近日 ， 欧空局同泰雷兹·阿莱尼亚空间意大利公司和艾维欧公司正式签署了2亿美元的合同 ， 要求按2023年年中到年底发射的进度 ， 安排交付欧洲首架太空骑士无人航天飞机 。
按照计划 ， “太空骑士”的关键设计评审定于明年七八月份进行 ， 若一切顺利 ， 将由织女星C运载火箭发射升空 。 那么 ， “太空骑士”是一架什么样的飞行器 ， 欧空局极力打造的原因又是什么？
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“中国航天报”微信公号 图
造在欧洲 用在欧洲
“太空骑士”是一种小型重复使用轨道机动飞行器 ， 它不仅能为欧洲用户提供能量、控制、数据处理和遥测等服务 ， 还能满足载荷多样化的轨道高度和倾斜度需求 ， 用于开展微重力实验 ， 以及对地观测、科学、通信和机器人探索技术 。
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该飞行器由可重复使用再入舱、一次性使用服务舱和推进系统3部分组成 。 再入舱由泰阿空间公司负责制造 ， 采用升力体设计 ， 可重复使用6次 ， 能装载800公斤有效载荷 。
服务舱和推进系统由艾维欧公司负责制造 ， 该公司也是织女星C火箭的研制单位 。 服务舱可以延长留轨时间 ， 使“太空骑士”的在轨飞行时间超过2个月 ， 从而充当自由飞行轨道平台 ， 开展各式各样的任务 ， 其功能类似于美国空军的X-37B无人空天飞机 。
服务舱装有太阳能电池帆板 ， 在轨飞行时可为自己提供能量 。 织女星C火箭的AVUM+上面级同时也是“太空骑士”的推进系统 ， 可提供600瓦功率 ， 并为飞行器进入轨道时提供动力和方向操纵 。
除了上述两家公司外 ， 欧空局还与意大利空间通信公司和意大利航天局下属航空航天后勤技术工程公司签署了合同 ， 用于研制“太空骑士”的地面系统 。
根据设计 ， “太空骑士”安装在织女星C火箭的顶部 ， 连接到AVUM+上面级装置 ， 密封在火箭整流罩内 。 该飞行器在轨运行期间 ， 可以根据科学载荷的指向需求进行旋转 ， 调整姿态 。 如果进行对地观测 ， 飞行器可以倒置 ， 如果观测的目标在太空中 ， 还能侧向飞行 。
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当“太空骑士”完成任务后抛掉服务舱 ， 再入舱自行离轨 ， 调整角度重新进入大气层 ， 在完成减速后 ， 借助可控翼伞降落在地面 。 经过不超过6个月维护和翻修 ， 移除有效载荷并安装新设备后 ， 又可以再前往太空执行任务 。
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厚积薄发的空天飞机
“太空骑士”由欧空局“过渡性实验飞行器”发展而来 。 再向前则可以追溯到赫尔墨斯太空飞机 。 截至目前 ， 欧空局先后研制了“过渡性实验飞行器”和“太空骑士”两种无人航天飞行器 。
2003年 ， 欧空局各成员国共同制定了“未来运载器准备计划” 。 “过渡型试验飞行器”作为该计划中的一个技术验证平台被提出 ， 要求在一体化的系统级层面上 ， 通过飞行试验来验证关键技术性能 ， 培育能够提供高性能、高可靠和低成本的新技术能力 。
“过渡型试验飞行器”项目在2008年完成初步设计 ， 采用升力体构型 ， 由织女星火箭发射 。 欧空局和泰阿空间公司签署协议 ， 授权该公司负责飞行器的总体设计、研制和集成 ， 并领导一个由来自奥地利、比利时、法国、德国、爱尔兰、意大利、葡萄牙等欧洲主要工业集团和研究中心、大学组成的联合团队 。
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欧洲太空局的过渡性试验飞行器
可以说 ， “过渡型试验飞行器”充分体现了欧洲自主研制下一代可重复使用航天运输系统的决心和能力 。
“过渡型试验飞行器”在2015年由织女星火箭发射升空 。 该飞行器从概念提出到方案设计、工程研制、模拟试验和飞行试验 ， 走过了十几年时间 ， 飞行试验取得圆满成功 ， 发展和验证了新型飞行器从近地轨道自主控制到再入大气层所需的关键系统和技术 ， 为后来“太空骑士”的研制奠定了坚实基础 。
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2017年 ， 艾维欧公司和泰阿空间公司启动“太空骑手”的研制工作 。 该项目在2016年11月欧空局召开的“航天19+”部长会议上拿到了全额经费支持 。 10个欧空局成员国报名参与该项目 ， 并提供了充足的资金用于技术开发和项目研制 。
为保证“太空骑士”在2023年发射 ， 泰阿空间公司最大限度地使用了现有成熟技术 ， 以有限的风险和较低的成本来攻克关键技术 ， 以此保证按时发射升空 。
【飞行器|欧洲无人航天飞机“太空骑士”正式开建，2023年发射】拓展服务的未来新秀
根据后续计划 ， 欧空局将在2021年第一季度启动“太空骑士”首次飞行任务载荷遴选工作 ， 在当年七八月份开展关键设计评审 ， 在2023年年初开展鉴定评审 。 如果一切顺利 ， “太空骑士”将在2023年的第三季度由织女星C火箭从法属圭亚那的库鲁航天中心发射升空 。
随后 ， 该飞行器将在轨停留2个月 ， 并执行相关任务 ， 然后以水平状态软着陆地面 。 目前 ， 欧空局正在考虑的首飞任务着陆场有两个 ， 主着陆场位于法属圭亚那 ， 备选着陆场位于葡萄牙亚速尔群岛的圣玛丽亚岛 。
按照计划 ， “太空骑士”将开展多次验证飞行 ， 以验证飞行器包括在轨验证与鉴定、国防与安全应用 ， 以及商业用途等能力 。
据法国媒体报道 ， “太空骑士”在太空执行任务的时间可达数月 ， 应用前景包括作为一个无人轨道微重力研究实验室 ， 可用于微重力环境下的医药和生物科学试验 ， 开展制药和医学研究 ， 让有效载荷在微重力条件和太空环境下暴露更长时间；用于清除近地轨道上的太空垃圾和执行在轨维修任务 。
目前 ， 欧洲对“太空骑士”寄予厚望 ， 这是因为一直以来欧洲对航天计划的投资都非常谨慎 ， “太空骑士”计划却意外地大受支持 ， 并得到了充足的资金 ， 而且从“过渡型试验飞行器”开始 ， 欧洲对这一领域保持了长期的资金和研究投入 。
从目前来看 ， 在轨科学试验和新技术验证是一个新兴市场 ， 但商业市场规模尚不十分明确 ， 而国际空间站则为科研人员提供了这种机会 ， 分流一部分市场需求 ， 未来国际空间站和其他轨道器的商业化将依靠诸如“太空骑士”这类的飞行器来提供天地往返运输服务 。
（_原题欧洲无人航天飞机“太空骑士”正式开建）
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