欧洲航天局投资意大利公司设计迷你"星舰"上面级

欧洲航天局本周一与意大利Avio公司签署价值4000万欧元（约4700万美元）的合同，启动可重复使用上面级的设计工作。该上面级将能够进入轨道后返回地球，并再次执行发射任务。

技术挑战与行业背景

实现上面级的回收复用比助推器回收更具技术挑战性，这也是欧洲航天工业尚未突破的领域。目前SpaceX的猎鹰9火箭已实现助推器回收，而多家美国、中国和欧洲公司正在努力复制这一成就。

尽管其他火箭公司仍在追赶猎鹰9的技术，SpaceX已将研发重点转向高达120米的完全可重复使用星舰系统。即使是资金雄厚的SpaceX，在完善星舰所需全部技术方面也面临困难。

项目具体内容

在悉尼国际宇航大会期间签署的这份合同，要求Avio公司"定义需求、系统设计和关键技术，以开发能够安全返回地球并在未来任务中重复使用的演示器"。

在两年合同期满时，Avio将交付可重复使用上面级及配套地面基础设施的初步设计。初步设计评审是航空航天项目早期阶段的重要里程碑，通常比项目完成提前多年。例如，欧洲旗舰火箭阿丽亚娜6号在2016年通过初步设计评审，距其首次发射相隔八年。

设计特点与相似概念

Avio和欧空局发布的概念图显示，该上面级与SpaceX的星舰有着惊人相似之处，上下均配备四片襟翼。上面级安装在类似Avio Vega火箭的固体燃料助推器上。Avio和欧空局未公布该运载器的具体尺寸或性能参数。

Avio并非第一家提出类似星舰设计的公司。去年在中国航展上亮相的中国重型长征九号火箭新设计也与SpaceX方案高度相似，上面级配备襟翼，一级助推器使用30台甲烷燃料发动机。

战略意义与技术前景

欧空局空间运输部门主管Toni Tolker-Nielsen表示，该合同为"欧洲太空长远未来铺平道路"。他指出：“上面级是火箭运送有效载荷的最后部分，也被称为轨道级，这些部件至今从未被重复使用。欧洲已证明能够将硬件发射入轨并安全返回地球，但将其整合到同时能发射有效载荷的完整可重复使用上面级中，可能成为改变游戏规则的技术。”

欧空局空间运输首席技术顾问Giorgio Tumino表示，与Avio的上面级合同将支持多个未来发展方向，包括Vega系列火箭的演进以及"欧洲其他新定义的全可重复使用发射系统"。

欧洲火箭产业格局

由欧洲各国政府资助的阿丽亚娜6号火箭在可预见的未来仍将承担欧洲大部分太空发射任务。但阿丽亚娜6采用一次性设计，所有硬件在每次飞行后均被抛弃。欧洲几家小型火箭初创公司正在研究可重复使用助推器，欧空局官员已表示欧洲下一代旗舰火箭将至少具备部分可重复使用能力。

尽管大多数欧洲领导人认识到阿丽亚娜6在商业竞争中难以与SpaceX抗衡，但他们认为自主发射能力对欧洲主权具有核心战略意义。简而言之，他们愿意支付溢价，使用欧洲火箭发射欧洲任务。

Avio公司的技术积累

Avio公司最近获得欧空局批准，开始独立运营和销售其Vega火箭发射服务。此前Avio必须通过总部位于法国、已有45年历史的阿丽亚娜空间公司来营销和运营阿丽亚娜火箭系列。

欧空局与Avio正在合作开发Vega E火箭，该型号将用单一的意大利制造甲烷/液氧发动机级取代Vega C最上面的两个级。Avio还在开发更大的甲烷燃料发动机MR60，该发动机可用于集群配置，为未来的可重复使用运载器提供动力。

这些发动机可能用于Avio提议的可重复使用上面级。Avio首席执行官Giulio Ranzo表示：“我们很高兴开展可重复使用上面级工作，利用我们在液氧-甲烷发动机和级段以及Space Rider再入飞行器方面的并行经验。我们的目标是为下一代运载器创建先进、轻量、高效能的解决方案，以更高发射频率和更具竞争力的成本服务客户。”