[科普中國(guó)]-歐洲航天局

歷史組織構(gòu)建史

第二次世界大戰(zhàn)后，許多歐洲科學(xué)家離開(kāi)西歐到美國(guó)工作。雖然上世紀(jì)50年代的繁榮使得西歐國(guó)家能夠投資太空領(lǐng)域的研究，西歐科學(xué)家發(fā)現(xiàn)單個(gè)的國(guó)家項(xiàng)目將不能與兩個(gè)超級(jí)大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)。1958，在“旅行者號(hào)”發(fā)射后僅一個(gè)月，Edoardo Amaldi2和Pierre Auger3，當(dāng)時(shí)的西歐科學(xué)界最突出的兩個(gè)成員，開(kāi)會(huì)討論成立一個(gè)共同的西方歐洲空間局，出席會(huì)議的代表來(lái)自八個(gè)國(guó)家。

西歐國(guó)家決定設(shè)立兩個(gè)不同的機(jī)構(gòu)，一個(gè)關(guān)注發(fā)展發(fā)射系統(tǒng)，ELDO（歐洲發(fā)射發(fā)展組織），和歐洲航天局的前身，ESRO（歐洲太空研究組織）。后者成立于1964年3月20日。從1968到1972，ESRO發(fā)射了七顆研究衛(wèi)星。

1975年，ESRO與ELDO合并，成立了現(xiàn)在的歐洲航天局。4當(dāng)時(shí)有10個(gè)創(chuàng)始成員國(guó)：比利時(shí)、丹麥、法國(guó)、德國(guó)、意大利、荷蘭、西班牙、瑞典、瑞士和英國(guó)。1975年，歐洲航天局完成了它的第一個(gè)重大科技任務(wù)，COS-B，一個(gè)監(jiān)測(cè)宇宙中伽瑪射線輻射的太空探測(cè)器。

歐洲航天局加入了美國(guó)航天局的IUE項(xiàng)目，于1978年發(fā)射世界第一架高軌望遠(yuǎn)鏡，并成功運(yùn)營(yíng)了18年。之后又完成了許多成功的地球軌道項(xiàng)目，并在1986年開(kāi)始了第一次深空任務(wù)Giotto，研究彗星Halley和Grigg–Skjellerup5。著名的測(cè)繪任務(wù)，Hipparcos，是在1989年完成的6。而在20世紀(jì)90年代，太陽(yáng)和太陽(yáng)風(fēng)層探測(cè)器，Ulysses和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡都是和美國(guó)航天局共同完成的。最近與美國(guó)航天局合作的科學(xué)任務(wù)包括Cassini–Huygens號(hào)探測(cè)器。

火箭應(yīng)用史阿里亞娜火箭

歐洲航天局成立伊始，它就把發(fā)展火箭技術(shù)當(dāng)作首要目標(biāo)，為此由11個(gè)國(guó)家參與組建，成立了阿里亞娜空間公司。

它最早的型號(hào)是阿里亞娜1型火箭，這種火箭能將1.85噸的有效載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道，或?qū)?.5噸有效載荷送入軌道高度為790公里的太陽(yáng)同步圓軌道。

現(xiàn)在阿里亞娜火箭已經(jīng)過(guò)渡到5型家族時(shí)代，它是被廣泛使用的型號(hào)。阿里亞娜5型火箭是歐洲航天局為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，大力改進(jìn)開(kāi)發(fā)的火箭品種，跟上幾個(gè)型號(hào)的發(fā)展歷程近似，阿麗亞娜5型火箭也走過(guò)了一段曲折不平的道路。

1996年6月4日，首次鑒定發(fā)射因火箭導(dǎo)航電腦系統(tǒng)發(fā)生故障而失??；1997年10月30日，第二次鑒定發(fā)射又因火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提前關(guān)閉致使兩顆模擬衛(wèi)星未能進(jìn)入預(yù)定軌道；2001年7月12日，第10枚阿麗亞娜5型火箭在發(fā)射時(shí)，火箭最高級(jí)推進(jìn)器提前熄火，導(dǎo)致兩顆衛(wèi)星沒(méi)能送入預(yù)定軌道。直到2002年3月1日，第11枚阿麗亞娜5型火箭的發(fā)射才取得了成功。

研制“織女星”火箭

在2005年以前，歐洲航天局就意識(shí)到，他們需要一種發(fā)射推力不高的火箭，這種火箭應(yīng)該是阿里亞娜火箭的小弟弟，它已被列入研發(fā)日程，但是這種火箭卻不從屬于阿里亞娜家族，這種火箭的名字叫做“織女星”。

“織女星”火箭具有較小的推力，它全長(zhǎng)30米，直徑3米，發(fā)射重量為130噸?？椗沁\(yùn)載火箭將由4個(gè)推進(jìn)級(jí)組成，包括3個(gè)固體推進(jìn)級(jí)和1個(gè)可重新點(diǎn)火的液體推進(jìn)級(jí)。按照最早的設(shè)計(jì)思路，它主要用于發(fā)射小質(zhì)量的地球觀測(cè)衛(wèi)星和各種科研衛(wèi)星。該火箭可以將1.5噸的有效載荷送入距地高700公里的極地軌道，或?qū)?.2噸的有效載荷送入距地高1200公里的太陽(yáng)同步軌道。

歐洲航天局認(rèn)為，“織女星”火箭的整體性能優(yōu)于同類型火箭，并計(jì)劃于2007年進(jìn)行首次發(fā)射。

與俄羅斯共同研發(fā)新型聯(lián)盟火箭

2005年年初，歐洲航天局與俄羅斯一同簽署了有關(guān)聯(lián)合研制火箭的協(xié)議，按照協(xié)議，雙方要成果共享，研制“聯(lián)盟－CT”新型火箭，這種火箭在俄羅斯“聯(lián)盟”火箭的基礎(chǔ)上改造而成，是一種中型火箭。雙方共同研制，共同經(jīng)營(yíng)，并將利用這種新型火箭在庫(kù)魯航天中心承攬商業(yè)發(fā)射業(yè)務(wù)。

2002年來(lái)，歐洲航天局大大加快了太空開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，“惠更斯”著陸土衛(wèi)六，“智慧一號(hào)”飛向月球，“火星快車”環(huán)繞火星運(yùn)行，歐洲航天局似乎取得了輝煌的成就，但它的火箭技術(shù)嚴(yán)重制約了航天技術(shù)的發(fā)展，這就需要在火箭研發(fā)上繼續(xù)開(kāi)拓。經(jīng)歷了阿里亞娜火箭研制的困惑，歐洲航天局認(rèn)識(shí)到，依靠自己的能力開(kāi)發(fā)火箭，需要花費(fèi)的代價(jià)實(shí)在是太高了，開(kāi)展國(guó)家合作，將成為今后歐洲航天局發(fā)展火箭技術(shù)的主要手段。

機(jī)構(gòu)總部設(shè)在巴黎的總部，政治決定在此作出；

技術(shù)研究中心設(shè)在荷蘭諾德韋克（Noordwijk）的歐洲航天研究和技術(shù)中心，它是歐空局的主要技術(shù)機(jī)構(gòu)，大多數(shù)項(xiàng)目小組以及空間科學(xué)部和技術(shù)研究和支助工程師在此工作。歐洲航天研究和技術(shù)中心還提供有關(guān)的試驗(yàn)設(shè)施；

操作監(jiān)控中心設(shè)在德國(guó)達(dá)姆施塔特（Darmstadt）的歐洲航天空間操作中心，它負(fù)責(zé)所有衛(wèi)星操作以及相應(yīng)的地面設(shè)施和通信網(wǎng)絡(luò)；

研究所設(shè)在意大利弗拉斯卡蒂（Frascati）的歐洲航天研究所，它的主要任務(wù)是利用來(lái)自空間的地球觀測(cè)數(shù)據(jù)；

航天員中心設(shè)在德國(guó)科?。–ologne）的歐洲航天員中心，它協(xié)調(diào)所有歐洲航天員活動(dòng)，包括未來(lái)歐洲航天員的培訓(xùn)；

天文中心設(shè)在西班牙馬德里（Madrid）的歐洲空間天文中心。7

任務(wù)重要項(xiàng)目伽利略定位系統(tǒng)（Galileo positioning system）：計(jì)劃中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。8

火星快車號(hào)（Mars Express）：火星探測(cè)器。9

羅塞塔號(hào)彗星探測(cè)器（Rosetta space probe）：2004年發(fā)射的彗星探測(cè)器。10

哥倫布軌道設(shè)備（Columbus orbital facility）： 國(guó)際空間站的一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。11

ATV ：即自動(dòng)轉(zhuǎn)移航天器（Automated Transfer vehicle），一種可與國(guó)際空間站的進(jìn)步號(hào)太空船（Progress spacecraft）相比的太空貨船。12

Hipparcos：空間的天體測(cè)定任務(wù)13

Smart 1 ：全稱是“用于先進(jìn)技術(shù)研究的小型任務(wù)1號(hào)”，歐洲航天局的第一個(gè)月球探測(cè)器，2003年9月27日發(fā)射，肩負(fù)歐洲航天局首次探測(cè)月球的重要任務(wù)，并測(cè)試其裝備的太陽(yáng)能離子發(fā)動(dòng)機(jī)。14

金星快車：金星探測(cè)衛(wèi)星，2006年4月11日發(fā)射15

歐空局用暗物攝影機(jī)和太陽(yáng)電池陣列參加了美國(guó)航天局哈勃空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目。

開(kāi)發(fā)中的主要項(xiàng)目有：X射線多鏡頭飛行任務(wù)，于1999年發(fā)射；Cluster-2，它于2000年由聯(lián)盟號(hào)火箭發(fā)射16；國(guó)際伽馬射線實(shí)驗(yàn)室，于2001年由質(zhì)子號(hào)火箭發(fā)射；Rosetta，這是一次與慧星匯合和進(jìn)行實(shí)地臭氧分析的飛行任務(wù)，于2003年發(fā)射；遠(yuǎn)紅外空間望遠(yuǎn)鏡FIRST，于2005-2006年發(fā)射。

處理地球科學(xué)領(lǐng)域歐空局向幾內(nèi)亞海灣上空的地球同步軌道發(fā)射了六顆第一代Meteosat衛(wèi)星航天器，自1997年年底以來(lái)提供了連續(xù)的氣象數(shù)據(jù)。這個(gè)系列中的最后一顆衛(wèi)星，即1997年9月3晶在庫(kù)魯由阿麗亞那發(fā)射的Meteosat-7，將使其覆蓋期延長(zhǎng)到正在與歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織合作研制的第二代Meteosat衛(wèi)星第一個(gè)航天器能夠在2000年之后提供地球靜止數(shù)據(jù)為止。

ENVISAT飛行任務(wù)處理地球科學(xué)領(lǐng)域中的一系列問(wèn)題，從氣候和環(huán)境、化學(xué)、海洋學(xué)和冰川學(xué)到人類活動(dòng)（陸地改造過(guò)程、沿海改造過(guò)程以及大氣和海洋污染）的影響和監(jiān)測(cè)意外自然事件（例如水災(zāi)和火山爆發(fā)）。17歐空局正在與歐洲的地球觀測(cè)主要參與者，例如歐洲聯(lián)盟委員會(huì)、歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織、用戶和產(chǎn)業(yè)界的代表密切合作，為未來(lái)的歐空局地球觀測(cè)方案制定戰(zhàn)略建議。在世界這一級(jí)，歐空局打算繼續(xù)加強(qiáng)特別是與中國(guó)、印度、日本、俄羅斯聯(lián)邦和美國(guó)的聯(lián)系。

業(yè)務(wù)衛(wèi)星歐空局研制了兩個(gè)系列的業(yè)務(wù)衛(wèi)星：租給歐洲通信衛(wèi)星組織的歐洲通信衛(wèi)星和租給國(guó)際流動(dòng)衛(wèi)星組織（前稱國(guó)際海事衛(wèi)星組織）的海洋通信衛(wèi)星。1989年歐空局還發(fā)射了奧林匹斯試驗(yàn)通信衛(wèi)星來(lái)演示通信和廣播中的新用途。18

在衛(wèi)星導(dǎo)航方面，歐空局正在與歐洲聯(lián)盟委員會(huì)和Eurocontrol密切協(xié)作研制EGNOS，這是一個(gè)將補(bǔ)充現(xiàn)有的全球定位系統(tǒng)和全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的歐洲衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。19

發(fā)射裝置阿麗亞娜發(fā)射裝置為歐洲提供了一個(gè)進(jìn)入空間的獨(dú)立途徑，而這是歐洲全面戰(zhàn)略中的一項(xiàng)主要目標(biāo)，此外還包括由歐洲提供衛(wèi)星、地面站、高技術(shù)服務(wù)和其他應(yīng)用。20此外，阿麗亞娜運(yùn)載裝置從其商業(yè)額來(lái)說(shuō)已經(jīng)成了歐洲最顯著的空間成就，并使歐洲在世界商業(yè)市場(chǎng)上占了約60%的份額。它在生產(chǎn)和發(fā)射活動(dòng)中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)惠益是各國(guó)政府在研制阿麗亞娜1-4系列中所作投資的三倍以上。

載人空間飛行和微重力歐空局通過(guò)Spacelab對(duì)美國(guó)的航天飛機(jī)方案作出了貢獻(xiàn)，這是一個(gè)可以進(jìn)行生命科學(xué)和材料學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)室。首先是通過(guò)Spacelab，并通過(guò)在和平號(hào)空間站與俄羅斯聯(lián)邦的聯(lián)合飛行任務(wù)（30天的歐洲和平號(hào)94和180天的歐洲和平號(hào)95飛行任務(wù)），歐洲的航天員和科學(xué)家得以進(jìn)入了外空。

國(guó)際合作歐洲航天局現(xiàn)有22個(gè)成員國(guó)，它們分別是法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、英國(guó)、比利時(shí)、丹麥、荷蘭、瑞典、瑞士、愛(ài)爾蘭、挪威、奧地利、芬蘭、葡萄牙、希臘、匈牙利、波蘭、羅馬尼亞、愛(ài)沙尼亞、盧森堡和捷克。21

羅馬尼亞于2011年1月簽署加入?yún)f(xié)議，成為第19個(gè)成員國(guó)。歐洲航天局于2012年9月與波蘭政府簽署協(xié)議，22加拿大通過(guò)協(xié)議參加歐洲航天局的一些合作項(xiàng)目，屬非成員國(guó)。

最重要和最持久的合作顯然是與美國(guó)航天局的合作。歐空局還參與了與俄羅斯和俄羅斯聯(lián)邦航天局的協(xié)作項(xiàng)目，例如1994-95年的歐洲和平號(hào)飛行。另外，已經(jīng)與日本建立起了重要而具體的合作關(guān)系，主要是在數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星和國(guó)際空間站硬件交換領(lǐng)域。

歐空局與新興空間國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家制訂和進(jìn)行了一些相互感興趣的項(xiàng)目，援助它們開(kāi)發(fā)自己的空間活動(dòng)。23歐空局還不定期地組織與空間應(yīng)用有關(guān)的區(qū)域培訓(xùn)班。

歐盟、歐洲航天局及其成員國(guó)致力于增加他們?cè)诨顒?dòng)和項(xiàng)目中的合作，以及協(xié)調(diào)他們各自在太空領(lǐng)域的角色。24歐空局與歐洲的其他國(guó)際組織密切協(xié)作，特別是與在空間活動(dòng)中日益活躍的歐盟和歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織在未來(lái)氣象方案方面的協(xié)作。此外，它注視著聯(lián)合國(guó)許多專門機(jī)構(gòu)的工作。聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)是歐空局的一個(gè)重要論壇，它在該委員會(huì)中具有觀察員地位。歐空局還與外層空間事務(wù)廳保持密切聯(lián)系；根據(jù)第二次聯(lián)合國(guó)探索及和平利用外層空間會(huì)議的一項(xiàng)建議，這兩個(gè)實(shí)體制訂了一個(gè)重要的培訓(xùn)和研究金方案。

2015年7月，歐洲航天局新任局長(zhǎng)約翰·迪特里?！ろf爾納提出全球合作建月球村。韋爾納為月球村設(shè)計(jì)的未來(lái)圖景是一個(gè)住著宇航員（包括俄羅斯和中國(guó)宇航員）的多國(guó)定居點(diǎn)。同去建立月球村還只是紙上談兵。沒(méi)有一個(gè)國(guó)家和機(jī)構(gòu)拿出了資金或是針對(duì)這一理念做出了具體規(guī)劃。但韋爾納表示，他之所以提出建立月球村，是為了鼓勵(lì)人們圍繞未來(lái)太空研究、探索和太空科技應(yīng)用等問(wèn)題進(jìn)行探討。25

新的戰(zhàn)略從表象上看，歐洲航天局太空探索的重點(diǎn)不是載人航天，而是深空探測(cè)。2004年發(fā)射的“羅塞塔”號(hào)26彗星探測(cè)器正在飛往“丘留莫夫—格拉西緬科”彗星的路上，2005年發(fā)射的“金星快車”傳回了金星極地的清晰圖片。水星探測(cè)器近幾年內(nèi)將啟程前往水星，歐洲航天局還計(jì)劃于2009年至2012年間發(fā)射兩顆GAIA衛(wèi)星，用于精確測(cè)量太空中十多億顆恒星的位置，了解銀河系的起源與歷史，于2013年前后發(fā)射“艾丁頓”衛(wèi)星，尋找遙遠(yuǎn)星系的小行星，于2010年后啟動(dòng)達(dá)爾文計(jì)劃，在距離地球幾光年之遙的太空探尋生命的蹤跡。

為了擺脫這種不利局面，歐洲航天局已制定了新的載人航天戰(zhàn)略，更加強(qiáng)調(diào)自主發(fā)展。2003年5月，歐洲航天局的14個(gè)成員國(guó)一致同意執(zhí)行2005年至2009年“保障歐洲進(jìn)入太空計(jì)劃”。同時(shí)，為推動(dòng)現(xiàn)有運(yùn)載火箭系統(tǒng)的中期發(fā)展和2010年前后新一代歐洲航天運(yùn)輸器的發(fā)展，歐洲航天局又提出了“未來(lái)運(yùn)輸器準(zhǔn)備計(jì)劃”、確定下一代技術(shù)需求的“歐洲航天技術(shù)主體計(jì)劃”。而在載人航天方面，歐洲航天局更確立了雄心勃勃的“極光”計(jì)劃，打算在2020年至2025年間將航天員送上月球，2030年至2035年間登陸火星。27

NASA合作ESA歐空局（ESA）將為美國(guó)宇航局未來(lái)“獵戶座”載人飛船提供推進(jìn)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的支持，也就是參與服務(wù)艙(service module)的建造。新飛船的服務(wù)艙將會(huì)基于歐洲現(xiàn)有貨運(yùn)飛船的設(shè)計(jì)。

美國(guó)宇航局副局長(zhǎng)Dan Dumbacher說(shuō)：“太空探索一直是國(guó)際合作的前沿領(lǐng)域。這次達(dá)成的新合作，標(biāo)志著我們和歐空局合作的進(jìn)一步加深，有助于加快深空探索的步伐。”

美國(guó)宇航局希望最終使用這個(gè)“鐘形”的獵戶座飛船把宇航員帶上小行星和火星。負(fù)責(zé)載人航天任務(wù)的主管Bill Gerstenmaier表示，在未來(lái)的航天活動(dòng)中，國(guó)際合作非常重要。

美國(guó)已經(jīng)制定了清晰的未來(lái)航天計(jì)劃。不管未來(lái)的飛行目的地如何，關(guān)于“獵戶座”飛船最基本的設(shè)計(jì)要求基本成形。前宇航員Thomas Reiter表示，第一批“獵戶座”飛船的宇航員包括歐洲人應(yīng)該在情理之中。

美國(guó)宇航局的這個(gè)決定，表示他們非常相信歐空局的能力。對(duì)于歐空局來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)非常好的發(fā)展契機(jī)。

“獵戶座”飛船起初作為美國(guó)宇航局“星座”計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃本打算在“后航天飛機(jī)”時(shí)代用于在月球上建立太空基地。奧巴馬總統(tǒng)上臺(tái)之后取消了星座計(jì)劃，但“獵戶座”飛船的研發(fā)保存了下來(lái)。該飛船計(jì)劃于2017年第一次無(wú)人試射，2021年第一次載人飛行。28

在成就上，NASA取得的無(wú)疑是高于ESA，各方面成型產(chǎn)品，ESA還有許多要向NASA學(xué)習(xí)和借鑒的。