太空飞行计划包括载人航天(主要通过参与国际空间站计划)。

发射和运行其他行星和月球的无人探测任务;地球观察,科学和通信;设计运载火箭;保持主要的航天发射场,法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中心。 [1]

第二次世界大战后,许多欧洲科学家离开西欧到美国工作。虽然上世纪50年代的繁荣使得西欧国家能够投资太空领域的研究,西欧科学家发现单个的国家项目将不能与两个超级大国竞争。1958,在“旅行者号”发射后仅一个月,Edoardo Amaldi [3] 和Pierre Auger [4] ,当时的西欧科学界最突出的两个成员,开会讨论成立一个共同的西方欧洲空间局,出席会议的代表来自八个国家。

西欧国家决定设立两个不同的机构,一个关注发展发射系统,ELDO(欧洲发射发展组织),和欧洲航天局的前身,ESRO(欧洲太空研究组织)。后者成立于1964年3月20日。从1968到1972,ESRO发射了七颗研究卫星。

1975年,ESRO与ELDO合并,成立了现在的欧洲航天局。 [5] 当时有10个创始成员国:比利时、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国。1975年,欧洲航天局完成了它的第一个重大科技任务,COS-B,一个监测宇宙中伽玛射线辐射的太空探测器。

欧洲航天局加入了美国航天局的IUE项目,于1978年发射世界第一架高轨望远镜,并成功运营了18年。之后又完成了许多成功的地球轨道项目,并在1986年开始了第一次深空任务Giotto,研究彗星Halley和GriggSkjellerup [6] 。著名的测绘任务,Hipparcos,是在1989年完成的 [7] 。而在20世纪90年代,太阳和太阳风层探测器,Ulysses和哈勃太空望远镜都是和美国航天局共同完成的。最近与美国航天局合作的科学任务包括CassiniHuygens号探测器。

阿里亚娜火箭

欧洲航天局成立伊始,它就把发展火箭技术当作首要目标,为此由11个国家参与组建,成立了阿里亚娜空间公司。

它最早的型号是阿里亚娜1型火箭,这种火箭能将1.85吨的有效载荷送入地球同步转移轨道,或将2.5吨有效载荷送入轨道高度为790公里的太阳同步圆轨道。

现在阿里亚娜火箭已经过渡到5型家族时代,它是被广泛使用的型号。阿里亚娜5型火箭是欧洲航天局为了适应市场需求,大力改进开发的火箭品种,跟上几个型号的发展历程近似,阿丽亚娜5型火箭也走过了一段曲折不平的道路。

1996年6月4日,首次鉴定发射因火箭导航电脑系统发生故障而失败;1997年10月30日,第二次鉴定发射又因火箭发动机提前关闭致使两颗模拟卫星未能进入预定轨道;2001年7月12日,第10枚阿丽亚娜5型火箭在发射时,火箭最高级推进器提前熄火,导致两颗卫星没能送入预定轨道。直到2002年3月1日,第11枚阿丽亚娜5型火箭的发射才取得了成功。

研制“织女星”火箭

在2005年以前,欧洲航天局就意识到,他们需要一种发射推力不高的火箭,这种火箭应该是阿里亚娜火箭的小弟弟,它已被列入研发日程,但是这种火箭却不从属于阿里亚娜家族,这种火箭的名字叫做“织女星”。

“织女星”火箭具有较小的推力,它全长30米,直径3米,发射重量为130吨。织女星运载火箭将由4个推进级组成,包括3个固体推进级和1个可重新点火的液体推进级。按照最早的设计思路,它主要用于发射小质量的地球观测卫星和各种科研卫星。该火箭可以将1.5吨的有效载荷送入距地高700公里的极地轨道,或将1.2吨的有效载荷送入距地高1200公里的太阳同步轨道。

欧洲航天局认为,“织女星”火箭的整体性能优于同类型火箭,并计划于2007年进行首次发射。

与俄罗斯共同研发新型联盟火箭

2005年年初,欧洲航天局与俄罗斯一同签署了有关联合研制火箭的协议,按照协议,双方要成果共享,研制“联盟-CT”新型火箭,这种火箭在俄罗斯“联盟”火箭的基础上改造而成,是一种中型火箭。双方共同研制,共同经营,并将利用这种新型火箭在库鲁航天中心承揽商业发射业务。

2002年来,欧洲航天局大大加快了太空开发项目,“惠更斯”着陆土卫六,“智慧一号”飞向月球,“火星快车”环绕火星运行,欧洲航天局似乎取得了辉煌的成就,但它的火箭技术严重制约了航天技术的发展,这就需要在火箭研发上继续开拓。经历了阿里亚娜火箭研制的困惑,欧洲航天局认识到,依靠自己的能力开发火箭,需要花费的代价实在是太高了,开展国家合作,将成为今后欧洲航天局发展火箭技术的主要手段。

设在巴黎的总部,政治决定在此作出;

设在荷兰诺德韦克(Noordwijk)的欧洲航天研究和技术中心,它是欧空局的主要技术机构,大多数项目小组以及空间科学部和技术研究和支助工程师在此工作。欧洲航天研究和技术中心还提供有关的试验设施;

设在德国达姆施塔特(Darmstadt)的欧洲航天空间操作中心,它负责所有卫星操作以及相应的地面设施和通信网络;

设在意大利弗拉斯卡蒂(Frascati)的欧洲航天研究所,它的主要任务是利用来自空间的地球观测数据;

设在德国科隆(Cologne)的欧洲航天员中心,它协调所有欧洲航天员活动,包括未来欧洲航天员的培训;

设在西班牙马德里(Madrid)的欧洲空间天文中心。 [8]

伽利略定位系统(Galileo positioning system):计划中的卫星定位系统。 [9]

火星快车号(Mars Express):火星探测器。 [10]

罗塞塔号彗星探测器(Rosetta space probe):2004年发射的彗星探测器。 [11]

哥伦布轨道设备(Columbus orbital facility): 国际空间站的一个科学实验室。 [12]

ATV :即自动转移航天器(Automated Transfer vehicle),一种可与国际空间站的进步号太空船(Progress spacecraft)相比的太空货船。 [13]

Hipparcos:空间的天体测定任务 [14]

Smart 1 :全称是“用于先进技术研究的小型任务1号”,欧洲航天局的第一个月球探测器,2003年9月27日发射,肩负欧洲航天局首次探测月球的重要任务,并测试其装备的太阳能离子发动机。 [15]

金星快车:金星探测卫星,2006年4月11日发射 [16]

欧空局用暗物摄影机和太阳电池阵列参加了美国航天局哈勃空间望远镜项目。

开发中的主要项目有:X射线多镜头飞行任务,于1999年发射;Cluster-2,它于2000年由联盟号火箭发射 [17] ;国际伽马射线实验室,于2001年由质子号火箭发射;Rosetta,这是一次与慧星汇合和进行实地臭氧分析的飞行任务,于2003年发射;远红外空间望远镜FIRST,于2005-2006年发射。

欧空局向几内亚海湾上空的地球同步轨道发射了六颗第一代Meteosat卫星航天器,自1997年年底以来提供了连续的气象数据。这个系列中的最后一颗卫星,即1997年9月3晶在库鲁由阿丽亚那发射的Meteosat-7,将使其覆盖期延长到正在与欧洲气象卫星应用组织合作研制的第二代Meteosat卫星第一个航天器能够在2000年之后提供地球静止数据为止。

ENVISAT飞行任务处理地球科学领域中的一系列问题,从气候和环境、化学、海洋学和冰川学到人类活动(陆地改造过程、沿海改造过程以及大气和海洋污染)的影响和监测意外自然事件(例如水灾和火山爆发)。 [18] 欧空局正在与欧洲的地球观测主要参与者,例如欧洲联盟委员会、欧洲气象卫星应用组织、用户和产业界的代表密切合作,为未来的欧空局地球观测方案制定战略建议。在世界这一级,欧空局打算继续加强特别是与中国、印度、日本、俄罗斯联邦和美国的联系。

欧空局研制了两个系列的业务卫星:租给欧洲通信卫星组织的欧洲通信卫星和租给国际流动卫星组织(前称国际海事卫星组织)的海洋通信卫星。1989年欧空局还发射了奥林匹斯试验通信卫星来演示通信和广播中的新用途。 [19]

在卫星导航方面,欧空局正在与欧洲联盟委员会和Eurocontrol密切协作研制EGNOS,这是一个将补充现有的全球定位系统和全球轨道导航卫星系统的欧洲卫星导航系统。 [20]

阿丽亚娜发射装置为欧洲提供了一个进入空间的独立途径,而这是欧洲全面战略中的一项主要目标,此外还包括由欧洲提供卫星、地面站、高技术服务和其他应用。 [21] 此外,阿丽亚娜运载装置从其商业额来说已经成了欧洲最显著的空间成就,并使欧洲在世界商业市场上占了约60%的份额。它在生产和发射活动中产生的经济惠益是各国政府在研制阿丽亚娜1-4系列中所作投资的三倍以上。

欧空局通过Spacelab对美国的航天飞机方案作出了贡献,这是一个可以进行生命科学和材料学研究的空间实验室。首先是通过Spacelab,并通过在和平号空间站与俄罗斯联邦的联合飞行任务(30天的欧洲和平号94和180天的欧洲和平号95飞行任务),欧洲的航天员和科学家得以进入了外空。

欧洲航天局现有22个成员国,它们分别是法国、德国、意大利、西班牙、英国、比利时、丹麦、荷兰、瑞典、瑞士、爱尔兰、挪威、奥地利、芬兰、葡萄牙、希腊、匈牙利、波兰、罗马尼亚、爱沙尼亚、卢森堡和捷克。 [22]

罗马尼亚于2011年1月签署加入协议,成为第19个成员国。欧洲航天局于2012年9月与波兰政府签署协议, [23] 加拿大通过协议参加欧洲航天局的一些合作项目,属非成员国。

最重要和最持久的合作显然是与美国航天局的合作。欧空局还参与了与俄罗斯和俄罗斯联邦航天局的协作项目,例如1994-95年的欧洲和平号飞行。另外,已经与日本建立起了重要而具体的合作关系,主要是在数据中继卫星和国际空间站硬件交换领域。

欧空局与新兴空间国家和发展中国家制订和进行了一些相互感兴趣的项目,援助它们开发自己的空间活动。 [24] 欧空局还不定期地组织与空间应用有关的区域培训班。

欧盟、欧洲航天局及其成员国致力于增加他们在活动和项目中的合作,以及协调他们各自在太空领域的角色。 [25] 欧空局与欧洲的其他国际组织密切协作,特别是与在空间活动中日益活跃的欧盟和欧洲气象卫星应用组织在未来气象方案方面的协作。此外,它注视着联合国许多专门机构的工作。联合国和平利用外层空间委员会是欧空局的一个重要论坛,它在该委员会中具有观察员地位。欧空局还与外层空间事务厅保持密切联系;根据第二次联合国探索及和平利用外层空间会议的一项建议,这两个实体制订了一个重要的培训和研究金方案。

2015年7月,欧洲航天局新任局长约翰迪特里希韦尔纳提出全球合作建月球村。韦尔纳为月球村设计的未来图景是一个住着宇航员(包括俄罗斯和中国宇航员)的多国定居点。同去建立月球村还只是纸上谈兵。没有一个国家和机构拿出了资金或是针对这一理念做出了具体规划。但韦尔纳表示,他之所以提出建立月球村,是为了鼓励人们围绕未来太空研究、探索和太空科技应用等问题进行探讨。 [26]

从表象上看,欧洲航天局太空探索的重点不是载人航天,而是深空探测。2004年发射的“罗塞塔”号 [27] 彗星探测器正在飞往“丘留莫夫格拉西缅科”彗星的路上,2005年发射的“金星快车”传回了金星极地的清晰图片。水星探测器近几年内将启程前往水星,欧洲航天局还计划于2009年至2012年间发射两颗GAIA卫星,用于精确测量太空中十多亿颗恒星的位置,了解银河系的起源与历史,于2013年前后发射“艾丁顿”卫星,寻找遥远星系的小行星,于2010年后启动达尔文计划,在距离地球几光年之遥的太空探寻生命的踪迹。

为了摆脱这种不利局面,欧洲航天局已制定了新的载人航天战略,更加强调自主发展。2003年5月,欧洲航天局的14个成员国一致同意执行2005年至2009年“保障欧洲进入太空计划”。同时,为推动现有运载火箭系统的中期发展和2010年前后新一代欧洲航天运输器的发展,欧洲航天局又提出了“未来运输器准备计划”、确定下一代技术需求的“欧洲航天技术主体计划”。而在载人航天方面,欧洲航天局更确立了雄心勃勃的“极光”计划,打算在2020年至2025年间将航天员送上月球,2030年至2035年间登陆火星。 [28]

欧空局(ESA)将为美国宇航局未来“猎户座”载人飞船提供推进系统和电力系统的支持,也就是参与服务舱(service module)的建造。新飞船的服务舱将会基于欧洲现有货运飞船的设计。

美国宇航局副局长Dan Dumbacher说:“太空探索一直是国际合作的前沿领域。这次达成的新合作,标志着我们和欧空局合作的进一步加深,有助于加快深空探索的步伐。”

美国宇航局希望最终使用这个“钟形”的猎户座飞船把宇航员带上小行星和火星。负责载人航天任务的主管Bill Gerstenmaier表示,在未来的航天活动中,国际合作非常重要。

美国已经制定了清晰的未来航天计划。不管未来的飞行目的地如何,关于“猎户座”飞船最基本的设计要求基本成形。前宇航员Thomas Reiter表示,第一批“猎户座”飞船的宇航员包括欧洲人应该在情理之中。

美国宇航局的这个决定,表示他们非常相信欧空局的能力。对于欧空局来说,也是一个非常好的发展契机。

“猎户座”飞船起初作为美国宇航局“星座”计划的一部分,该计划本打算在“后航天飞机”时代用于在月球上建立太空基地。奥巴马总统上台之后取消了星座计划,但“猎户座”飞船的研发保存了下来。该飞船计划于2017年第一次无人试射,2021年第一次载人飞行。 [29]

在成就上,NASA取得的无疑是高于ESA,各方面成型产品,ESA还有许多要向NASA学习和借鉴的。


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