2016年空客防務與航天公司航天發展狀況研究

張京男 關曉紅 唐富榮 范桃英 （中國航天系統科學與工程研究院）

2016年空客防務與航天公司航天發展狀況研究

2016 Airbus Defense Space Aerospace Development Research

張京男 關曉紅 唐富榮 范桃英 （中國航天系統科學與工程研究院）

目前，空客集團（Airbus Group）所屬的空客防務與航天公司（ADS）負責該集團所有航天領域業務，2016年主要開展火箭商業發射、商業衛星及載荷研制、衛星應用與服務拓展、深空探測開發等活動。

1 運載火箭與戰略導彈

2016年6月，空客集團與賽峰集團（SAFRAN）完成了合資組建空客-賽峰火箭公司（ASL）股權交易，空客-賽峰火箭公司開始全面正式運營，未來研制阿里安－5和6（Ariane－5和6）火箭、M51.2潛射彈道導彈，并論證設計未來歐洲火箭發展計劃。空客防務與航天公司的火箭系統設計能力與賽峰集團的液體、固體推進技術相結合，將提供軍用與民用發射能力。

2016年，阿里安－5共發射7次。到目前為止，“阿里安”系列運載火箭已發射全球近50%的商業衛星，阿里安－5連續成功發射次數達到76次。

阿里安－6新型運載火箭計劃在2020年首飛，進行地球同步轉移軌道（GTO）衛星發射，面向衛星直播到戶（DTH）電視廣播、互聯網、電話與遠程通信等商業衛星市場。

2016年，M51潛射彈道導彈共完成了1次試射。7月，法國海軍在北大西洋海域“凱旋”（Triomphant）戰略導彈核潛艇上成功試射一枚M51潛射彈道導彈。在這一年，M51.2潛射彈道導彈也正式進入服役期。

2016年阿里安－5運載火箭發射情況

2 衛星研制與部署

“一網”星座

2016年1月，空客防務與航天公司宣布和美國一網公司（ONEWEB）各占50%股份合資成立一網衛星公司（OneWeb Satellites），研制900顆小衛星建立“一網”（OneWeb）星座，形成全球覆蓋的高速互聯網，并在市場上推廣配套設備與產品。此前，雙方都未嘗試過如此大批量生產小衛星。

一網衛星公司完成衛星生產線設計方案后開始設計衛星，在法國圖盧茲建設首條生產線生產前10顆小衛星，驗證衛星批量工業化生產模式。而大批量生產計劃與總裝生產線將放在美國佛羅里達州肯尼迪航天中心附近的探索公園（Exploration Park）。該生產線將直接創造250個就業崗位，產出900顆小衛星。“一網”星座初期有648個工作星與備用星在軌，每顆衛星相同，質量150kg，運行在地球靜止軌道（GEO），計劃在2018年由阿里安空間公司（Arianespace）和維珍銀河公司（Virgin Galactic）發射，通過電推進技術進入軌道。

2016年5月，一網衛星公司選擇了首批3家優質分包商，加拿大麥德公司（MDA）提供星上天線系統，法國索登公司（Sodern）提供賽制化的星敏感器，英國特利丹防務公司（Teledyne Defence）設計小型化的通信轉發器。

“歐洲通信衛星”系列衛星

2016年1月，歐洲通信衛星－9B由俄羅斯的質子－M/微風－M（Proton－M/Briz－M）火箭送入GEO軌道，同時搭載有新一代歐洲數據中繼衛星－A（EDRS－A）有效載荷。該衛星基于歐洲星－3000（Eurostar－3000）平臺研制，在軌壽命15年，質量5.2t，功率12kW，Ku頻段通信，面向歐洲大幅增長的視頻市場，以及不同語言國家的數字電視服務，如：意大利、德國、希臘、烏克蘭、波羅的海以及北歐國家。歐洲通信衛星－9B也是ESA“太空數據高速路”（Space Data Highway）項目的首顆中繼衛星。

2016年10月，空客防務與航天公司和軌道-ATK公司聯合爭取到了歐洲通信衛星公司的歐洲通信衛星－5西B視頻衛星研制合同。空客防務與航天公司提供Ku頻段通信載荷，軌道-ATK公司提供“地球靜止星”（GEOStar）衛星平臺。衛星計劃2018年發射，總質量約3t，功率5kW，替代之前的歐洲通信衛星－5西A，服務于歐洲與北非的視頻用戶。

“太空數據高速路”項目

“太空數據高速路”項目的歐洲數據中繼衛星－A載荷寄宿于歐洲通信衛星－9B中，隨著衛星一起發射，該載荷軌道定位于9°（E）上空，建立起對地觀測衛星與歐洲、非洲、拉丁美洲、中東、北美洲東海岸的無人機之間的激光通信中繼與鏈接。第二顆“太空數據高速路”項目衛星將于2017年發射，第三顆衛星計劃于2020年部署定位于亞太地區上空。

2016年6月，歐洲數據中繼衛星－A通過激光通信中繼傳回了哨兵－1A（Sentinel－1A）衛星在軌拍攝的首張地球影像，由空客防務與航天公司德國任務中心接收，耗時約1min。隨后，“太空數據高速路”項目在7月正式開始實施，提供1.8Gbit/s通信速率。

“太空數據高速路”項目開發費用約5億歐元，采用公私合營（PPP）模式，由空客防務與航天公司和ESA聯合多方進行融資、設計、研制并商業推廣。其中，德國航空航天中心（DLR）進行融資與地面段開發，空客防務與航天公司子公司德國特薩特空間通信公司（Tesat Spacecom）提供激光技術。此外，歐洲還有11個國家加入項目公私合營模式，歐盟委員會（EC）是“太空數據高速路”項目首個用戶。

“哨兵”系列衛星

2016年1月，空客防務與航天公司和ESA簽署2.85億歐元合同，為“哥白尼”（Copernicus）計劃研制2顆哨兵－2，即哨兵－2C和2D，2021年入軌服役。空客防務與航天公司作為主承包商將帶領歐美50家以上的公司從事該項目。

2016年4月，由俄羅斯聯盟－STA/弗雷蓋特－M（Soyuz－STA/Fregat－M）運載火箭成功將哨兵－1B送入軌道，并搭載了空客防務與航天公司的雷達設備。哨兵－1B將與在軌的哨兵－1A組成極軌衛星星座，提供全天候不間斷海洋與陸地監視服務，每6天可對全球完成1次掃瞄，雷達對地成像可不受天氣或光照約束，同時還實時監視海上冰川移動、石油泄漏，觀測海浪與氣流變化和洪水與地震等情況。

2016年6月，空客防務與航天公司完成哨兵－2B的研制，然后在ESA位于荷蘭的歐洲航天研究與技術中心（ESTEC）進行整星環境測試，驗證任務可靠性，該衛星計劃于2017年初發射。

秘魯衛星－1

2016年9月，空客防務與航天公司研制的秘魯衛星－1（PeruSat－1）由“織女星”（Vega）火箭發射成功，并在10月5日將首張影像傳給了秘魯國家航空航天研究與發展委員會（CONIDA）。直到2016年底，秘魯衛星－1一直在空客防務與航天公司建造的位于秘魯首都利馬的國家衛星影像運控中心（CNOIS）做在軌測試，從而確定所有分系統運行正常，并最終交付給該委員會。

秘魯衛星－1是秘魯的首顆國家衛星，主要基于空客防務與航天公司的緊湊型天體平臺－S（AstroBus－S）衛星平臺，以及硅碳化硅光學設備，分辨率為0.7m，衛星圖像用于農業、城市規劃、邊境防控、毒品交易以及災難援助與災害評估。目前，秘魯衛星－1是拉丁美洲各國家擁有最先進的高分辨率對地觀測衛星。

“氣象成像儀”氣象探測衛星載荷

空客防務與航天公司和德國航空航天中心簽署2.91億歐元合同，研發3組“氣象成像儀”（METimage）氣象探測設備，即多光譜成像輻射計，可獲得云層、氣溶膠、地表的溫度數據。“氣象成像儀”可在1.7s內完成12km×2670km范圍掃描，波長覆蓋從可見光到紅外，以500m空間分辨率在1天時間內完成全球掃描，預測天氣與氣候。“氣象成像儀”將在德國腓特烈港（Friedrichshafen）研制，于2021年搭載在第二代氣象業務-A（Metop－SG-A）系列衛星上。

3 衛星應用與服務

“地球數字高程模型”建設完成

2016年10月，空客防務與航天公司宣布實現了向各行業用戶提供全球任意地點“地球數字高程模型”（WorldDEM）數據的計劃。利用此數據，商業公司與相關機構可用于市政工程規劃、偏遠地區資源與環境勘測，航空部門可用來防止飛機與高地發生碰撞，軍方可用于監視、偵察、任務規劃以及軍事作戰。

“地球數字高程模型”數據主要基于“X頻段陸地雷達附加數字高程模型”（TanDEM-X）衛星的數字高程模型（DEM）。德國航空航天中心負責該衛星數據的研究、在軌控制與數據處理，空客防務與航天公司是衛星數據的獨家服務商，進行市場推廣，將高程模型與商業用戶需求對接。

“地球數字高程模型”數據是目前全球最高精度的地球高程模型，是全球首個同質數據、單一數據源的高精度數字高程模型。“地球數字高程模型”數據可覆蓋南極與北極地區，以及太平洋上諸多島嶼，無任何地區數據遺漏。

“層積洞察”高精度地表變化監視與容量計算

2016年11月，空客防務與航天公司啟動基于“昴宿星”（Pleiades）光學衛星影像數據的“層積洞察”（Stack Insight）服務。“昴宿星”由空客防務與航天公司研制，分辨率為0.5m，可在全球任一地區進行每日重訪。“層積洞察”服務主要用于采礦業與市政工程，將進行高精度地表變化監視與容量計算，計算礦產開采規模，并評估礦產變化量，從而大幅降低現場勘察的成本與風險。初步測試研究表明，該服務錯誤率不到2%，可定制數據采集頻率，向用戶提供報告，充分顯示地質結構、地面與水體及其他地表的變化情況。

基于谷歌公司云平臺的衛星圖像數據流服務

空客防務與航天公司啟動“一站式圖集”（One Atlas）服務，可提供一種新型的地圖庫數據流，用戶可在全球任一地點訪問該公司的衛星影像數據。空客防務與航天公司在7家云服務供應商中選擇了谷歌公司（Google），未來空客防務與航天公司每天產生的大量衛星數據會自動在谷歌公司云平臺上處理和存儲，從而建立一個面向全球用戶的圖像庫。谷歌公司云平臺管理運行該圖像庫，每12個月全部更新1次，每年可存儲、集中與下發“一站式圖集”服務所需的幾百太字節的數據。

與此同時，空客防務與航天公司還在研究谷歌公司云平臺及其他工具的新應用方向，例如，將“X頻段陸地合成孔徑雷達”的雷達數據與“地球數字高程模型”數據也融入“一站式圖集”，提供地面信息變更探測與自動目標提取服務等。

提供森林面積變化數據用于“零砍伐”承諾核查

2016年10月，空客防務與航天公司、英國森林協會（TFT）與SarVision公司計劃聯合推出一項“椋鳥”（Starling）服務，可通過高精度光學與雷達影像數據，監視森林面積變化，從而幫助大型商業公司完成零砍伐承諾核查。開發階段共經歷14個月，意大利巧克力制造商費列羅集團（Ferrero）與瑞士雀巢公司（Nestlé）成為首家此類服務客戶，以“椋鳥”服務中的相關數據為依據，針對森林保護做出合理的公司發展決策，兌現在棕櫚油供應鏈中對森林保護的相關承諾。這也是衛星技術及此類型服務首次用于大型知名品牌公司，2017年空客防務與航天公司還將進一步進行市場拓展。

“椋鳥”服務主要基于空客防務與航天公司研制的“斯波特”（SPOT）衛星1.5m分辨率圖像和不受云層干擾的雷達影像數據。在開發過程中，空客防務與航天公司提供衛星數據、圖像預處理，并向全球發布該服務信息，英國森林協會提供土地與森林規劃咨詢，SarVision公司進行雷達影像分析。最終，衛星數據信息可直接被各行業用戶理解和使用。

繼續為德國陸軍運營7年軍用衛星網絡

2016年3月，空客防務與航天公司從德國陸軍采購局取得1.45億歐元合同，繼續為其運營“聯邦國防軍衛星通信”（SATCOMBw）系統直到2022年。該系統包括聯邦國防軍衛星通信－1和2衛星，以及在德國的電信站與軍用網絡，該網絡連接了分布在全球的指揮中心、車輛、飛機、艦艇。這2顆衛星主要采用軍用特高頻（UHF）與X頻段，還包含了C與Ku頻段，覆蓋范圍可延伸至美洲和東亞。“聯邦國防軍衛星通信”網絡從2006年開始運營，空客防務與航天公司設計研制該網絡并交付了500多個地面終端，其中包括1.2～4.6m直徑的天線。

2016年5月，空客防務與航天公司從德國陸軍采購局獲得1.138億歐元合同，為其提供商業衛星通信服務直到2023年，包括提供部分C頻段與Ku頻段通信，用于德國內部、國外主基地以及海軍艦艇之間的話音與數據連接。在3月取得軍用衛星服務合同的基礎上，空客防務與航天公司將商業衛星租借給德國陸軍使用，作為軍用衛星通信服務的有益補充，將幫助德國陸軍實現更加靈活而穩定的話音、視頻、數據庫與網間協議等通信能力。

4 深空探測

“羅塞塔”彗星探測器結束整個任務周期向ESA在軌交付“激光干涉儀空間天線探路者”引力波探測器

2016年9月，“羅塞塔”（Rosetta）彗星探測器在67P/楚留莫夫-格拉西門克彗星上以2km/h的緩慢速度平穩著陸，圓滿結束了整個探測任務周期，而以往探測器結束任務時在行星上著陸往往撞擊比較劇烈。未來幾年內，科研人員會進行大量的數據分析工作，研究彗星形成與生命起源。

2016年2月，“激光干涉儀空間天線探路者”（LISA Pathfinder）儀器里放置的被稱為“杰克”（Jake）和“埃爾伍德”（Elwood）的2個質量塊，在被釋放后自由飄浮，由微牛頓推力器、慣性傳感器、軟件控制系統提供完全無干擾的真空飄浮環境。3月，空客防務與航天公司研制的“激光干涉儀空間天線探路者”引力波探測器正式向ESA在軌交付。3月1日起，該探測器正式開始科研工作。探測器上激光干涉儀測量2個質量塊的相對位置與方向，測量精度優于0.01nm，2個質量塊相距約0.4m。

開始組裝美國“獵戶座”飛船的“歐洲服務艙”

2016年2月，空客防務與航天公司交付了美國“獵戶座”（Orion）飛船上“歐洲服務艙”（ESM）使用的太陽電池翼樣機，日前正在制造首個用于飛行任務的太陽電池翼，并在2017年初交付組裝。該太陽電池翼共有4副，質量260kg，每副太陽電池翼由3塊太陽電池板組成，每塊電池板上由1242個砷化鎵電池組成。美國“獵戶座”飛船上總共有1.5萬個電池，可向服務艙提供11.1kW功率的電力。

2016年5月，空客防務與航天公司開始組裝美國“獵戶座”飛船上的“歐洲服務艙”，服務艙主體結構從泰雷茲-阿萊尼亞航天公司意大利分公司（TAS-I）運到了空客防務與航天公司位于德國不萊梅軌道高技術系統股份公司（OHB）的工廠。該服務艙會安裝在乘員艙的下方，提供推進力、電力、熱控、航天員用的空氣與水。服務艙是圓柱體，直徑、高度均為4m，參照退役的歐洲“自動轉移飛行器”（ATV），服務艙配備了4副太陽電池翼，可產生足夠的電力供應2個生活艙室。

將開發“國際空間站”外部商業載荷平臺

2016年6月，空客防務與航天公司與ESA在柏林航展（ILA）上簽署了理解備忘錄，啟動了“巴托洛梅奧”（Bartolomeo）平臺研發項目，計劃2018年將該平臺安裝于“國際空間站”上哥倫布號（Columbus）實驗艙外部，讓私人用戶與機構用戶快速、低成本、安全地進入“國際空間站”，并為用戶的商業載荷提供電力與數據資源。用戶應用方向包括對地觀測、技術演示、天文物理學、材料科學和新型太空飛行等。

2016年9月，空客防務與航天公司和澳大利亞的諾依曼空間公司（Neumann Space）在國際宇航聯大會（IAC）上簽訂協議，將諾依曼空間公司的有效載荷安裝在“巴托洛梅奧”平臺上，占用50多升空間，進行長達12個月的在軌環境試驗。容納諾依曼空間公司正在設計的以及其他中小企業、中小學校、大學的設備，空客防務與航天公司為其提供發射、在軌供電、在軌安裝、對地通信等服務。

將進行俄羅斯“月球資源”月球著陸器的前期開發

2016年6月，空客防務與航天公司和ESA在柏林航展上簽署合同，進行俄羅斯“月球-資源”（Luna-Resource）月球著陸器的前期開發，研制著陸器上搭載的“基于機載技術的精準與智能著陸”（PILOT）系統，建立視覺導航能力，用于月球表面自主著陸。“基于機載技術的精準與智能著陸”項目作為ESA與俄羅斯航天國家集團（Roscosmos）深空探測合作內容之一，將首次使歐洲技術應用在月球表面任務，研發工作目前主要在德國不萊梅、法國圖盧茲、加拿大以及歐洲部分其他國家進行。

研制的熱防護罩執行火星著陸任務

2016年3月，歐俄合作的“火星生物學-2016”（ExoMars-2016）探測器成功發射，該項目是歐洲目前最大的火星探測項目。“火星生物學-2016”包括1個“痕量氣體軌道器”（TGO）和1個“斯基亞帕雷利”（Schiaparelli）著陸器。該項任務一是“微量氣體軌道器”進行在軌探測，并進行數據中繼；二是“斯基亞帕雷利”著陸器登陸火星，但在10月執行著陸任務時，由于慣性測量單元（IMU）出現1s數據溢出而提前啟動著陸后程序，致使“斯基亞帕雷利”著陸器在火星表面墜毀。

空客防務與航天公司研制的“斯基亞帕雷利”著陸器前熱防護罩直徑2.4m，質量80kg，碳夾層結構，由90塊Norcoat Liège材料隔熱瓦組成，在進入火星大氣過程中將承受1850℃高溫；后防護罩帶有降落傘，質量僅有20kg，由93塊12種形狀的隔熱瓦組成，粘附在碳材料結構上。內部探測器主要集成在前防熱罩上。

將開發航天器自我清除技術及艙體原型

2016年5月，空客防務與航天公司開始作為“航天器自我清除技術”（TeSeR）項目的總承包商，開發新型航天器艙體原型，未來在軌退役或失控后實施自我清除，從而不會造成碰撞威脅，降低航天器在軌與碎片碰撞風險。該項目將由歐盟（EU）出資280萬歐元，研制時間為2016－2018年。空客防務與航天公司也將在該項目中投入自有資源。

5 總結分析

運載火箭主打“一箭雙星”的全球商業衛星發射業務

2016年，空客防務與航天公司研制的阿里安－5運載火箭除了“一箭四星”發射了“伽利略”導航衛星外，其他均為國際商業衛星發射，且為“一箭雙星”。

與全球其他火箭相比，阿里安－5同時占據了幾乎所有優勢：高可靠性（連續發射成功次數高）、高全球商業衛星發射占有率（“阿里安”系列火箭占近50%）、高發射任務效費比（“一箭雙星”，每顆衛星約為幾噸）、靈活的研制公司運作模式（合資組建空客-賽峰火箭公司）、靈活的發射公司運作模式（多方合資的阿里安航天公司）、優異的發射場位置（赤道附近的南美洲圭亞那）等，這些優勢將進一步推進該火箭未來的商業市場業務，帶來顯著、可持續性的競爭優勢，從而贏得發射訂單，值得借鑒與關注。

加大力度開發商業衛星及其商業應用

空客防務與航天公司將商業衛星研制及其商業應用作為同等重要的航天領域主業，2016年進一步推進新型小衛星生產線、衛星平臺改進、具有先進技術的載荷、衛星數據服務、數據模型產品等商業市場上的全產業鏈能力建設，而不僅僅局限于軍用產品。

全面商業化的“一網”星座衛星將徹底顛覆以往衛星生產模式與發射模式，生產線目前已開始建設；“太空數據高速路”作為先進載荷也將徹底顛覆以往大數據量的衛星通信模式，目前首顆寄宿載荷的衛星歐洲通信衛星－9B已在軌運行，在取得商業衛星合同的同時還在不斷開發先進技術載荷。而衛星商業應用推出也更加頻繁，“全球程數據模型”、“層積洞察”、“一站式圖集”、“椋鳥”服務等，衛星數據產品均面向全球各行業機構與個人用戶，有助于打開更廣泛的商業利潤空間。

深空探測的科研、商業與國際合作并舉

2016年，“巴托洛梅奧”平臺研發項目成為空客防務與航天公司在該領域最為突出的一項發展計劃，并與ESA、諾依曼空間公司明確了較為具體的方案。空客防務與航天公司將協助ESA在陳舊的“國際空間站”上引入大量具有創新思維的商業應用，不僅激活對“國際空間站”后期發展的思考，也讓更廣泛的商業機構加入到以往依賴國家力量發展的航天領域，旨在實現航天科研與商業的充分結合。

同時，空客防務與航天公司還完成了“羅塞塔”任務周期，完成引力波任務在軌交付，參與俄羅斯登月著陸技術，開發新型“航天器自我清除技術”原型機等。預計未來在ESA的主導下，空客防務與航天公司還將把更多的商業化模式、國際合作引入航天領域技術與能力的發展當中。