歐洲人終于要自己造火箭上天了。最近歐洲航天界傳來(lái)消息,多家本土企業(yè)即將嘗試商業(yè)火箭發(fā)射,這標(biāo)志著歐洲正努力減少和擺脫對(duì)美國(guó)火箭的依賴,開(kāi)啟屬于自己的太空時(shí)代。
在挪威北部的安島航天中心,來(lái)自德國(guó)慕尼黑的伊薩爾航空航天公司(Isar Aerospace)正在進(jìn)行最后的準(zhǔn)備工作。
該公司研發(fā)的小型液體運(yùn)載火箭“光譜號(hào)”(Spectrum)即將進(jìn)行首次試射,而這將是歐洲商業(yè)航天史上的重要時(shí)刻。
“這是一個(gè)里程碑。”哈佛-史密松森天體物理中心的天文學(xué)家和航天專家 Jonathan McDowell 說(shuō)道,“歐洲早就該擁有自己的商業(yè)發(fā)射產(chǎn)業(yè)了。”
(來(lái)源:MIT Technology Review)
參數(shù)方面,“光譜號(hào)”火箭直徑約 2 米,高約 28 米,相當(dāng)于一個(gè)籃球場(chǎng)的長(zhǎng)度,近地軌道載荷達(dá)到 1,000 公斤,太陽(yáng)同步軌道載荷達(dá)到 700 公斤。
火箭分為兩級(jí)。第一級(jí)配備 9 臺(tái)“天鷹座”(Aquila)發(fā)動(dòng)機(jī),單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)推力 75 kN,氧化劑為液氧,燃燒劑為丙烷。這種液氧和丙烷燃料的組合在其他火箭中還未曾見(jiàn)過(guò),按照 Isar Aerospace 公司的說(shuō)法,這能帶來(lái)更高的性能。
第二級(jí)則配備 1 臺(tái)真空版“天鷹座”發(fā)動(dòng)機(jī),推力達(dá)到 94 kN,也是采用液氧+丙烷燃料的組合,用于將衛(wèi)星推入軌道。
需要注意的是,在即將進(jìn)行的首次發(fā)射中,火箭上并沒(méi)有搭載任何有效載荷(衛(wèi)星),畢竟發(fā)射成功并非十拿九穩(wěn),首次試飛的主要目的是對(duì)所有系統(tǒng)和數(shù)萬(wàn)個(gè)組件的進(jìn)行綜合測(cè)試。
“別抱太大希望,要知道幾乎所有火箭的第一次發(fā)射通常都不會(huì)成功。”蘇格蘭斯特拉斯克萊德大學(xué)的空間技術(shù)專家 Malcolm Macdonald 直言。
但是無(wú)論首次發(fā)射成功與否,這一嘗試都吹響了歐洲航天反擊的號(hào)角:發(fā)展自己的商業(yè)火箭產(chǎn)業(yè)。
值得一提的是,除了德國(guó) Isar Aerospace 公司,還有另外兩家企業(yè)也在摩拳擦掌:英國(guó)的 Orbex 公司和德國(guó)的 Rocket Factory Augsburg 預(yù)計(jì)今年晚些時(shí)候也將嘗試發(fā)射火箭。這些公司的努力將會(huì)為歐洲進(jìn)入太空提供了更多備選方案,未來(lái)或?qū)⒉辉僖蕾囉诿绹?guó)的火箭。
很大程度上,這場(chǎng)“太空競(jìng)賽”背后其實(shí)藏著歐洲人的焦慮,正如 Malcolm Macdonald 所指出的那樣,“歐洲必須為更加不確定的未來(lái)提前做好準(zhǔn)備。”
歐洲商業(yè)航天的追趕之路
可以說(shuō),歐洲在全球太空競(jìng)賽中當(dāng)了太久“跟跑者”。
2008 年,馬斯克的 SpaceX 用“獵鷹 1 號(hào)”火箭成功進(jìn)入地球軌道,成為第一枚完全由私人企業(yè)開(kāi)發(fā)的液體燃料運(yùn)載火箭,此舉不僅改寫(xiě)了美國(guó)航天史,更開(kāi)啟了私營(yíng)公司主導(dǎo)太空的新紀(jì)元。
2024 年,全球 263 次火箭發(fā)射中美國(guó)占了 145 次,其中 SpaceX 一家公司就包攬了 138 次,要知道這個(gè)數(shù)字甚至比整個(gè)歐洲過(guò)去數(shù)十年來(lái)的發(fā)射總量還要多。
“就目前而言,SpaceX 仍然是行業(yè)標(biāo)桿。”德國(guó) Rocket Factory Augsburg 公司市場(chǎng)營(yíng)銷負(fù)責(zé)人 Jonas Kellner 坦言。
其他公司,比如美國(guó) Rocket Lab 靠著新西蘭的發(fā)射基地也做得風(fēng)生水起,與此同時(shí),中國(guó)的民營(yíng)火箭公司也在快速崛起之中。
數(shù)十年來(lái),歐洲通常借助南美的法屬圭亞那航天中心執(zhí)行發(fā)射任務(wù),這里靠近赤道,能借地球自轉(zhuǎn)節(jié)省燃料,降低發(fā)射成本。政府斥巨資打造的阿麗亞娜(Ariane)和織女星(Vega)系列火箭常年在此升空。
而最近一次是在今年 3 月 6 日,歐洲航天局(ESA)在那里首次發(fā)射了新型重型阿麗亞娜 6 號(hào)火箭。然而,歐洲在自己“地盤”上的火箭發(fā)射次數(shù)卻少得多。
比如,早在 1997 年,美國(guó)軍工生產(chǎn)廠商諾思羅普·格魯曼公司曾使用一架從加那利群島起飛的飛機(jī)上發(fā)射了一枚飛馬座火箭;2023 年,美國(guó)維珍軌道公司試圖從英國(guó)康沃爾郡發(fā)射 LauncherOne 火箭進(jìn)入軌道但未能成功。
至今為止,西歐還從未嘗試過(guò)垂直軌道火箭的發(fā)射。而未來(lái)的轉(zhuǎn)機(jī),或許會(huì)出現(xiàn)在包括 Isar Aerospace 在內(nèi)的少數(shù)幾家公司身上。
自 2019 年以來(lái),歐洲航天局通過(guò)“Boost!”計(jì)劃向火箭公司提供資金支持。2024 年,歐洲航天局向 Isar Aerospace、Orbex、Rocket Factory Augsburg 以及德國(guó) HyImpulse 公司四家“種子選手”提供了4,422 萬(wàn)歐元的資助,目標(biāo)是讓這些公司中的一家或多家盡快開(kāi)始從歐洲實(shí)現(xiàn)定期火箭發(fā)射。
(來(lái)源:MIT Technology Review)
兩個(gè)潛在的火箭發(fā)射場(chǎng)地,一個(gè)地點(diǎn)是 Isar Aerospace 選中的挪威安島航天港;另一個(gè)是位于英國(guó)北部設(shè)得蘭群島的 SaxaVord 航天港,Orbex 和 Rocket Factory Augsburg 公司計(jì)劃在那里進(jìn)行發(fā)射。
Jonathan McDowell 預(yù)計(jì):“會(huì)有四五家公司能夠撐到火箭發(fā)射階段,然后再經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展,可靠性和發(fā)射節(jié)奏(或頻率)將決定哪一家或兩家公司能夠最終幸存下來(lái)。”
顯然,歐洲目前的這些新銳火箭公司暫時(shí)還遠(yuǎn)比不上 SpaceX 的火箭陣容,不論是火箭規(guī)模還是發(fā)射頻次方面。畢竟,SpaceX 有時(shí)還會(huì)一周內(nèi)多次發(fā)射“獵鷹 9 號(hào)”大型火箭(最高紀(jì)錄是 24 小時(shí)內(nèi)成功完成了三次“獵鷹 9 號(hào)”發(fā)射任務(wù)),并還正在開(kāi)發(fā)更大的“星艦”(Starship),運(yùn)載能力達(dá)到 100 噸,聲稱能將 100 人送往月球、火星甚至其它更遙遠(yuǎn)的目的地。
相較之下,歐洲具有一定的先天地理優(yōu)勢(shì),可以讓歐洲火箭公司無(wú)需跨越大西洋即可將衛(wèi)星送入軌道。“擁有更近的發(fā)射地點(diǎn)是非常有利的。”Jonas Kellner 提到,“Rocket Factory Augsburg 公司通過(guò)海運(yùn)只需一到兩天就能將其火箭運(yùn)送到 SaxaVord 航天港,而橫渡大西洋則可能花費(fèi)一到兩周的時(shí)間。”
與此同時(shí),歐洲發(fā)射場(chǎng)的獨(dú)門絕技在于“走北線”,對(duì)進(jìn)入特定軌道非常有用。傳統(tǒng)上,許多衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)地都在靠近赤道的地方,比如佛羅里達(dá)州的卡納維拉爾角航天港,如上文所述,這樣的好處是可以利用地球自轉(zhuǎn)帶來(lái)的額外推力,不僅發(fā)射衛(wèi)星,載人飛船也從這些地方發(fā)射,以到達(dá)距離地球表面大約 400 公里近地軌道上的空間站。
從歐洲發(fā)射,衛(wèi)星可以向北飛越北冰洋進(jìn)入極地軌道,這使得成像衛(wèi)星能夠觀測(cè)到整個(gè)地球在其下方旋轉(zhuǎn),就像給地球做全身 CT 掃描。
Jonathan McDowell 指出,“越來(lái)越多的公司希望將衛(wèi)星送入太陽(yáng)同步軌道,這是一種特殊的極地軌道,在這種軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星可以一直處于陽(yáng)光照射之下,顯然這對(duì)于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的飛行器來(lái)說(shuō)非常有利。”他說(shuō)道,“歐洲北部的高緯度發(fā)射場(chǎng)地離這些軌道入口更近,這種地理優(yōu)勢(shì)可不是赤道發(fā)射場(chǎng)所能比的。”
歐洲航天的終極目標(biāo)
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,歐洲航天人的終極夢(mèng)想是打造屬于自己的“獵鷹 9 號(hào)”級(jí)別的大型運(yùn)載火箭。
“我們希望通過(guò)歐洲航天局發(fā)起的‘歐洲發(fā)射挑戰(zhàn)賽’(European Launcher Challenge)開(kāi)發(fā)更大的運(yùn)載工具,目標(biāo)是造出能對(duì)標(biāo) SpaceX 的大火箭。”Jonas Kellner 說(shuō)道。
這場(chǎng)太空界的“歐洲杯”,有望孵化出下一代重型運(yùn)載工具。對(duì)此,歐洲航天局商業(yè)航天運(yùn)輸項(xiàng)目經(jīng)理 Thilo Kranz 聲稱,也許歐洲甚至可以考慮有朝一日用更大型的火箭將人類送入太空。“如果有私營(yíng)公司能搞定載人飛船,歐洲人就能用自己的火箭送宇航員上天了。我們目前正在研究這個(gè)問(wèn)題。”他說(shuō)道。
與此同時(shí),歐洲航天局的另一個(gè)名為“Themis”的項(xiàng)目也正在著手開(kāi)發(fā)火箭回收技術(shù)。要知道,這正是 SpaceX 的“獵鷹 9 號(hào)”的關(guān)鍵創(chuàng)新,火箭的重復(fù)使用能夠大幅降低發(fā)射成本。
現(xiàn)階段,包括 Rocket Factory Augsburg 和 MaiaSpace 等在內(nèi)的公司都在研究火箭回收技術(shù),以 Rocket Factory Augsburg 為例,該公司正計(jì)劃使用降落傘將其火箭的第一級(jí)降落在海上并進(jìn)行回收。
“一旦你達(dá)到類似‘獵鷹 9 號(hào)’這樣的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的規(guī)模,火箭重復(fù)使用是至關(guān)重要的。”Jonathan McDowell 表示,“所以說(shuō),現(xiàn)在明擺著的一個(gè)事實(shí)就是:不會(huì)回收火箭就等于燒錢并輸?shù)舾?jìng)賽。”他直言。
歐洲的最終目標(biāo)是建立一個(gè)主權(quán)火箭產(chǎn)業(yè),以減少對(duì)美國(guó)的依賴。實(shí)際上,歐洲已經(jīng)在其他方面展示了其擺脫美國(guó)的能力,現(xiàn)在歐洲運(yùn)營(yíng)著自己的基于衛(wèi)星的 GPS 替代系統(tǒng) —— 伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),其精度可達(dá)到美國(guó)同類產(chǎn)品的四倍。
以 Isar Aerospace 為代表的這些商業(yè)新秀,或許就是未來(lái)歐洲版的 SpaceX 雛形,也是歐洲商用火箭能夠擺脫美國(guó)依賴的希望。從導(dǎo)航系統(tǒng)到運(yùn)載火箭,歐洲正在搭建完整的太空產(chǎn)業(yè)鏈,這場(chǎng)“去美國(guó)化”的運(yùn)動(dòng)或許將重塑未來(lái)全球太空格局。
“這就好比出門不能只認(rèn)一條路,上太空亦是如此,需要有多個(gè)備用方案,發(fā)射火箭的方式越多就越保險(xiǎn),比如多個(gè)發(fā)射基地、多種火箭型號(hào),我們擁有的選擇越多,靈活度也就越高。”Thilo Kranz 總結(jié)道。
https://www.technologyreview.com/2025/03/20/1113582/europe-is-finally-getting-serious-about-commercial-rockets/
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