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欧洲继续发展伽利略全球定位系统,欧洲航天活

日期:2019-09-24编辑作者:航空航天

据每日航天网站11月6日报道:伽利略全球定位系统的未来预算和计划将是本月14日-15日召开的欧空局部长会议及12月召开的欧盟交通委员会会议的主要议题。伽利略系统由30颗中地球轨道卫星组成,由全球地面控制网络和监控站提供支持。拥有gps接收器的用户通过其中3-4颗卫星发送的信号就可以确定自己在几米之内的位置。该系统的关键技术包括:星载时钟、信号发生器、功率放大器、天线、定时机构、系统仿真设施。目前,欧空局正在研制该系统的手持接收器。伽利略系统的第一阶段工作进展顺利。在第二阶段的工作中,将允许在中地球轨道卫星上对关键技术进行测试。欧空局和欧盟部长会议将有望进一步确认和批准伽利略全球定位系统计划的研制。

必赢亚州官网,世界航天发展中,欧盟始终保持了自己的步调,其航天成就主要体现于伽利略全球卫星定位系统与火星探测方面。在伽利略计划上,2005年12月28日发射的首颗伽利略卫星,标志着该计划已经获得实质性的进展;为了贯彻欧洲太空政策,全球环境与安全监控计划也有新的进展。深空探测中,除了已经进行的计划,又提出“宇宙设想2015-2025”计划。12月欧空局批准了96亿美元的2006-2008年度预算,以确保欧洲能够与其他处于领先地位的太空计划进行竞争。预算决定优先支持创建全球卫星网络,第二次发射一颗用于测量全球冰层的卫星,2011年前执行一次无人探索任务搜寻火星上生命的迹象。预算还增加了年度太空科学开支。在导弹发展上,康斯堡防务与航空航天公司6月在法国成功地进行“海上打击导弹”发射试验,完成了复杂的飞行,包括数次急转弯及高度、速度改变,最后命中目标。法国和英国亦已研制成功新型巡航导弹“斯卡普EG,并定购数百枚。年底,波兰与美国已开始洽谈“星战之子”反导防御系统事宜。欧空局在积极发展航天工业的同时,也在推行必赢亚州网址,航天技术转移计划。“技术转移计划”是欧空局1990年制定的,旨在充分利用欧空局项目获得的航天技术,开发其巨大潜能,将航天技术转移到其它部门,创造航天“两用产品”。2005年6月有报道说,在技术转移计划框架内,欧空局正在支持太阳能推进小组的工作,该小组计划对无污染飞机的可能性进行全面验证。欧空局的专门技术在很多关键技术领域起到作用,包括电池及太阳能电池、能量管理系统、超轻建筑材料、飞行员健康控制系统等。截至2005年4月,欧空局的技术转移计划已经取得部分显着成果。一、航天运输2005年,阿里安火箭共进行了五次发射。欧空局在航天运输计划方面,继续进行首个自动转移飞行器计划,并决定研发类似“快船”的航天器,同时确定优先研制本土运载火箭。动力方面,在美国对核动力犹豫不决时,欧空局官员则发出“欧洲需要太空核动力”的呼声:如果欧洲还想继续探索太阳系外部,就别无选择,必须研发核能卫星。虽然几个欧洲国家,特别是德国,有很强的反核情绪,并可能抵制任何研发辐射同位素热电发电机的举措,但这是当前向卫星提供动力,运用太阳电能以更远飞离太阳的首选方法。意大利航天局长支持一个宽泛的核能新形式研发项目,认为不仅可用于航天,还可以用于医疗科学和其它领域。尽管关系到核技术的事情十分敏感,但一些国家,包括英法,在军民用途上已经掌握了核技术。2005年5月,英国追星者工业公司公布新的“丘吉尔”-MK3液体火箭发动机。“丘吉尔”-MK3是追星者公司将要研发的最新型火箭发动机,该发动机可产生14.7万牛的推力,它将是英国政府30多年前废弃国家太空计划以来建造的最大发动机。“丘吉尔”MK3使用喷气A1航空燃料和低温液氧混合燃料,类似的推进剂组合曾用于阿波罗和飞往月球的土星V火箭。未来十年,新发动机将把追星者公司的下一代火箭从新墨西哥发射场送入太空。追星者公司的计划包括根据近期退役的英国“云雀”火箭的增强性能,开发可重复使用探空火箭,5月“云雀”火箭退役前在进行了最后一次发射。追星者公司新的探空火箭将为超低成本的卫星和太空旅行的发射铺平道路。欧洲的私人太空飞行也有新的进展,英国维珍公司表示私人太空飞行计划已经完成,并计划进行航线扩展。欧盟还在不断扩展与其它国家的合作。2005年1月,欧俄签署协议,允许俄罗斯使用欧空局的太空发射场,同时允许双方自由交换研发结果。欧空局将允许俄罗斯在其法属圭亚那的库鲁航天中心进行太空发射。运载火箭协议保证双方将共享新型运载火箭设计和燃料的信息。此份协议打开了新型运载火箭联合开发的大门。双方都正在研究开发新型可重复使用运载火箭和全新推进系统的备选方案。1、首个自动转移飞行器推迟发射自2004年夏天起,欧洲首个自动转移飞行器“儒勒·凡尔纳” 航天器就已经在荷兰的ESA研究和技术中心开始试验与总装。这艘19700千克的太空船的许多集成、部件检测和功能测试都已顺利完成。由于该项目技术复杂,且与NASA、俄罗斯航天局以及若干俄罗斯宇航公司进行密切合作,已经至使发射推迟了两年。但是2005年早些时候出现一些硬件故障,发射日期再次推迟到2007年。

7月11日,“伽利略”卫星导航系统的首批卫星合同已在欧空局的研究与技术中心签订。首批合同的目的是要制造两颗实验卫星,这两颗卫星是“伽利略”卫星导航系统在轨验证阶段的先驱,其中的一颗将于2005年下半年发射,以保住国际无线电通信联盟为“伽利略”卫星导航系统预留的频谱;信号最晚必须在2006年6月以前发送,以保住申请频谱时分配到的优先权。其中的一个合同金额为2790万欧元,被授予英国Surrey航天技术有限公司。Surrey航天技术有限公司将制造的这颗试验卫星发射质量为400千克,主要任务是从“伽利略”卫星导航系统将要使用的一个轨道上传输“伽利略”信号。该卫星还将试验包括铷原子钟和一个信号发生器在内的多种关键技术。此外,该卫星还将测量轨道的物理参数和未来“伽利略”星座将要运作的特殊环境。该卫星将成为欧洲送入中地球轨道的第一颗卫星。为了减少延迟、发射失败等危险,欧空局另外还与伽利略工业联盟签订了一个金额为7230万美元的合同,以再制造一颗卫星。“伽利略”卫星导航系统将由大约30颗卫星组成。伽利略工业联盟将制造的这颗卫星的发射质量为525千克,与将用于验证“伽利略”在轨系统的4颗卫星更加接近。该卫星的有效载荷与将构成整个系统的卫星的载荷相似,将用于验证将来要用到的全部技术。其自身也可用于系统验证阶段。这两颗卫星有望由营销“联盟”号火箭的Starsem公司发射。“伽利略”系统将建造大约30颗卫星,这30颗卫星将运作在3个高23 616千米、倾角56度的圆形中地球轨道之上。这一构型将提供全球覆盖。两个“伽利略”中心将在欧洲成立,一个负责控制卫星运作,一个负责管理导航系统。“伽利略”系统由欧空局和欧盟以50比50的比例共同资助,将成为一个完全的民用系统,将从2008年开始运作,将为欧洲乃至全世界的用户提供精确、安全的卫星定位服务。

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2、军事通信卫星2005年,“太阳神”-2A传回的第一批图像交给法国政府,推进了法国的卫星情报能力。该卫星2004年12月发射升空。10月13日 “阿里安”-5火箭从法属圭亚那发射升空,把一颗法国军用卫星Syracuse 3A送入轨道。Syracuse 3A旨在完善“太阳神”军事探测卫星系统,强化法国的军事通讯能力。2005年意大利也获得了"太阳神"-2间谍卫星使用权。5月,法国的蜂群微卫星星座开始运转。这种演示器以四颗微卫星为基础,在太空中编队飞行,旨在分析地面上专用于军事通信的许多频段下的电磁环境。2004年底发射。该计划使用最新的太空技术来满足微卫星对重量和大小的限制。这些技术包括三联点的砷化镓太阳能电池、锂离子电池、高集成的电子元件和光纤陀螺仪3、全球环境安全监控计划2005年初,欧空局宣布2005年预算额为29亿欧元,第一优先项目为“全球环境安全监控”计划。2005年10月,欧空局与欧委会联合研究中心在意大利签署了一份关于天基信息服务、访问及储备地球观测信息的协议,详细说明了欧空局与联合研究中心在加强合作利用地球观测数据支持欧盟信息服务方面各自的任务与责任。这个协议将促进欧空局与欧盟的合作,并确保“全球环境与安全监控”成为欧洲主要的信息管理与政策支持工具。加拿大与芬兰也参与了“全球环境与安全监测”计划中的北方观察行动。12月欧洲部长级会议上,批准了由欧盟与欧空局合作开展的“全球环境与安全监控”计划,从外层空间对地球的生态系统进行详细观测和分析。在2002年全球环境与安全监测计划会议中,欧空局曾详细地说明了为期5年、价值8300万欧元的旨在建立太空环境信息服务的“全球环境与安全监测”计划。该计划由欧空局和欧委会共同制定,其目的是更有效地开发卫星和其它环境监测系统的潜力,以满足终端用户的需求。对欧空局来说,GMES计划是GMES服务的核心,后者将支持监测环境重点、分析气候变化后果、管理重大自然资源、辅助区域开发以及人道主义援助等领域的GMES优先项目。在全球层面上,GMES将提供一些新的验证工具,这些工具将为精确地监测包括关于气候变化的京都协议以及安全与国际援助协议在内的国际协议的遵守情况服务。在欧盟区域层面上,GMES将提供客观的数据,以支持方方面面的各种政策,这些政策包括区域性发展、交通、农业和外交政策。与此同时,GMES将帮助地方政府查明一些问题,有助于降低风险,有利于将环境变化对局部人口造成的影响降低到最低限度。GMES是欧空局和欧盟制定的欧洲航天战略的基石。与伽利略全球卫星导航系统一样,GMES是实现统一的航天政策的关键。4、新型卫星•研制Alphabus卫星平台2005年6月20日报道,欧洲的阿卡特尔公司与EADS的Astrium公司获得合同,开始为欧空局和法国航天研究所建造价值2亿欧元的卫星平台。首颗大容量Alphabus卫星系列平台有望于2008年完成,并于2009年发射。Alphabus计划是2001年11月在爱丁堡成员国部长级会议上提出来的。在6月的“巴黎—布尔歇国际航空航天展览会”上,签署了这项欧洲下一代电信卫星新平台的研发合同。Alphabus公司将向欧洲提供满足极高功率卫星需求的可靠方案。该平台设计用于向电信卫星提供12~18kW的有效载荷功率。基于Alphabus 平台的卫星发射重量为6-8吨,是整流罩直径为5米的新一代火箭的最佳选择。该平台可以适用近200个高功率转发器及众多天线,具有很大的增长潜力。 战术光学卫星成功发射2005年10月27日,英国战术光学卫星几次延迟,终于从俄罗斯的普列谢茨克发射升空。TopSat是低成本、高性能微卫星, 2000年由英国国家航天中心和英国国防部联合投资。TopSat可提供2.5米分辨率的图像,成本仅为同等性能大型卫星的20%。TopSat可从事多种遥感应用,包括救灾、环境监测、作物管理、土地利用、边境控制与安全。TopSat系统还包括用于直接接收数据的RAPIDS系统——在野外使用的小型车载、低成本、圆盘式卫星天线。数据也能够由其他使用CCSDS通信标准的移动或固定地面站下载,数据下载可在几个小时内完成,提高了系统的通用性。5、激光通信• “大气动力学任务”阿拉丁首次试飞超过预想欧空局“大气动力学任务-风神”(The Atmospheric Dynamics Mission ,ADM-Aeolus)在2005年10月18日取得里程碑式成就,成功完成“阿拉丁”机载演示器首次试飞。试飞目的本是确保A2D与航行器的一致性,结果意外地证明了A2D可以接收到大气后向散射数据。“风神”任务将把一个创新型测风激光雷达“阿拉丁”送入太空,测量30千米以上地球大气的风速分布图。由于“风神”激光雷达使用了新技术,其精确设计以及信号数据处理技术需要在发射前使用A2D进行飞行试验。在验证了 “阿拉丁” 测量法后, 第二个机载测风激光雷达将在同样大气体积中进行比较测量。“风神”激光雷达在2008年发射之前,要进行大量的地基与机载试验。下一步的地基测量预计于2006年春季进行,以比较A2D与常规测风技术及其它多普勒效应测风激光雷达的测量法。 欧日卫星成功实现首次双向激光链路通信欧空局Artemis卫星与日本Kirari卫星(正式名称为“光学轨道见通信工程试验卫星”OICETS)于2005年12月9日实现了首次双向光学链路通信。据称,这是全球首次实现卫星之间的双向激光通信。光学技术用于数据中继具有几种优点,包括提供高数据率的能力、低功率终端、实现安全且抗干扰的通信。地球观测、电信业务、科学应用及太空运行能够真正地受益于这种数据传输的新方法。Artemis卫星运行在36,000千米高的静地轨道上,Kirari卫星运行在610千米高的低地球轨道上。瞄准并维持两颗卫星之间的激光通信并不容易,因为它们相距45000千米,并且以每秒几千米的相对速度运动。两颗卫星之间的光学链路试验将持续到2006年。欧空局先进中继及技术任务携带的有效载荷,用于演示并促进先进技术及服务,特别是数据中继、陆地通信及导航。Artemis于2001年7月12日由“阿里安”-5火箭发射升空,但由于火箭故障未能进入静地轨道。经过电推进对轨道进行调整,Artemis于2003年1月31日成功进入静地轨道。自2003年4月份运行以来,Artemis已经使用微波链路为Envisat卫星提供了可操作的数据中继服务。目前,Envisat卫星超过2/3的科学数据获取依靠Aretmis卫星。Kirari是第二颗与Artemis实现激光通信的卫星,世界上首次与Artemis卫星实现激光通信的是SPOT-4卫星,该次试验于2001年11月在SILEX计划的框架下完成。SILEX全称为半导体卫星链接试验,由EADS-Astrium公司作为主承包商研制,也是在由Artemis项目的资助之下完成的,使用直接检波原理运行在800纳米波长下。

Asolant 试验概念图

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3月2日俄罗斯“进步号M-52”货运飞船与空间站对接后,为 “儒勒•凡尔纳”抵达空间站以及欧空局宇航员飞行任务做了进一步的准备工作。“进步号”货运飞船搭载了一个欧洲制造的通信系统,该系统将在2006年ATV与空间站对接时使用。“接近通信设备”将提供ATV与国际空间站对接前的最后30千米S波段的数据通信。该设备是由两个完全冗余的通信系统组成,两名在俄罗斯实验室工作的宇航员将其安置在与ATV对接的“Zvezda”模块上。全套系统在四月初进行试验。PCE将把从国际空间站上全球定位系统中获得的定位数据传输到ATV,由此ATV就可以知道其相对于空间站的位置。“进步号”也搭载了将在空间站上进行的七次试验所需的科学仪器。“儒勒·凡尔纳”的下一次挑战是,在2006年进行软件与硬件的全面交互作用测试。2、试验类“快船”航天器2005年11月有报道说,欧空局大气再入试验航天器计划,选择了一艘类似俄罗斯“快船”的航天器进行研究。一艘比例模型将被发射至150 千米轨道,绕轨一两圈后再入。AREV可能将搭乘ESA的“织女星”小型运载火箭,从法属圭亚那的库鲁发射场发射,并在澳大利亚的Woomera试验场着陆。“织女星”的首次发射延期至2007年。AREV也可能将搭乘俄罗斯火箭发射,在瑞典的基律纳着陆。3、优先研制本土运载火箭2005年12月,欧洲部长会议一致认可将优先考虑本土研制的运载火箭,欧空局17个会员国将给欧空局优先研发本国运载火箭的权力,例如大型“阿里安”-5,以及小型“织女星”。2005年3月,法俄航天局官员在巴黎签署协议,决定合作研究新一代航天器,并从2020年开始,使其逐步取代目前欧洲最先进的阿丽亚娜5型火箭。5月EADS航天运输公司总裁宣布,暂时冻结研制“阿里安”运载火箭的其他改进型号。据说原因是目前并不需要运载能力达12吨的新型火箭,这种火箭缺乏足够的市场。4、演示天线-太阳能电池合成技术2005年10月27日,欧空局的 “太阳能电池与天线合成技术”开始在轨试验。这次实验将一个实验型设备发射进入低地球轨道。这种合而为一的能力可以为未来任务提供质量牢固、成本节约的航天器。通常,大多数航天器使用太阳能电池和天线,太阳能电池为航天器系统提供电力,天线用来与地面通信。在大型航天器上,也存在着数量众多的天线与太阳能电池争夺可用空间的问题。因此,在小型卫星上,二者的结合可以减小航天器的尺寸、质量与成本。目前正在进行的先进太阳能天线飞行演示中,欧空局制造了两种不同的天线,并用砷化镓将其集成于太阳电池板上。一个天线用来收集来自gps卫星的信号,另一个向地面传输S-波段信标信号。这样,Asolant的传输与接收能力将在一次真实的飞行中被演示。演示平台是“宇宙”火箭的载荷适配器,置于火箭上面级。Asolant实验附属于这个载荷适配器,并在所有载荷分离后,火箭的上面级继续在轨道停留数月。10月28日,地面人员从Asolant接收到第一个信号。尽管载荷适配器仍停留于轨道内,但飞行实验仍将继续,收集关于试验部件性能的信息。尤其是关涉到太阳电池板性能改进与GPS接收质量的信息将被传输到地面站,可对Asolant状态进行连续监视。

Asolant也能为陆地应用提供两用产品。例如,瓦片可同时用于卫星电视的发电与接收,移动电话和警报系统的隔离基地会变得更简易、低廉。基于浮标的太阳能天线可以改善大气与海洋的数据收集,可为提供飓风、海啸以及其它环境现象提供更好的预警系统。二、卫星欧空局的伽利略计划吸引世界各国的参加,同时也使美国感到太空优势受到威胁。2005年,伽利略计划取得重大进展,首颗卫星已经于12月发射升空。第二大标志性计划全球环境安全监控计划,也在进行中。在卫星的激光通信方面,也取得了极大的成就。10月27日,由于过早打开回收降落伞,德国宇航中心的高超音速极限飞行试验飞行器与降落伞分离坠入北海。在飞行过程中,它达到21.1万千米的高度,最大速度达到7马赫。1、发射首颗伽利略卫星2005年12月28日,欧洲“伽利略”全球卫星定位系统的首颗实验卫星由俄罗斯“联盟”运载火箭发射升空。伽利略是整个欧空局的计划,在具体实施中牵涉到诸多要解决的问题。2005年6月,欧盟同意Eurely与iNavSat公司共同致力于竞争伽利略合同计划。11月,两家公司合并为一个名为“Merged Consortia”的组织。目前这个联合组织正与伽利略联合执行体进行洽谈,欧盟和欧空局管理开发阶段。有望于2005年底在保险费、资金和联合组织的业务计划方面达成一致,最终合同谈判在2006年1月-6月间进行。联合体希望“伽利略”系统能够在2008与2010年间开始运行。在欧空局内部也存在利益协调问题。6月,德国表示,如果伽利略不包括德国公司,德国将削减投资。为了更好的促进伽利略计划的发展,欧洲主要地区代表多次聚会,为伽利略卫星应用研究做准备。10月,由于份额讨论的延迟,伽利略计划面临暂停,欧空局考虑为伽利略计划额外拨款。11月,德国宣称将使用除了战争以外的一切手段阻止法国控制伽利略卫星系统。12月,伽利略项目的几大设备长厂址确定,为保证该计划的成功部署奠定了基础。此外,以色列工商劳动部和航空航天公司已经就以色列参加伽利略计划达成协议;欧盟亦与摩洛哥、乌克兰签订伽利略协议。8月,首颗伽利略卫星抵达欧宇航局进行测试。目前,首批两颗伽利略卫星命名为“GIOVE”,且公布了这两颗试验卫星的发射日期。“伽利略在轨校验项目”-A卫星,由英国的Surrey卫星技术公司建造完成,重600千克,将进入23,000千米的轨道内,原定于12月26日从哈萨克斯坦的拜科努尔发射场搭乘“联盟”号运载火箭发射升空,后推迟到12月28日进行。第二颗“GIOVE”- B卫星由阿尔卡特阿莱尼亚航天公司建造,将于2006年从拜科努尔发射。此后将发射四颗工作卫星,这标志着迈向最终30颗卫星星座的第一步。此外,欧洲卫星导航取得关键性进展。5月,首次使用EGNOS的非洲飞行取得成功;6月欧洲静地导航覆盖服务系统的技术资格认证正式完成,阿尔卡特公司向欧空局交付EGNOS系统。此次正式的评估,即操作准备审查, 标志着欧空局与欧洲工业界8年多的艰苦工作已经结束。审查包括EGNOS系统的验收。EGNOS 是欧空局、欧洲委员会与欧洲航空导航安全组织Eurocontrol的合作计划。欧空局负责系统研发与技术认证。EGNOS是欧洲为全球导航卫星系统第一阶段所做的工作,为伽利略计划铺平道路。2005年年底,伽利略计划相关部门已经达成协议,确定了多个机构的地址。根据协议,伽利略计划特许运营机构总部设于法国图卢兹,各运营公司设于英国伦敦,两大控制中心及两大性能评估中心设于德国与意大利;西班牙设立指挥中心、涉及伽利略关键安全应用的机构设施。此外,一家德国公司联盟将加入伽利略团队,从而增强了该团队的核心能力。这份协议如实反映了欧洲对伽利略计划的重视程度,是该计划一个重大举措。

ATV概念图

“伽利略”卫星星座概念图

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