1、.：.；1美國1.1出臺“太空探求新想象2004 年1 月15 日, 美國總統布什宣布了“太空探求新想象, 稱美國要實現探求太空的3 個新目的: 在2021 年前完成“國際空間站 ( ISS) 的建立; 在2021 年前研制和實驗“乘員探求飛行器 (CEV) ,并在2021 年前完成初次載人義務; 在2020 年前重返月球, 作為更長久太空探求方案的跳板。為了呼應這一想象, 美國航空航天局(NASA) 于2004 年1 月15 日宣布對其管理機構進展部分重組, 設立了探測系統辦公室(擔任CEV 以及新型推進技術等工程的研討和開發任務) , 并將航空與航天技術的管理分別。此外, NASA 還調整

2、了部分航天工程以順應新預算, 其中涉及可反復運用飛行器的內容包括:逐漸停頓或轉移“軌道空間飛機(OSP) 方案、下一代發射技術(N GL T)方案和開發RLV 技術方案的資金; 為CEV工程提供4128 億美圓的經費。取消RS - 84 可反復運用火箭發動機和X - 43C 高超聲速飛行驗證兩個研討工程; 推遲X - 37 軌道飛行器的研制工程。2005 年為航天飛機和ISS 工程提供43 億美圓的資金, 其中2 億美圓用于航天飛機的復飛; 2007 年前投資618 億美圓用于改良航天飛機。2005 年9 月19 日, NASA 正式表態,將耗資1040 億美圓于2021 年重返月球。CEV

3、將作為月球探測系統的中心組成部分。1.2公布新航天運輸政策2004 年12 月21 日, 布什總統為美國航天運輸方案和活動簽署、發布了新的國家政策, 該政策完全取代了1994 年公布的國家航天運輸政策以及1996 年公布的綜合航天運輸方案中的相關內容。新航天運輸政策的目的包括: 確保美國航天運輸可以提供可靠的、經濟上可承當的太空進入才干, 包括進入太空、太空轉移和從太空前往; 驗證有效地、快速進入和利用太空的初始才干, 即為了支持國家平安的需求, 在選定才干遇到不可預期的損失或降級時, 可以快速反響, 及時、有效地提供修正的才干或提供新才干; 開展使人類太空探求超越近地軌道的航天運輸才干, 使

4、其與2004 年1 月15 日公布的新想象一致; 繼續開展中心技術研發方案, 顯著提高下一代航天運輸系統進入太空、太空轉移和從太空前往的可靠性和反響才干, 逐漸降低本錢并盡快實現這種才干; 鼓勵和推進美國商業航天運輸業的開展, 加快實現國家平安和民用航天運輸目的, 提高工業部門的國際競爭力;支持和促進國內航天運輸的工業根底, 如發射系統、根底設備和人力資源, 順應美國政府目前所面臨的國家平安問題和民用需求。為了實現上述目的, 美國將采取以下措施: 確保進入太空。2021 年前應驗證滿足國家平安所需求的有效、快速進入和運用太空的初始才干。在“改良型一次性運用運載火箭 ( EELV) 方案的根底上

5、開展中、重型有效載荷的運載工具。空間探測方面。其重點是運用EELV 改良型來滿足空間探測的要求。航天運輸才干轉變方面。強調從進入太空轉變為進入并利用太空。大幅度提高下一代航天運輸系統的可靠性、反響才干并降低本錢, 同時開展自動交會與對接、部署才干、維修、在軌回收有效載荷及飛行器等太空運輸才干, 以順應航天運輸才干及空間導航才干的轉變。商業航天運輸方面。盡能夠購買美國商業領域提供的航天運輸產品和效力。航天運輸業和技術根底方面。運用美國制造的運載器發射美國政府的有效載荷。防止多余的彈道導彈分散并適當利用。多余的彈道導彈只能由美國政府保管、運用和銷毀, 利用彈道導彈發射有效載荷要經過嚴厲審查。1.3

6、航天飛機目前, 美國可運用的航天飛機包括奮進號、發現號和亞特蘭蒂斯號。由于哥倫比亞號航天飛機失事的影響以及航天飛機平安改良工程進展不如人意, NASA 多次推遲了航天飛機的發射時間, 最終發現號于北京時間2005 年7 月26 日重返太空。這次飛行實驗了3 種修補方法: 航天員進展太空行走,用填縫槍將灰狀資料注入航天飛機機翼前緣的裂痕中后抹平; 航天員進展太空行走, 將油漆狀液體熱防護資料涂抹在受損的隔熱瓦上; 航天員在機艙內將炭塞插入機翼前緣的縫隙中。出于平安方面的思索, 另外2 種修補技術暫不進展實驗。這2 種技術分別是:用填縫槍將微紅色粘性物質注入受損隔熱瓦內; 用絕緣資料填充裂痕后將耐

7、熱的柔性透明墊片施壓覆蓋在受損區域。航天飛機初次復飛暴顯露不少問題, 因此NASA 正在積極進展研討改良, 并方案在2006 年3 月以后進展第2 次復飛。1.4乘員探求飛行器(CEV)“太空探求新想象公布后, NASA 于2004 年2 月17 日宣布終止OSP 的研討, 并決議在OSP 和N GL T 方案的根底上研制CEV 。CEV 納入了“星座工程, 由新成立的探測系統辦公室擔任管理。估計總研制經費為150 億美圓, 其中未來5 年約為66 億美圓。CEV 的主要義務為: 將航天員送入近地軌道以外的太空, 并完成相應的探測和科學義務; 在航天飛機退役后承當向ISS 運送航天員的義務。因

8、此, 研制、實驗和運轉CEV 將成為NASA 未來1020 年的任務重點。2004 年, NASA 制定了CEV 的技術要求, 但是未確定CEV 的詳細設計方案, 其外形能夠采用類似“阿波羅太空艙外形的設計方案, 當然也不排除帶翼的能夠性。CEV 工程剛剛啟動時, 洛馬、諾格和軌道科學公司組成了結合小組, 繼共同競爭OSP 方案之后, 再次聯手競爭CEV 方案。波音公司也提出了本人的CEV 方案。后來參與CEV 競爭的結合小組有所變化。波音和諾格公司宣布協作競爭CEV 樣機的研制任務, 兩家公司方案輪番作為該工程的主承包商。而軌道科學公司也表示不會直接參與競標, 而是作為洛馬公司的子承包商來參

9、與競標。洛馬公司的CEV 隊伍成員包括美國空間聯盟、霍尼韋爾公司、軌道科學公司、漢密爾頓森斯特藍德公司( HamiltonSunst rand) 和歐洲航空航天防務公司( EADS) 的航天運輸公司。雖然結合小組發生變化, 但洛馬公司不斷按部就班地展開研制任務, 2004 年7 月該公司勝利進展了一系列下落實驗, 驗證了CEV 乘員艙前往地球所需的軟著陸技術。2004 年9 月, NASA 曾授予8 家公司價值300 萬美圓的CEV 前期研制的合同,并希望各競標商在2005 年年初拿出CEV 的研制方案。NASA 將從中選擇兩家承包商來研制CEV 樣機, 并在2021 年首飛。首飛后, NAS

10、A 將選出一家作為主承包商。2005 年3 月1 日, NASA 發布了CEV 的方案征求書(RFP) , 其截止日期為2005 年5月2 日, 方案確定時間為2005 年9 月。CEV 的制造合同完全經過競標的方式授出,執行階段從2005 年9 - 2021 年12 月。另外, CEV 將分階段進展研制。作為第1 階段合同的一部分, 承包商們將進展演示飛行驗證以降低2021 年初次進展載人飛行的風險, 并將于2021 年確定一個主承包商, 隨后第1 階段任務宣告終了。2005 年7 月12 日, NASA 正式將兩份CEV 合同授予了洛馬公司指點的結合小組以及諾格公司與波音公司組成的結合小組

11、,以支持將在2006 年7 月進展的CEV 工程系統評價。兩份合同為期8 個月, 每份合同價值2800 萬美圓。在合同期間, 承包商除了進展工程研制以支持CEV 系統評價外, 還將繼續開展NASA 下一代載人航天飛行器的設計任務。NASA 明確表示, 將在大推力、可靠性強的航天飛機推進部件根底上研制用于發射CEV 的新型發射系統。該發射系統包括兩種運載火箭。一種用于發射CEV 載人進入太空執行重返月球義務。該火箭由1 個航天飛機固體火箭助推器和1 個由航天飛機主發動機提供動力的第2 級組成, 近地軌道運載才干為25t 。另外一種運載火箭為不載人重型火箭, 由2 個較長的5 段式航天飛機固體火箭

12、助推器和5 臺航天飛機主發動機組成, 可以將125t 的有效載荷送入近地軌道,主要用于月球貨物運輸和火星探測。雖然這種運載火箭設計用于運輸貨物, 但改裝后也可用于運輸人員。NASA 的最終目的是利用新航天器抵達遙遠的火星, 但目前沒有確切的時間表。CEV 將取代方案于2021 年退役的航天飛機, 但這一時間不會早于2021 年, 最晚能夠到2021 年。1.5下一代發射技術(N GL T) 工程為了開展未來航天發射系統, NASA于2002 年成立了N GL T 工程辦公室。N GL T 工程分為推進技術、運載器相關技術以及系統分析與管理3 個主要部分。雖然新想象宣布逐漸停頓或者轉移OSP、N

13、 GL T和開發RLV 技術方案的資金, 但是除了RS - 84 和X - 43C 方案被取消外, 2004 年N GL T 工程并沒有遭到本質性的影響, 相反N GL T 推進工程和運載系統技術的驗證機工程均獲得了一定進展。1.5.1反作用控制系統(RCS) 推力器RCS 推力器的研制任務是由諾格公司航天技術部在2001 年獲得的N GL T 合同下進展的。2004 年3 月, 諾格公司勝利實驗了用于下一代RLV 的RCS 推力器。這種新型推力器由純鉑銥合金制成, 熄滅液氧和乙醇混合的無毒燃料, 不再需求陶瓷防護涂層。其平安性、可靠性大幅度提高, 本錢可以負擔得起。RCS 推力器脈沖性能和穩

14、態點火性能實驗證明, 該推力器的性能到達了技術要求。1.5.2綜合動力頭驗證( IPD) 方案IPD 是N GL T 推進技術七種方案之一。IPD 發動機采用了新資料以及靜壓軸承等先進的火箭推進技術, 可反復運用, 推力為1kN , 是美國第1 臺氫氧燃料、全流程和分級熄滅的可反復運用發動機。2004 年11 月, 波音公司洛克達因推進和動力分部的工程師們已開場為IPD 實驗做最后的預備任務, 并于2005 年4 月在斯坦尼斯航天中心完成了IPD 發動機的點火實驗。1.5.3X - 43AX - 43A 的第1 次飛行實驗失敗后,NASA 一方面成立了事故調查委員會, 對事故緣由提出了多項糾正

15、措施, 以降低未來試飛的風險, 另一方面積極著手預備第2 次和第3 次的飛行實驗。2004 年3 月28 日, NASA 勝利進展了X - 43A 的第2 次飛行實驗。B - 52 戰略轟炸機起飛1 個多小時后從空中發射了“飛馬座火箭, 翼展115m、長316m 的X - 43A實驗飛行器被運到了3015km 的高空, 之后X - 43A 超燃沖壓發動機點火與“飛馬座火箭分別, 以近8000km/ h 的速度飛行了22km 后墜入太平洋。X - 43A 的第2 次飛行實驗, 以約7Ma 發明了飛行速度的世界新紀錄。此次飛行實驗共破費了1185 億美圓, 主要目的是檢驗新型超燃沖壓發動機的技術性

16、能。實驗闡明, 以氫為燃料的發動機根本到達了方案要求, 進一步改良后有望到達10000km/ h 的速度。2004 年11 月16 日,X - 43A 進展了第3 次實驗飛行, 接近10Ma 的速度勝利驗證了吸氣式發動機的性能, 飛行速度的世界紀錄再次被改寫。實驗數據初步顯示, 超燃沖壓發動機以接近918Ma 的速度勝利飛行了177000km。X -43A 的飛行實驗推進了NASA 空間探測方案的開展, 同時也將推進商業航空技術的開展。1.5.4X - 43CX - 43C 工程于2001 年啟動, 估計投資115 億美圓, 方案繼續到2021 年。NASA 原方案在2003 - 2005 年

17、完成X -43C 的設計與建造, 并于2007 年進展飛行實驗。在X - 43A 第2 次飛行實驗的前幾天, 即2004 年3 月19 日, NASA 以與新太空政策關系不大為由取消了X - 43C 方案。方案取消時, 該工程已進入了概念設計階段, 其地面驗證發動機已于2003 年7 月勝利進展了地面實驗。1.5.5低溫復合資料貯箱技術根據N GL T 授予的合同, 諾格公司與馬歇爾航天飛行中心的工程師們圓滿完成了低溫復合資料貯箱的有關實驗。該實驗始于2003 年11 月, 2004 年8 月9 日終了, 歷時9 個月, 總耗資約為3000 萬美圓, 最終目的是研制用于單級入軌飛行器的大型復合

18、資料貯箱。實驗結果闡明: 新型復合資料低溫貯箱可以反復運用, 具有良好的構造, 可以接受燃料反復加注與模擬發射周期所帶來的機械力與熱應力, 可作為平安、可靠的液氫儲存容器。與普通的鋁資料貯箱相比, 該貯箱的質量也減輕了10 %25 % , 可以裝載更多的有效載荷。1.6“自主交會技術演示(DART) 實驗雖然OSP 方案被取消了, 但是作為OSP 的三個飛行驗證器之一的DART 方案仍在進展。NASA 原方案在2004 年11 月9日由改良后的“飛馬座火箭將DART 衛星發射升空, 在自主控制的形狀下追逐質量為48kg、1999 年發射的“多波束超視距通訊微小衛星 (MUBLCOM) 。接近近

19、地軌道時, DART 衛星與MUBLCOM 衛星的最近間隔 為5m。DART 衛星質量為36312kg ,長1183m , 義務耗資9500 萬美圓。該系統方案用在未來的載人飛行器上, 與空間站補給飛船或“月球2火星探測方案中的航天器進展對接。NASA 方案經過此工程掌握飛船在太空軌道上的自動對接技術。迄今為止, 美國不斷依托航天員人工操作實現飛船對接, 而俄羅斯多年之前就已掌握并運用了自動對接技術。此次實驗最終推遲到2005 年4 月16 日進展。然而DART 衛星在軌執行義務的過程中出現了異常。它在發射后勝利地進展了會合, 之后本該在間隔 目的衛星5m 的范圍內進展一些機動來檢驗對接技術,

20、 但是當機載計算機判別出衛星沒有足夠的推進劑以進展這些機動操作時, 就自動進入了休眠形狀, 提早終止了義務。NASA 成立了缺點調查委員會以確定DART 衛星異常的緣由。該方案的工程經理稱, DART 的部分技術曾經得到了驗證, 但不包括航天器自主交會的關鍵機動操作技術。1.7“快速反響小運載量可支付發射(RASCAL) 工程RASCAL 工程于2002 年3 月啟動, 旨在研制由高速飛行器投放的低本錢小型運載器。該工程由航天發射公司擔任, 按照方案, 一次性運用運載器由高速飛行器攜帶至60km 的高空后分別, 之后將小衛星送入預定軌道。RASCAL 估計可將質量為150kg的衛星送入近地軌道

21、, 并在24h 內發射升空, 發射費用為1 萬美圓/ 千克。RASCAL工程方案分2 個階段進展研制, 到目前為止, 第2 階段的設計研發任務曾經完成。2005 年2 月, 美國國防高級研討方案局(DARPA) 宣布取消該方案, 將任務重點轉向“兵力運用與外鄉發射 ( FAL2CON) 方案, 研發低本錢快速反響運載器。1.8“兵力運用與外鄉發射 ( FALCON)方案2004 年以前, NASA 不斷與美國空軍協作開展可反復運用飛行器的研制活動, 但2004 年以后, NASA 與空軍開場分道揚鑣,各自獨立進展相關研討。NASA 重點研制CEV , 而空軍那么著重開展“空間操作飛行器 ( S

22、OV) 和“空間機動飛行器 (SMV) , 這在美國空軍2003年11 月公布的“轉型飛行方案( TFP) 和2004 年11 月公布的新版TFP 中均有所體現。TFP 方案明確提出研制一種實時調用、具有空間運輸與作戰才干的SOV 和能在軌道上停留并可攜帶武器對地面目的實施攻擊的SMV。SOV 可反復運用, 能在各種彈道軌跡上飛行, 執行范圍廣泛的空間控制義務。SOV 在軍事上的作用非常突出, 它能在48h 內將SMV、“通用航空器 (CAV)或者普通載荷發射升空, 具有按需快速升空、高發射率、義務間隔時間短和類似飛機的操作等特點。詳細落實到研制方案上, DARPA 和美國空軍正在結合執行FA

23、LCON 方案, 旨在開發和驗證一整套技術, 使美國可以實現全球快速打擊的近、遠期目的, 同時驗證低本錢空間運輸才干。FALCON 方案的近期目的是研制出CAV 和“小型運載火箭(SLV) , 遠期目的是研制“超聲速巡航飛行器( HCV) 。2004 年, FALCON 方案第1 階段的義務曾經完成, 但方案研討結果尚未公布, 而第2 階段2 項義務的承包商也已根本選定。1.8.1第2 階段義務1 研制“小型運載火箭 (SLV)2004 年5 月, DARPA 公布了FAL2CON 方案第2 階段義務1 的招標要求。2004 年9 月中旬, DARPA 和美國空軍向4家研制SLV 樣機的公司提

24、供了資金: 空中發射公司約為1 萬美圓; 洛馬公司航天系統分部約為1169 萬美圓; 微宇(Micro2cosm) 公司約為1050 萬美圓; 空間探求技術公司約為800 萬美圓。根據合同, 每家公司將利用10 個月(階段2a) 來進展SLV 樣機的初步設計和研制任務。2005 年, DARPA 和空軍將從4家公司中選擇一個或多個, 進展SLV 的詳細設計和制造(階段2b) 任務。2007 年前,SLV 將發射小衛星以驗證其性能。合同規定, 空間探求技術公司擔任SLV 早期快速反響發射演示。DAPRA 之所以將合同授予該公司, 是由于其自行研制的“獵鷹 ( Falcon) 火箭在“作戰及時呼應

25、型太空實驗(ORSE) 方案中引起了DAPRA的留意。DAPRA 將其選為合同承包商, 要求該公司在研制Falcon 火箭的根底上為FALCON 方案的義務1 設計開發SLV。而Falcon 火箭本身并非FALCON 方案的組成部分, 也不是SLV 義務的研制成果, 只是二者在名字上恰巧重合。18.2第2 階段義務2 “高超聲速武器系統( HWS)2004 年8 月, DARPA 和美國空軍授予洛馬公司航天系統分部價值836 萬美圓的合同。在該合同的指點下, 洛馬公司航天系統分部、洛馬導彈和火控系統分部、航空噴氣公司、Pyrodyne 公司和阿連特技術系統公司GASL 分部將協作開展FALCO

26、N 方案第2 階段義務2 的樣機研制任務。義務2 的研制任務也分為2 個階段。第1 階段(階段2a) 為期6 個月, 主要完成HWS 的初步設計任務; 第2 階段(階段2b) 為期30 個月, 主要完成HWS 的詳細設計和制造, 并進展高超聲速技術驗證機的飛行實驗。在此階段, 洛馬公司將再獲得9707 萬美圓的合同。1.9其他研制活動1.9.1K-1K- 1 是基斯特勒宇航公司在研的垂直起飛、2 級入軌不載人完全可反復運用運載器。K- 1 全長為3619m , 直徑為617m , 起飛質量為38213t , 動力安裝采用俄羅斯設計的N K- 33/ 43 液氧/ 煤油發動機, 可反復運用100

27、 次。K-1 工程始于1993 年, 后成為NASA“空間發射倡議 ( SL I) 的資助工程。2004 年2 月初, 基斯特勒公司成為ISS貨運補給飛行器的獨一開發商, 獲得了21274 億美圓的經費, 其中11732 億美圓用于飛行驗證, 5420 萬美圓用于K- 1 初次發射前的研制活動。基斯特勒公司原來在SL I方案下爭取到的合同有效期是至2005 年年底, 期間NASA 將向基斯特勒公司購買K- 1自主對接驗證的飛行數據。1.9.2太空船- 1太空船- 1 屬于私人研制、運營的可反復運用運載器, 目的在于降低航天飛行的本錢, 讓普通人圓太空旅游之夢。太空船- 1 運用組合火箭發動機,

28、 同時運用液體和固體推進劑。2004 年9 月29日, 太空船- 1 首飛勝利。2004 年10 月4日, 太空船- 1 再次勝利飛行并順利返航,飛行高度到達114164km , 勝利獲得了“安薩里X 獎, 估計2020 年左右, 太空船- 1可以以10 萬美圓的價錢向游客提供私人太空旅游。2俄羅斯目前, 俄羅斯在載人航天器研制方面最受關注的, 莫過于能源科研消費航天中心在研的快船號。快船號長10m , 本身質量1315t , 可以搭載6 名航天員進入軌道或前往地球, 此外還能攜帶500700kg 的有效載荷往返于ISS。在發射過程中出現缺點時, 快船號可以快速脫離助推火箭。快船號可以依托本身

29、動力飛行1015天, 并可與空間站堅持一整年的對接形狀,充任乘員逃逸艙。快船號的著陸方式還未最終確定, 有翼著陸或者降落傘減速方式都在思索范圍之內。除了替代聯盟號飛船向空間站運送人員和貨物外, 快船號還能用來開發太空旅游工程或者進展深空探測。俄羅斯方案建造4 艘快船號, 每艘方案飛行25 次。初步計劃利用天頂號運載火箭將快船號送入近地軌道, 假設存在困難, 也能夠利用聯盟- 2 運載火箭或者新研制火箭來發射快船號, 研制新型火箭的本錢納入快號的累計本錢。快船號要在2021 年左右首飛需求大量資金, 因此俄羅斯希望歐洲可以參與快船號的研制。2005 年1 月19 日, 俄聯邦航天局局長與歐洲航天

30、局( ESA) 局長簽署了有關開發、制造并運用運載火箭的長期協作協議。該協議內容包括共同開發具有開展前景的運載火箭、可反復運用火箭發動機和航天貨運飛船樣機等。按照俄歐航天部門的協作想象, 方案在位于法屬圭亞那的庫魯航天中心建造聯盟號運載火箭的發射安裝以及相關的根底設備, 利用聯盟號運載火箭向世界航天市場提供發射效力, 其中包括發射快船號。上述協議的簽署為俄歐真正開展協作、共同實施“聯盟2庫魯工程開了綠燈。3歐洲ESA 表示, 為了確保獨立進入太空,滿足政府的發射需求并在商業發射市場上占有一席之地, 歐洲方案在2020 年左右研制出下一代航天運輸系統。和現有運輸器相比, 下一代航天運輸系統具有本

31、錢更低、可靠性更高、順應性和可用性更強的優點。此外, 為了呼應非歐洲國家在航天領域的技術突破, 歐洲也要開展相應的技術才干。ESA 表示, 一次性運用方案和可反復運用方案都在歐洲下一代航天運輸系統思索范圍之內。在做出最終選擇之前, 將分3 個階段進展下一代航天運輸系統的研制。(1) 2004 - 2007 年: 選定RLV 方案,為實驗飛行器方案做預備; 降低一次性運用運載火箭( ELV) 的本錢。(2) 2007 - 2021 年: 經過地面驗證、飛行實驗和RLV 與ELV 的比較研討確定RLV 技術。(3) 2021 - 2021 年: 最后確定ESA 下一代運輸系統建議方案和最終義務要求。要實現上述目的, ESA 在運輸系統體系構造、推進技術、資料、空氣動力學、航空電子學和飛行實驗方面都將面臨嚴峻挑戰。即使如此, 歐洲各國仍舊自信心百倍、按部就班地展開各項研討任務。2004 年3 月