2012年的歐洲航天活動

2012年，歐洲航天活動進展的很順利，成功進行了8次發射，居世界第四，并有幾個第一問世，例如，成功發射了首枚“織女星”（Vega）小型火箭，它與阿里安－5（Ariane－5）大型火箭和歐版“聯盟”中型火箭形成互補，填補了歐洲小型運載火箭的空白；法國首顆第4代“斯波特”（SPOT）資源衛星—斯波特－6入軌，它具有質量輕、壽命長和分辨率高的優點。

1 人造衛星

2月13日，歐洲用“織女星”火箭成功發射了9顆小衛星。其中的主要衛星是意大利航天局（ASI）研制的“激光相對論衛星”（LARES），質量為400kg，旨在通過計算激光收發時間來測量驗證廣義相對論中的“蘭斯－蒂林”效應。另一顆主要衛星是意大利博洛尼亞大學研制的母校衛星－1（ALMASat－1），質量為12.5kg，用于試驗新型民用地球觀測技術。另外7顆衛星是由歐洲大學提供的質量不超過1kg的皮衛星，它們大多是技術試驗衛星，如意大利都靈理工大學學生研制的“E-星”（E-Star），布加勒斯特大學學生研制的“巨人”（Goliat）衛星，匈牙利的匈牙利衛星－1（Ma Sat－1，設計壽命21天），波蘭華沙理工大學學生研制的波蘭華沙理工大學衛星－1（PWSat－1，波蘭首顆納衛星），法國蒙彼利埃大學研制的“雙極輻射測試應用大學衛星”（ROBUSTA，用于試驗暴露在惡劣太空輻射環境中的雙極晶體管電子元件），意大利的“聯合立方體衛星”（UinCubeSat，用于研究重力梯度），以及西班牙航空標準協會與比戈大學共同研制的西班牙“比戈大學衛星”（XaTcobeo），每顆衛星都將進行獨立的試驗。

首次升空的“織女星”是歐洲近20年來開發的第1枚小型火箭，用于發射政府和商用小型有效載荷。它高30m，最大直徑3m，發射質量為138t，起飛推力3040k N，由4級組成，其中前3級采用固體燃料，第4級為姿態與游標上面級模塊（AVUM），采用液體燃料，能多次點火?！翱椗恰笨蓪?00～2500kg的衛星送入多種軌道，如把1500kg的衛星送入距地高700km的極軌道，或將1200kg的衛星送入距地高1200km的太陽同步軌道。（詳情請看本刊2011年11期）

2月14日，歐洲衛星公司（SES）的SES－4通信衛星由俄羅斯質子－M火箭送上天。該衛星采用勞拉公司的LS－1300衛星平臺，功率為20k W，裝有52臺C頻段和72臺Ku頻段轉發器，設計壽命15年以上。它的C頻段區域波束為東半球的歐洲、非洲以及整個美洲提供服務，C頻段全球波束為移動和海事客戶提供支持；Ku頻段區域波束為歐洲、中東、西非以及南北美提供服務。由于其C及Ku頻段轉發器之間具有很強的信道轉換能力，所以可提升連接性。

5月9日，歐洲航天局（ESA）發表公報說，該機構運行10年的“環境衛星”（Envisat）正式“退休”。歐洲航天局于2012年4月8日已與這顆衛星失去聯系，之后一直試圖重新建立聯系未果，因此不得不宣布衛星退役。該衛星故障可能由2個原因造成：一是功率調節器失效，導致遙感勘測和遠程指令中斷；二是電路短路，導致安全模式開啟，但在重啟過程中出現異常。“環境衛星”于2002年由阿里安－5火箭發射，設計壽命5年，但由于它運行狀況良好，先后2次延長其服役期，并于2010年降低其運行軌道。歐洲航天局一度將其“退休”時間定在2013年，即新一代地球觀測衛星哨兵－1（Sentinel－1）發射后。“環境衛星”每天為世界各地約4000個科研項目提供有關地球大氣、陸地、海洋和冰川等方面的數據。為確保向用戶提供數據的連續性，改善環境管理，了解氣候變化的影響，發射新的“哨兵”系列地球觀測衛星已成為歐洲航天局的當務之急。該系列衛星是歐盟“全球環境與安全監測”（GMES）系統的重要組成部分，共包括5組衛星，總造價達17億歐元。

6月22日，德國銳邊飛行實驗－2（Shefex－2）航天器由巴西VS－40M火箭送上天。VS－40M火箭由德國航空航天中心（DLR）資助制造。銳邊飛行實驗－2由多個平面組成，整體形狀類似于有棱邊的子彈頭。與通常使用有弧度防熱瓦的航天器相比，它具有制造簡單、成本低廉等特點，用于測試超音速飛行和重返大氣層的新型熱保護模式和新型材料。銳邊飛行實驗－2升至大約180km高度后再以11倍音速，即約1.1×104km/h高速重返大氣層，整個飛行耗時10min。飛行期間，航天器上超過300個傳感器每秒將數千個壓力、溫度等測量信息傳回地面，并在重返大氣層時承受住了2500℃的高溫。2005年，德國的銳邊飛行實驗－1由巴西VS－30火箭發射。2016年，發射速度更快的銳邊飛行實驗－3將由巴西航空航天研究院與德國航空航天中心共同研制的VLM－1火箭發射。德國航空航天中心研制“銳邊飛行實驗”系列航天器的目標是發明一種能在失重狀態下長時間進行實驗，并最終毫發無損地返回地球的小型航天器。

德國銳邊飛行實驗－2航天器

7月22日，德國“在軌驗證”（OOV）計劃的首顆小衛星技術試驗臺－1（TET－1）由俄羅斯聯盟－FG火箭送上天。該小衛星搭載了11個試驗，包括太陽電池、導航設備、用于探測森林火災的相機、電信技術、航天器推進系統和計算機硬件等。它在520km高的軌道運行1年。太空環境與地球環境有很大的區別，包括溫度變化幅度大、微重力、宇宙射線等。衛星的組件、“國際空間站”和其他系統必須具備抵抗這些環境的能力，才能持續正常運轉。在太空中使用的技術必須具有可靠性，否則會引發較大的內在風險。技術試驗臺－1質量120kg，可搭載50kg的有效載荷，衛星尺寸如同手提箱。其衛星平臺是基于2001年德國航空航天中心發射的“雙光譜紅外探測器”（BIRD）研究衛星而建造的，但技術試驗臺－1的性能要比“雙光譜紅外探測器”高得多。

9月9日，法國斯波特－6資源衛星由印度“極軌衛星運載火箭”（PLSV）送上天。該衛星分辨率為1.5m，具有質量小、壽命長等優點，質量只有800kg，設計壽命是斯波特－5的2倍，雖然分辨率和幅寬與第3代“斯波特”一樣，但更加敏捷，能執行快速反應任務。第2顆第4代 “斯波特”衛星——斯波特－7預計在2014年發射。斯波特－6、7將補充昴宿星－1A、1B（Pleiades－1A、1B）的不足。2002年發射的斯波特－5已經超過設計壽命。斯波特－6、7將把“斯波特”對地觀測項目持續到2023年。（詳情請看本刊2012年第9期）

歐洲氣象業務衛星－B在軌飛行示意圖

9月17日，歐洲氣象業務衛星－B（MetOp－B）由俄羅斯聯盟－2.1a火箭送上天。該衛星由阿斯特留姆公司研制，質量4100kg，設計壽命5年，是歐洲3顆極軌氣象衛星中的第2顆，攜帶了美國的探測儀器，以及具備增強型氣象遙感和氣候遙感能力的新一代歐洲儀器，可獨立提供全球不間斷氣象及氣候數據，旨在為氣象預報和氣候監視提供更大范圍的測量。氣象業務衛星－A于2006年10月發射，氣象業務衛星－C預計于2017年發射。

10月12日，歐盟2顆第2批歐洲“伽利略-在軌驗證”（Galileo-IOV）衛星由聯盟－ST火箭送上天。這2顆名為“大衛”和“斯?！钡男l星與2011年10月21日發射的2顆第1批“伽利略-在軌驗證”幾乎一樣，它們組成一個迷你的衛星星座，可對“伽利略”全球衛星導航系統進行驗證。4顆衛星是滿足導航服務的最小數量，能驗證系統空間段是否可以滿足衛星導航定位驗證的最低要求，包括測量經度、緯度、高度及時間參數等，從而對“伽利略”全球衛星導航系統的性能進行評估。另外，用戶設備制造商可對“伽利略”導航系統接收機進行實時測試，無需使用模擬衛星信號。到2014年底，歐洲還將發射14顆“伽利略”導航衛星，為公眾提供服務?！百だ浴毙亲械钠溆?2顆衛星也將于2020年完成部署。由30顆衛星組成的“伽利略”星座的定位精度優于1m，比美國“全球定位系統”（GPS）的衛星數量多6顆，“全球定位系統”目前的精度為3～8m。

據歐洲航天局網站2012年12月4日報道，第2批歐洲“伽利略-在軌驗證”到達最終軌道位置后已向地面發送試驗導航信號。12月1日，第3顆“伽利略-在軌驗證”發送了第1組E1頻段的試驗導航信號。12月4日，該衛星使用E1、E5和E6這3個頻段進行了信號廣播。12月底，第4顆“伽利略-在軌驗證”開始發送試驗導航信號。第2批與2011年發射的第1批歐洲“伽利略-在軌驗證”處于同一高度，但不在同一軌道面上，以便實現最大的全球覆蓋。首批2顆衛星已經通過在軌試驗。

歐盟表示，“伽利略”將提供精確的衛星導航、交通道路管理、搜索和救援服務，而銀行交易安全和可靠的電力供應也有賴于衛星導航系統。歐盟估計，目前上述各領域的市場估值為1240億歐元，到2020年將達到2500億歐元。歐盟希望在“伽利略”投入使用后，為歐盟的國家、政府、企業、銀行乃至個人提供全方位、多領域的導航和傳輸管理服務。

12月1日，法國昴宿星－1B軍民兩用光學成像衛星由聯盟－ST火箭送上天。該衛星質量970kg，分辨率為0.5m（也有報0.7m）。它與2011年12月17日發射的昴宿星－1A在同一個軌道面內，相位成180°分布，每24h實現全球覆蓋1次。它的升空標志著由2顆“昴宿星”光學衛星和4顆“宇宙-地中海”（Cosmo-Skymed）雷達衛星組成的法意“光學和雷達聯合地球觀測系統”（ORFEO）全部建成。

裝在火箭整流罩內的2顆第2批“伽利略-在軌驗證”導航衛星

12月19日，歐洲用阿里安－5火箭成功發射了英國天網－5D（Skynet－5D）和墨西哥衛星－3（Mexsat－3或叫Bic entenario）。此次發射是阿里安－5火箭自2003年以來第53次成功發射，也是本年度圭亞那發射場進行的第10次發射（包括7次阿里安－5火箭發射，2次聯盟－ST火箭發射和歐洲“織女星”火箭首次發射）。天網－5D是阿斯特留姆公司為英國國防部建造的一顆抗干擾衛星，定點在赤道上空25°（E），用于為英國地面部隊、船只和飛機提供通信。該衛星將加強“天網”衛星星座的能力，并成為星座中應用最為廣泛的衛星，能向英國國防部和內閣提供完全超視距通信。它攜帶了X頻段雷達和特高頻通信有效載荷，大部分已知的賽博威脅都無法影響這些衛星通信。天網－5D的設計壽命15年，安裝了較大的燃料箱，使得運行人員能夠在需求變更時更高效地重新定位衛星。阿斯特留姆公司已與英國軍方簽署了一份2022年結束、價值60多億美元的天網－5項目合同。與“天網”星座中其他衛星一樣，天網－5D將向英國部隊和美國、澳大利亞等盟軍提供安全高速的話音和數據通信。墨西哥衛星－3是用“阿里安”火箭發射的第5顆墨西哥衛星，質量2934kg，采用美國軌道科學公司（OSC）的地球靜止星－2（GEOStar－2）衛星平臺建造，裝有12臺C頻段和12臺Ku頻段轉發器，定點在114.9°（W），用于為墨西哥和鄰近國家提供固定通信業務。波音公司正在為墨西哥建造2顆用于移動通信業務的衛星，該系統預計于2028年開始服務。

2 商業發射

5月16日，歐洲用阿里安－5火箭成功發射了2顆通信衛星。它們是日本SKY PERFECT JSAT公司的日本通信衛星－13（JCSAT－13）和越南郵政電信集團的越南衛星－2（VINASAT－2）。阿里安空間公司是全球大型衛星發射企業之一，該公司發射的衛星占全球現役商用衛星總數的50%以上。

7月5日，歐洲用阿里安－5火箭成功發射了2顆衛星。它們是美國回聲星通信公司的回聲星－17（Ec hostar－17）寬帶通信衛星和歐洲氣象衛星應用組織的第3顆“第2代氣象衛星”（MSG－3）。其中，回聲星－17采用勞拉公司的LS－1300衛星平臺，質量6100kg，設計壽命15年，用于向北美地區的個人、商業和政府用戶提供寬帶業務。第3顆“第2代氣象衛星”運行在地球靜止軌道，用于提供高清晰度的歐洲、非洲和北大西洋氣象圖，前2顆“第2代氣象衛星”分別于2002年和2005年升空。

8月2日，歐洲用阿里安－5火箭成功發射了2顆通信衛星。它們是英國阿萬蒂通信公司（AVANTI）的高適應性衛星－2（Hylas－2）和國際通信衛星公司的國際通信衛星－20（Intelsat－20）。高適應性衛星－2由美國軌道科學公司研制，采用星－2.4E（Star-2.4E）衛星平臺，質量約3.3kg，設計壽命超過15年，裝有24臺Ka頻段轉發器，可產生40個獨立波束，每個波束覆蓋不同固定區域，還有一個能夠直接指向任何地點的可控波束，用于向歐洲和中東地區的企業和政府用戶提供高速、低成本的數據通信服務。其改進的Ka頻段技術可實現從太空向光纖電纜無法到達的偏遠地區提供低成本寬帶。高適應性衛星－3預計2015年升空。國際通信衛星－20由美國勞拉公司制造，采用LS－1300系列衛星平臺，建造質量約6kg，設計壽命24年，裝有60臺Ku頻段、24臺C頻段和1臺Ka頻段轉發器，用于取代國際通信衛星－7、10，向歐洲、非洲、中東、俄羅斯和亞洲提供電視廣播、電話和數據傳輸等各類通信業務。

歐洲衛星公司的天體－2

9月28日，歐洲用阿里安－5火箭成功發射了2顆通信衛星。它們是歐洲衛星公司的天體－2F（Astra－2F）和印度空間研究組織（ISRO）的地球靜止軌道衛星－10（GSAT－10）。其中的天體－2F質量約為6t，采用阿斯特留姆公司的歐洲星－E3000（Eurostar－E3000）衛星平臺，裝有60臺Ku頻段和3臺Ka頻段轉發器，定點在28.2°（E），質量5968kg，設計壽命15年，用于為歐洲、中東和非洲的客戶提供衛星直播電視服務和下一代寬帶業務。

11月10日，歐洲用阿里安－5火箭成功發射了2顆通信衛星。它們是歐洲通信衛星－21 B（Eutelsat－21B）和巴西的星一－C3（Star One－C3）。歐洲通信衛星－21B由泰雷茲-阿萊尼亞公司制造，裝有40臺Ku頻段轉發器，質量大于5t，設計壽命超過15年，定點在21.5°（E），為歐洲、中東、北非、西非和中亞的企業與政府機構提供通信與數據傳輸服務。巴西的星一－C3由美國軌道科學公司制造，質量約3.2t，設計壽命超過15年，裝有28臺C頻段和16臺Ku頻段轉發器，為南美地區提供電視直播、電話和遠程通信業務。

3 載人航天

3月23日，歐洲用阿里安－5ES火箭成功發射了以意大利核物理學家阿瑪爾迪（Amaldi）命名的第3個自動轉移飛行器（ATV）。2008年3月，歐洲以法國科幻小說家凡爾納（Verne）名字命名的首個自動轉移飛行器升空；2011年2月，以德國數學家和天文學家開普勒（Kep ler）名字命名的第2個自動轉移飛行器升空。

“阿瑪爾迪”自動轉移飛行器與“國際空間站”交會示意圖

“阿瑪爾迪”由阿斯特留姆公司負責制造，裝有6.6t食物、設備、氧氣和燃料等物資，全長約10m，最大直徑4.5m，質量約19.7t。該飛行器裝備了高精度導航系統，高冗余度飛行軟件以及一個擁有獨立控制艙、推進艙和能源供應的全自動自監控碰撞規避系統，具有獨立的能量供給、控制以及推進能力。它攜帶的最重要的物品之一是能將尿液回收利用成飲用水的液態控制泵，空間站目前只有1臺這樣的設備，如果發生故障，航天員只能喝儲備的飲用水。這次發射是阿里安－5火箭的第61次發射。

3月28日，“阿瑪爾迪”在經過最后250m距離的校正后，使用激光導航和視頻遙感探測設備與“國際空間站”星辰號服務艙對接。除為“國際空間站”送去物資外，該飛行器還用于幫助空間站提升運行軌道，在必要時幫助其躲避太空垃圾。其體積為45m3的加壓艙可為空間站的航天員提供活動空間。

4月1日，“阿瑪爾迪”上的2臺主發動機進行了近7min的點火，將“國際空間站”軌道提升了1.7km；4月5日，“阿瑪爾迪”的2臺主發動機進行了近15min的點火，將“國際空間站”軌道提升了3.9km；5月4日，“阿瑪爾迪”的2臺主發動機進行了近20min21s的點火，以3m/s的速度將“國際空間站”軌道提升了5.26km。此次軌道提升后，“國際空間站”運行在近地點397.8km、遠地點401.13km的軌道上。8月15日，“阿瑪爾迪”提升“國際空間站”軌道失敗，因為發動機溫度升高而被提前終止工作，原計劃將空間站提升7.7km，使空間站位于414.42km的軌道，但實際上僅將空間站提升了5km。8月22日，“阿瑪爾迪”的2臺主發動機進行了近384s的點火，使空間站位于414.8km的軌道；同一天，“阿瑪爾迪”再次點火35min，使空間站位于420.6km的軌道，目的是為9月17日俄羅斯聯盟 TMA－04M載人飛船著陸和10月15日聯盟 TMA－06M飛船對接創造最佳條件。

9月25日，“阿瑪爾迪”擬脫離“國際空間站”，但由于空間站星辰號服務艙內的筆記本電腦與指令系統出現問題，使脫離計劃被取消。9月29日，“阿瑪爾迪”第2次嘗試與空間站脫離獲得成功，并于10月3日墜入大海。