美国+俄罗斯+欧洲+日本+印度发展综述

1、.：.；1美国1.1出台“太空探求新想象2004 年1 月15 日, 美国总统布什宣布了“太空探求新想象, 称美国要实现探求太空的3 个新目的: 在2021 年前完成“国际空间站 ( ISS) 的建立; 在2021 年前研制和实验“乘员探求飞行器 (CEV) ,并在2021 年前完成初次载人义务; 在2020 年前重返月球, 作为更长久太空探求方案的跳板。为了呼应这一想象, 美国航空航天局(NASA) 于2004 年1 月15 日宣布对其管理机构进展部分重组, 设立了探测系统办公室(担任CEV 以及新型推进技术等工程的研讨和开发任务) , 并将航空与航天技术的管理分别。此外, NASA 还调整

2、了部分航天工程以顺应新预算, 其中涉及可反复运用飞行器的内容包括:逐渐停顿或转移“轨道空间飞机(OSP) 方案、下一代发射技术(N GL T)方案和开发RLV 技术方案的资金; 为CEV工程提供4128 亿美圆的经费。取消RS - 84 可反复运用火箭发动机和X - 43C 高超声速飞行验证两个研讨工程; 推迟X - 37 轨道飞行器的研制工程。2005 年为航天飞机和ISS 工程提供43 亿美圆的资金, 其中2 亿美圆用于航天飞机的复飞; 2007 年前投资618 亿美圆用于改良航天飞机。2005 年9 月19 日, NASA 正式表态,将耗资1040 亿美圆于2021 年重返月球。CEV

3、将作为月球探测系统的中心组成部分。1.2公布新航天运输政策2004 年12 月21 日, 布什总统为美国航天运输方案和活动签署、发布了新的国家政策, 该政策完全取代了1994 年公布的国家航天运输政策以及1996 年公布的综合航天运输方案中的相关内容。新航天运输政策的目的包括: 确保美国航天运输可以提供可靠的、经济上可承当的太空进入才干, 包括进入太空、太空转移和从太空前往; 验证有效地、快速进入和利用太空的初始才干, 即为了支持国家平安的需求, 在选定才干遇到不可预期的损失或降级时, 可以快速反响, 及时、有效地提供修正的才干或提供新才干; 开展使人类太空探求超越近地轨道的航天运输才干, 使

4、其与2004 年1 月15 日公布的新想象一致; 继续开展中心技术研发方案, 显著提高下一代航天运输系统进入太空、太空转移和从太空前往的可靠性和反响才干, 逐渐降低本钱并尽快实现这种才干; 鼓励和推进美国商业航天运输业的开展, 加快实现国家平安和民用航天运输目的, 提高工业部门的国际竞争力;支持和促进国内航天运输的工业根底, 如发射系统、根底设备和人力资源, 顺应美国政府目前所面临的国家平安问题和民用需求。为了实现上述目的, 美国将采取以下措施: 确保进入太空。2021 年前应验证满足国家平安所需求的有效、快速进入和运用太空的初始才干。在“改良型一次性运用运载火箭 ( EELV) 方案的根底上

5、开展中、重型有效载荷的运载工具。空间探测方面。其重点是运用EELV 改良型来满足空间探测的要求。航天运输才干转变方面。强调从进入太空转变为进入并利用太空。大幅度提高下一代航天运输系统的可靠性、反响才干并降低本钱, 同时开展自动交会与对接、部署才干、维修、在轨回收有效载荷及飞行器等太空运输才干, 以顺应航天运输才干及空间导航才干的转变。商业航天运输方面。尽能够购买美国商业领域提供的航天运输产品和效力。航天运输业和技术根底方面。运用美国制造的运载器发射美国政府的有效载荷。防止多余的弹道导弹分散并适当利用。多余的弹道导弹只能由美国政府保管、运用和销毁, 利用弹道导弹发射有效载荷要经过严厉审查。1.3

6、航天飞机目前, 美国可运用的航天飞机包括奋进号、发现号和亚特兰蒂斯号。由于哥伦比亚号航天飞机失事的影响以及航天飞机平安改良工程进展不如人意, NASA 多次推迟了航天飞机的发射时间, 最终发现号于北京时间2005 年7 月26 日重返太空。这次飞行实验了3 种修补方法: 航天员进展太空行走,用填缝枪将灰状资料注入航天飞机机翼前缘的裂痕中后抹平; 航天员进展太空行走, 将油漆状液体热防护资料涂抹在受损的隔热瓦上; 航天员在机舱内将炭塞插入机翼前缘的缝隙中。出于平安方面的思索, 另外2 种修补技术暂不进展实验。这2 种技术分别是:用填缝枪将微红色粘性物质注入受损隔热瓦内; 用绝缘资料填充裂痕后将耐

7、热的柔性透明垫片施压覆盖在受损区域。航天飞机初次复飞暴显露不少问题, 因此NASA 正在积极进展研讨改良, 并方案在2006 年3 月以后进展第2 次复飞。1.4乘员探求飞行器(CEV)“太空探求新想象公布后, NASA 于2004 年2 月17 日宣布终止OSP 的研讨, 并决议在OSP 和N GL T 方案的根底上研制CEV 。CEV 纳入了“星座工程, 由新成立的探测系统办公室担任管理。估计总研制经费为150 亿美圆, 其中未来5 年约为66 亿美圆。CEV 的主要义务为: 将航天员送入近地轨道以外的太空, 并完成相应的探测和科学义务; 在航天飞机退役后承当向ISS 运送航天员的义务。因

8、此, 研制、实验和运转CEV 将成为NASA 未来1020 年的任务重点。2004 年, NASA 制定了CEV 的技术要求, 但是未确定CEV 的详细设计方案, 其外形能够采用类似“阿波罗太空舱外形的设计方案, 当然也不排除带翼的能够性。CEV 工程刚刚启动时, 洛马、诺格和轨道科学公司组成了结合小组, 继共同竞争OSP 方案之后, 再次联手竞争CEV 方案。波音公司也提出了本人的CEV 方案。后来参与CEV 竞争的结合小组有所变化。波音和诺格公司宣布协作竞争CEV 样机的研制任务, 两家公司方案轮番作为该工程的主承包商。而轨道科学公司也表示不会直接参与竞标, 而是作为洛马公司的子承包商来参

9、与竞标。洛马公司的CEV 队伍成员包括美国空间联盟、霍尼韦尔公司、轨道科学公司、汉密尔顿森斯特蓝德公司( HamiltonSunst rand) 和欧洲航空航天防务公司( EADS) 的航天运输公司。虽然结合小组发生变化, 但洛马公司不断按部就班地展开研制任务, 2004 年7 月该公司胜利进展了一系列下落实验, 验证了CEV 乘员舱前往地球所需的软着陆技术。2004 年9 月, NASA 曾授予8 家公司价值300 万美圆的CEV 前期研制的合同,并希望各竞标商在2005 年年初拿出CEV 的研制方案。NASA 将从中选择两家承包商来研制CEV 样机, 并在2021 年首飞。首飞后, NAS

10、A 将选出一家作为主承包商。2005 年3 月1 日, NASA 发布了CEV 的方案征求书(RFP) , 其截止日期为2005 年5月2 日, 方案确定时间为2005 年9 月。CEV 的制造合同完全经过竞标的方式授出,执行阶段从2005 年9 - 2021 年12 月。另外, CEV 将分阶段进展研制。作为第1 阶段合同的一部分, 承包商们将进展演示飞行验证以降低2021 年初次进展载人飞行的风险, 并将于2021 年确定一个主承包商, 随后第1 阶段任务宣告终了。2005 年7 月12 日, NASA 正式将两份CEV 合同授予了洛马公司指点的结合小组以及诺格公司与波音公司组成的结合小组

11、,以支持将在2006 年7 月进展的CEV 工程系统评价。两份合同为期8 个月, 每份合同价值2800 万美圆。在合同期间, 承包商除了进展工程研制以支持CEV 系统评价外, 还将继续开展NASA 下一代载人航天飞行器的设计任务。NASA 明确表示, 将在大推力、可靠性强的航天飞机推进部件根底上研制用于发射CEV 的新型发射系统。该发射系统包括两种运载火箭。一种用于发射CEV 载人进入太空执行重返月球义务。该火箭由1 个航天飞机固体火箭助推器和1 个由航天飞机主发动机提供动力的第2 级组成, 近地轨道运载才干为25t 。另外一种运载火箭为不载人重型火箭, 由2 个较长的5 段式航天飞机固体火箭

12、助推器和5 台航天飞机主发动机组成, 可以将125t 的有效载荷送入近地轨道,主要用于月球货物运输和火星探测。虽然这种运载火箭设计用于运输货物, 但改装后也可用于运输人员。NASA 的最终目的是利用新航天器抵达遥远的火星, 但目前没有确切的时间表。CEV 将取代方案于2021 年退役的航天飞机, 但这一时间不会早于2021 年, 最晚能够到2021 年。1.5下一代发射技术(N GL T) 工程为了开展未来航天发射系统, NASA于2002 年成立了N GL T 工程办公室。N GL T 工程分为推进技术、运载器相关技术以及系统分析与管理3 个主要部分。虽然新想象宣布逐渐停顿或者转移OSP、N

13、 GL T和开发RLV 技术方案的资金, 但是除了RS - 84 和X - 43C 方案被取消外, 2004 年N GL T 工程并没有遭到本质性的影响, 相反N GL T 推进工程和运载系统技术的验证机工程均获得了一定进展。1.5.1反作用控制系统(RCS) 推力器RCS 推力器的研制任务是由诺格公司航天技术部在2001 年获得的N GL T 合同下进展的。2004 年3 月, 诺格公司胜利实验了用于下一代RLV 的RCS 推力器。这种新型推力器由纯铂铱合金制成, 熄灭液氧和乙醇混合的无毒燃料, 不再需求陶瓷防护涂层。其平安性、可靠性大幅度提高, 本钱可以负担得起。RCS 推力器脉冲性能和稳

14、态点火性能实验证明, 该推力器的性能到达了技术要求。1.5.2综合动力头验证( IPD) 方案IPD 是N GL T 推进技术七种方案之一。IPD 发动机采用了新资料以及静压轴承等先进的火箭推进技术, 可反复运用, 推力为1kN , 是美国第1 台氢氧燃料、全流程和分级熄灭的可反复运用发动机。2004 年11 月, 波音公司洛克达因推进和动力分部的工程师们已开场为IPD 实验做最后的预备任务, 并于2005 年4 月在斯坦尼斯航天中心完成了IPD 发动机的点火实验。1.5.3X - 43AX - 43A 的第1 次飞行实验失败后,NASA 一方面成立了事故调查委员会, 对事故缘由提出了多项纠正

15、措施, 以降低未来试飞的风险, 另一方面积极着手预备第2 次和第3 次的飞行实验。2004 年3 月28 日, NASA 胜利进展了X - 43A 的第2 次飞行实验。B - 52 战略轰炸机起飞1 个多小时后从空中发射了“飞马座火箭, 翼展115m、长316m 的X - 43A实验飞行器被运到了3015km 的高空, 之后X - 43A 超燃冲压发动机点火与“飞马座火箭分别, 以近8000km/ h 的速度飞行了22km 后坠入太平洋。X - 43A 的第2 次飞行实验, 以约7Ma 发明了飞行速度的世界新纪录。此次飞行实验共破费了1185 亿美圆, 主要目的是检验新型超燃冲压发动机的技术性

16、能。实验阐明, 以氢为燃料的发动机根本到达了方案要求, 进一步改良后有望到达10000km/ h 的速度。2004 年11 月16 日,X - 43A 进展了第3 次实验飞行, 接近10Ma 的速度胜利验证了吸气式发动机的性能, 飞行速度的世界纪录再次被改写。实验数据初步显示, 超燃冲压发动机以接近918Ma 的速度胜利飞行了177000km。X -43A 的飞行实验推进了NASA 空间探测方案的开展, 同时也将推进商业航空技术的开展。1.5.4X - 43CX - 43C 工程于2001 年启动, 估计投资115 亿美圆, 方案继续到2021 年。NASA 原方案在2003 - 2005 年

17、完成X -43C 的设计与建造, 并于2007 年进展飞行实验。在X - 43A 第2 次飞行实验的前几天, 即2004 年3 月19 日, NASA 以与新太空政策关系不大为由取消了X - 43C 方案。方案取消时, 该工程已进入了概念设计阶段, 其地面验证发动机已于2003 年7 月胜利进展了地面实验。1.5.5低温复合资料贮箱技术根据N GL T 授予的合同, 诺格公司与马歇尔航天飞行中心的工程师们圆满完成了低温复合资料贮箱的有关实验。该实验始于2003 年11 月, 2004 年8 月9 日终了, 历时9 个月, 总耗资约为3000 万美圆, 最终目的是研制用于单级入轨飞行器的大型复合

18、资料贮箱。实验结果阐明: 新型复合资料低温贮箱可以反复运用, 具有良好的构造, 可以接受燃料反复加注与模拟发射周期所带来的机械力与热应力, 可作为平安、可靠的液氢储存容器。与普通的铝资料贮箱相比, 该贮箱的质量也减轻了10 %25 % , 可以装载更多的有效载荷。1.6“自主交会技术演示(DART) 实验虽然OSP 方案被取消了, 但是作为OSP 的三个飞行验证器之一的DART 方案仍在进展。NASA 原方案在2004 年11 月9日由改良后的“飞马座火箭将DART 卫星发射升空, 在自主控制的形状下追逐质量为48kg、1999 年发射的“多波束超视距通讯微小卫星 (MUBLCOM) 。接近近

19、地轨道时, DART 卫星与MUBLCOM 卫星的最近间隔 为5m。DART 卫星质量为36312kg ,长1183m , 义务耗资9500 万美圆。该系统方案用在未来的载人飞行器上, 与空间站补给飞船或“月球2火星探测方案中的航天器进展对接。NASA 方案经过此工程掌握飞船在太空轨道上的自动对接技术。迄今为止, 美国不断依托航天员人工操作实现飞船对接, 而俄罗斯多年之前就已掌握并运用了自动对接技术。此次实验最终推迟到2005 年4 月16 日进展。然而DART 卫星在轨执行义务的过程中出现了异常。它在发射后胜利地进展了会合, 之后本该在间隔 目的卫星5m 的范围内进展一些机动来检验对接技术,

20、 但是当机载计算机判别出卫星没有足够的推进剂以进展这些机动操作时, 就自动进入了休眠形状, 提早终止了义务。NASA 成立了缺点调查委员会以确定DART 卫星异常的缘由。该方案的工程经理称, DART 的部分技术曾经得到了验证, 但不包括航天器自主交会的关键机动操作技术。1.7“快速反响小运载量可支付发射(RASCAL) 工程RASCAL 工程于2002 年3 月启动, 旨在研制由高速飞行器投放的低本钱小型运载器。该工程由航天发射公司担任, 按照方案, 一次性运用运载器由高速飞行器携带至60km 的高空后分别, 之后将小卫星送入预定轨道。RASCAL 估计可将质量为150kg的卫星送入近地轨道

21、, 并在24h 内发射升空, 发射费用为1 万美圆/ 千克。RASCAL工程方案分2 个阶段进展研制, 到目前为止, 第2 阶段的设计研发任务曾经完成。2005 年2 月, 美国国防高级研讨方案局(DARPA) 宣布取消该方案, 将任务重点转向“兵力运用与外乡发射 ( FAL2CON) 方案, 研发低本钱快速反响运载器。1.8“兵力运用与外乡发射 ( FALCON)方案2004 年以前, NASA 不断与美国空军协作开展可反复运用飞行器的研制活动, 但2004 年以后, NASA 与空军开场分道扬镳,各自独立进展相关研讨。NASA 重点研制CEV , 而空军那么着重开展“空间操作飞行器 ( S

22、OV) 和“空间机动飞行器 (SMV) , 这在美国空军2003年11 月公布的“转型飞行方案( TFP) 和2004 年11 月公布的新版TFP 中均有所体现。TFP 方案明确提出研制一种实时调用、具有空间运输与作战才干的SOV 和能在轨道上停留并可携带武器对地面目的实施攻击的SMV。SOV 可反复运用, 能在各种弹道轨迹上飞行, 执行范围广泛的空间控制义务。SOV 在军事上的作用非常突出, 它能在48h 内将SMV、“通用航空器 (CAV)或者普通载荷发射升空, 具有按需快速升空、高发射率、义务间隔时间短和类似飞机的操作等特点。详细落实到研制方案上, DARPA 和美国空军正在结合执行FA

23、LCON 方案, 旨在开发和验证一整套技术, 使美国可以实现全球快速打击的近、远期目的, 同时验证低本钱空间运输才干。FALCON 方案的近期目的是研制出CAV 和“小型运载火箭(SLV) , 远期目的是研制“超声速巡航飞行器( HCV) 。2004 年, FALCON 方案第1 阶段的义务曾经完成, 但方案研讨结果尚未公布, 而第2 阶段2 项义务的承包商也已根本选定。1.8.1第2 阶段义务1 研制“小型运载火箭 (SLV)2004 年5 月, DARPA 公布了FAL2CON 方案第2 阶段义务1 的招标要求。2004 年9 月中旬, DARPA 和美国空军向4家研制SLV 样机的公司提

24、供了资金: 空中发射公司约为1 万美圆; 洛马公司航天系统分部约为1169 万美圆; 微宇(Micro2cosm) 公司约为1050 万美圆; 空间探求技术公司约为800 万美圆。根据合同, 每家公司将利用10 个月(阶段2a) 来进展SLV 样机的初步设计和研制任务。2005 年, DARPA 和空军将从4家公司中选择一个或多个, 进展SLV 的详细设计和制造(阶段2b) 任务。2007 年前,SLV 将发射小卫星以验证其性能。合同规定, 空间探求技术公司担任SLV 早期快速反响发射演示。DAPRA 之所以将合同授予该公司, 是由于其自行研制的“猎鹰 ( Falcon) 火箭在“作战及时呼应

25、型太空实验(ORSE) 方案中引起了DAPRA的留意。DAPRA 将其选为合同承包商, 要求该公司在研制Falcon 火箭的根底上为FALCON 方案的义务1 设计开发SLV。而Falcon 火箭本身并非FALCON 方案的组成部分, 也不是SLV 义务的研制成果, 只是二者在名字上恰巧重合。18.2第2 阶段义务2 “高超声速武器系统( HWS)2004 年8 月, DARPA 和美国空军授予洛马公司航天系统分部价值836 万美圆的合同。在该合同的指点下, 洛马公司航天系统分部、洛马导弹和火控系统分部、航空喷气公司、Pyrodyne 公司和阿连特技术系统公司GASL 分部将协作开展FALCO

26、N 方案第2 阶段义务2 的样机研制任务。义务2 的研制任务也分为2 个阶段。第1 阶段(阶段2a) 为期6 个月, 主要完成HWS 的初步设计任务; 第2 阶段(阶段2b) 为期30 个月, 主要完成HWS 的详细设计和制造, 并进展高超声速技术验证机的飞行实验。在此阶段, 洛马公司将再获得9707 万美圆的合同。1.9其他研制活动1.9.1K-1K- 1 是基斯特勒宇航公司在研的垂直起飞、2 级入轨不载人完全可反复运用运载器。K- 1 全长为3619m , 直径为617m , 起飞质量为38213t , 动力安装采用俄罗斯设计的N K- 33/ 43 液氧/ 煤油发动机, 可反复运用100

27、 次。K-1 工程始于1993 年, 后成为NASA“空间发射倡议 ( SL I) 的资助工程。2004 年2 月初, 基斯特勒公司成为ISS货运补给飞行器的独一开发商, 获得了21274 亿美圆的经费, 其中11732 亿美圆用于飞行验证, 5420 万美圆用于K- 1 初次发射前的研制活动。基斯特勒公司原来在SL I方案下争取到的合同有效期是至2005 年年底, 期间NASA 将向基斯特勒公司购买K- 1自主对接验证的飞行数据。1.9.2太空船- 1太空船- 1 属于私人研制、运营的可反复运用运载器, 目的在于降低航天飞行的本钱, 让普通人圆太空旅游之梦。太空船- 1 运用组合火箭发动机,

28、 同时运用液体和固体推进剂。2004 年9 月29日, 太空船- 1 首飞胜利。2004 年10 月4日, 太空船- 1 再次胜利飞行并顺利返航,飞行高度到达114164km , 胜利获得了“安萨里X 奖, 估计2020 年左右, 太空船- 1可以以10 万美圆的价钱向游客提供私人太空旅游。2俄罗斯目前, 俄罗斯在载人航天器研制方面最受关注的, 莫过于能源科研消费航天中心在研的快船号。快船号长10m , 本身质量1315t , 可以搭载6 名航天员进入轨道或前往地球, 此外还能携带500700kg 的有效载荷往返于ISS。在发射过程中出现缺点时, 快船号可以快速脱离助推火箭。快船号可以依托本身

29、动力飞行1015天, 并可与空间站坚持一整年的对接形状,充任乘员逃逸舱。快船号的着陆方式还未最终确定, 有翼着陆或者降落伞减速方式都在思索范围之内。除了替代联盟号飞船向空间站运送人员和货物外, 快船号还能用来开发太空旅游工程或者进展深空探测。俄罗斯方案建造4 艘快船号, 每艘方案飞行25 次。初步计划利用天顶号运载火箭将快船号送入近地轨道, 假设存在困难, 也能够利用联盟- 2 运载火箭或者新研制火箭来发射快船号, 研制新型火箭的本钱纳入快号的累计本钱。快船号要在2021 年左右首飞需求大量资金, 因此俄罗斯希望欧洲可以参与快船号的研制。2005 年1 月19 日, 俄联邦航天局局长与欧洲航天

30、局( ESA) 局长签署了有关开发、制造并运用运载火箭的长期协作协议。该协议内容包括共同开发具有开展前景的运载火箭、可反复运用火箭发动机和航天货运飞船样机等。按照俄欧航天部门的协作想象, 方案在位于法属圭亚那的库鲁航天中心建造联盟号运载火箭的发射安装以及相关的根底设备, 利用联盟号运载火箭向世界航天市场提供发射效力, 其中包括发射快船号。上述协议的签署为俄欧真正开展协作、共同实施“联盟2库鲁工程开了绿灯。3欧洲ESA 表示, 为了确保独立进入太空,满足政府的发射需求并在商业发射市场上占有一席之地, 欧洲方案在2020 年左右研制出下一代航天运输系统。和现有运输器相比, 下一代航天运输系统具有本

31、钱更低、可靠性更高、顺应性和可用性更强的优点。此外, 为了呼应非欧洲国家在航天领域的技术突破, 欧洲也要开展相应的技术才干。ESA 表示, 一次性运用方案和可反复运用方案都在欧洲下一代航天运输系统思索范围之内。在做出最终选择之前, 将分3 个阶段进展下一代航天运输系统的研制。(1) 2004 - 2007 年: 选定RLV 方案,为实验飞行器方案做预备; 降低一次性运用运载火箭( ELV) 的本钱。(2) 2007 - 2021 年: 经过地面验证、飞行实验和RLV 与ELV 的比较研讨确定RLV 技术。(3) 2021 - 2021 年: 最后确定ESA 下一代运输系统建议方案和最终义务要求。要实现上述目的, ESA 在运输系统体系构造、推进技术、资料、空气动力学、航空电子学和飞行实验方面都将面临严峻挑战。即使如此, 欧洲各国仍旧自信心百倍、按部就班地展开各项研讨任务。2004 年3 月