阿聯酋航天：從合作起步，邁向更遠征途

文/張晨

9月16日，中國國家航天局副局長吳艷華率團訪問阿聯酋拉希德航天中心，與艾爾馬里主任舉行會談，就中阿航天合作進行深入交流，并簽署了關于“嫦娥七號”任務合作的諒解備忘錄。屆時，中方探測器將搭載阿方月球車登月，并提供探測、數據傳輸等服務。

海灣國家阿聯酋以世界第一高樓哈里發塔、棕櫚島和帆船酒店等聞名于世，除此之外，阿聯酋在中東地區還有著相當不錯的航天實力，并且通過技術合作和轉讓等獲得了衛星制造能力。阿聯酋還擁有5顆大型靜止軌道衛星。當然了，最著名的還屬火星探測器——“希望號”。那么，阿聯酋的航天工業是如何起步并發展到今天這樣的水平的？這值得我們去思考和研究一番。

▲ DubaiSat-2

阿聯酋航天的起點

阿聯酋對航天最早的興趣還要從美國的載人登月工程開始，當時謝赫·扎耶德·本·蘇丹·阿勒納哈揚酋長會見了美國宇航局負責阿波羅登月的團隊。這次會面引發了阿聯酋上下對航天的關注。

2006年成立的阿聯酋先進科學技術研究所 (EIAST)負責合作研發了阿聯酋的第一顆光學遙感衛星。自2014年阿聯酋航天局（UAESA）成立以來，阿聯酋的大多數大學都開展了空間科學和空間工程項目。此外，一些空間科學研究和工程中心也相繼建立。2015年4月，EIAST與穆罕默德·本·拉希德空間中心合并，后者執行了阿聯酋探火和載人航天項目。截至目前，阿聯酋已與包括美國、歐盟、中國、俄羅斯在內多個國家簽署了航天合作協議，他們將規劃更為遠大的航天任務。阿聯酋航天局提供了52億美元的巨額航天計劃基金，以確保相關的航天計劃落地。

2020年2月，阿聯酋公布了自己的空間法，為未來的航天工程奠定了法理上的基礎。

地球遙感衛星

DubaiSat-1地球遙感衛星是阿聯酋的第一顆衛星，由2006年成立的阿拉伯聯合酋長國先進科學技術研究所 (EIAST)和韓國Satrec Initiative合作研發。“DubaiSat-1”為阿聯酋提供寶貴的信息來源，以支持該國的眾多發展計劃。

“DubaiSat-1”的主要有效載荷是迪拜中孔徑相機（DMAC）。DMAC采用推掃成像，具有一個全色和四個多光譜成像通道。具備2.5米的黑白圖像和5米的彩色圖像分辨率。衛星使用SI-200平臺建造，采用六邊形平臺，發射質量190千克。衛星初始供電能力為330瓦，設計壽命5年。

EIAST的工作人員規劃和操作整個太空任務，包括空間和地面資源的資源配置和調度。控制站還負責通過迪拜的11.28米天線監視和指揮衛星。

2009年7月29日，“DubaiSat-1”由第聶伯號運載火箭在拜科努爾發射場發射升空，成功進入666千米×681千米的太陽同步軌道。

第二顆地球遙感衛星DubaiSat-2仍然選擇和韓國合作研發。衛星使用SI-300平臺，發射質量300千克。主載荷HiRAIS具有一個全色和四個多光譜成像通道，并且使用輕質碳纖維結構，具備1米的黑白圖像和4米的彩色圖像分辨率。2013年11月21日，在亞斯內發射場/東布羅夫斯基空軍基地LC-370/13，第聶伯號運載火箭將DubaiSat-2送入了600千米太陽同步軌道。

DubaiSat-3，也被稱為KhalifaSat，是第一顆完全由阿聯酋建造的衛星。該衛星使用SI-300平臺，由穆罕默德·本·拉希德航天中心研制。衛星配置有一臺70千克的名為KHCS（KhalifaSat 相機系統）的相機，可以提供0.7米分辨率的全色圖像和3米的彩色圖像。2018年10月29日，KhalifaSat由日本H-2A 火箭在種子島發射升空，進入597千米×616千米的太陽同步軌道。KhalifaSat衛星設計壽命5年，實際工作了3年11月26天后任務結束。

通過這3顆衛星的研制，可以看出阿聯酋采用了經典的技術轉讓路線：購買——合作——技術獲得。當時韓國的遙感衛星技術也是較為先進的，阿聯酋選擇和韓國合作第一顆衛星并且培訓技術人員，在第二顆衛星研發中讓本國工程師參與研制，并且自主研發了第三顆衛星，符合阿聯酋的經濟發達但缺乏技術的基本國情。現在阿聯酋具備了基本的衛星總體研發能力，而在國家投入研制遙感衛星之外，阿聯酋的大學也在和美國大學合作研發小型衛星，旨在培養阿聯酋的大學科研能力，以支持未來的大型衛星任務和自主深空任務。

▲ MeznSat

▲ MYSat-2

▲MYSat-1

▲ Nayif-1

培養后備力量

MeznSat是一個3U立方星，它攜帶一個短波紅外(SWIR)微型光譜儀作為其主要有效載荷，旨在通過觀測來推導大氣中的溫室氣體濃度。MeznSat是哈利法科技大學(KUST)與美國拉斯海馬大學(AURAK)合作項目的成果，2020年9月28日，該衛星由聯盟2.1b-弗雷蓋特M火箭發射升空。

MYSAT 1是一項1U 立方星教育任務，由哈利法大學 Yahsat 空間實驗室和阿聯酋馬斯達爾科技學院開發。其目標旨在測試與太空中的立方星通信，并建立遙測鏈路，并且使用相機作為有效載荷拍攝阿聯酋地區的照片并將照片發送回地面站。

此外，由馬斯達爾研究所實驗室開發和制造的新型鋰離子電池在太空中進行測試。2018年該衛星是搭載在天鵝座 CRS-10貨運任務上的，并在貨運飛船離開國際空間站后從航天器外部部署器部署。

DhabiSat／MYSAT-2是 一 項2U 立方星教學任務，由哈利法大學的學生在 Al Yah 衛星公司 (Yahsat) 和諾·格公司的支持下開發。主要任務是讓學生能夠設計、實施和測試用于姿態確定和控制系統 (ADCS) 的軟件模塊。這項工作是在Yahsat空間實驗室進行的，該實驗室是哈利法大學空間技術與創新中心 (KUSTIC) 的一部分。

該衛星在天鵝座 CRS-15貨運任務中發射的，并于2021年6月29日在貨運飛船離開國際空間站后從外部部署器部署。

Nayif-1是阿聯酋的第一個1U立方星任務，由位于迪拜的阿聯酋先進科學技術研究所 (EIAST) 與美國沙迦大學(AUS)合作開發。

Nayif-1旨在發展阿聯酋工程專業學生在空間技術方面的能力，由來自AUS不同工程學科（包括計算機工程、電氣工程和機械工程）的7名學生組成的任務小組已被分配到該項目。學生將接受密集的系統設計和測試培訓，并將作為他們的高級工程設計項目參與該計劃，還參與了立方星的設計、組裝、集成和測試。

Nayif-1原定于2015 年底搭載獵鷹9 火箭發射，后來改為使用印度的PSLV-XL火 箭 在2017年2月15日發射。Nayic-1使用的地面站在澳大利亞建造，由阿聯酋工程專業的學生操作。

阿聯酋的軍事航天

除了在民用領域，阿聯酋在軍用航天領域也不吝投入。雖然DubaiSat使得阿聯酋人具備了基本的光學遙感衛星能力，但它的分辨率仍然不夠，于是阿聯酋選擇和歐洲老牌航天企業合作研發軍用遙感衛星系統，即“獵鷹眼”遙感衛星系統。

“獵鷹眼”由空客作為主承包商，泰雷茲·阿萊尼亞（TAS）作為合作主承包商制造。該項目包括2顆相同的衛星“獵鷹眼” 1和“獵鷹眼” 2，“獵鷹眼” 計劃依賴于法國“昴星團-HR”高分辨率遙感衛星的技術，使用AstroSat-1000平臺，設計壽命5年。TAS提供的光學偵察載荷HIRI可以在達到分辨率0.7米的同時擁有20千米的幅寬。該衛星系統交付后，由阿聯酋工程師控制和操作。“獵鷹眼”可以支持阿聯酋軍隊的運作，同時也可以提供商業圖像。這兩顆衛星由歐空局織女星運載火箭發射。

2019年07月11日，織 女 星 火箭從法屬圭亞那庫魯航天中心ELV工位發射升空，奔赴611千米太陽同步軌道。第一級P80關機，第二級齊法羅-23按計劃點火，但后來曲線悄然偏離了預定軌跡，火箭和載荷一起墜落在佛羅里達以東的大西洋上。

“獵鷹眼”-1衛星的損失創下了高達4.1121億美元的保險賠付，居世界航天保險賠償金額之首。那家倒霉的保險公司經此一役，徹底退出了航天保險業務。

第二顆“獵鷹眼”衛星緊急修改為使用聯盟STA-弗雷蓋特M火箭在庫魯的ELA發射升空，原定計劃發射時間在2020年3月。然而俄羅斯產的弗里蓋特 M上面級在發射場出現了嚴重泄露，不得不更換一個上面級。隨后庫魯發射場因為嚴重的疫情而停擺，進一步推遲了衛星發射的日期，在幾經惡劣天氣后，2020年12月1日，這顆衛星最終被送入了598千米的太陽同步軌道。

值得注意的是，阿聯酋工程師在檢查“獵鷹眼”-1時發現衛星姿軌控分系統上有一個后門直通美國。該后門可以記錄衛星的擺動從而推定成像目標，相當于不改動HIRI的情況下監控衛星的成像。阿聯酋強烈譴責該行為并且要求空客拆除該DLC，然后這顆衛星就發射失敗了。

▲ “獵鷹眼”-1衛星在廠房

▲聯盟STA-弗里蓋特 M發射“獵鷹眼”-2衛星

走向靜止軌道

如果還有人記得阿里安5 ECA+ VA241火箭那次離譜的部分失敗的話，應該不會忘記那兩顆倒霉的通信衛星——SES-14和Al Yah-3。前者是屬于盧森堡的SES衛星通信公司的全電星平臺，而后者則是屬于阿拉伯聯合酋長國的Yahsat衛星通信公司。

Yahsat公司為阿聯酋國際控股的投資公司Mubadala的子公司。該公司成立于 2008年1 月，其目標是為中東、非洲、歐洲和西南亞地區開發、運營和使用多用途通信衛星系統。當年7月，Yahsat選擇了歐洲宇航防務集團和泰雷茲·阿萊尼亞開發自己的第一顆通信衛星，也是阿聯酋第一顆通信衛星——Yahsat-1A，也被稱為Al Yah-1通信衛星。

Al Yah-1通信衛星基于泰雷茲·阿萊尼亞的Eurostar-3000平臺建造，AI Yah-1和2兩顆衛星的價值達到了驚人的16.6億美元。這顆5965千克重的通信衛星在2011年4月22日由阿里安5 ECA火箭發射升空。

Al Yah-1通信衛星配置有14個C波 段 轉 發 器（8路25MHz，6路54MHz）和25個Ku波段轉發器。另外21個加密的安全Ka波段轉發器承擔政府和軍隊的通信任務。衛星設計壽命15年，定點于52.5°E。

Yahsat-1B/Al Yah-2通信衛星在一年后的2012年4月24日由質子M-微風M火箭發射升空，Al Yah-2衛星同樣由歐洲宇航防務集團和泰雷茲·阿萊尼亞宇航公司研發，基于Eurostar-3000平臺建造，發射質量為6100千克。配置有25個Ka波段轉發器和27個Ku波段BSS轉發器，另外還有29個加密的安全Ka波段轉發器。衛星設計壽命15年，定點于52.5°E，載荷功率9.7千瓦。

這兩顆通信衛星對阿聯酋的發展提供了重大幫助，為廣播服務、衛星互聯網中繼、企業數據網絡和電信運營服務提供了創新解決方案，也滿足了中東、非洲、歐洲和西南亞的政府和商業客戶的衛星通信需求。

2014年9月，Yahsat公 司 和軌道·ATK公司簽訂了基于靜地星-3平臺研發Al Yah-3全Ka波段通信衛星的合同。Al Yah-3通信衛星重3795千克，基于靜地星-3平臺建造。其配備58路Ka波段波束，并提供寬帶互聯網服務。在運營的前十年可覆蓋非洲60%的人口和巴西95%以上、總計6億的人口，并將通信范圍擴展到另外17個國家。Al Yah-3通信衛星使用日本石川島播磨重工制造的BT-4肼-四氧化二氮雙組元推進器升軌，XR-5霍爾推進器保位，衛星載荷功率7.5千瓦。

衛星最初計劃于2016年第四季度發射升空，隨后推遲至2017年3月，最終在2018年1月和SES-14通信衛星一起搭乘阿里安5 火箭升空。

在火箭一級關機分離、火箭二級點火后幾秒時，火箭遙測信號丟失。兩顆衛星衛星進入了近地點232千米、遠地點42163千米、傾角20.64°的軌道。2018年2月7日至2月13日，Al Yah-3衛星通過4次化學推力器點火，進入一條近地點20829千米、遠地點47284千米的橢圓高軌道。22日，XR-5推進器接手轉移，至2018年5月9日，Al Yah 3衛星終于成功定點，但Yahsat公司并沒有公布此次部分失敗對壽命的影響。

▲ Al Yah-1通信衛星的Ka波段東波束覆蓋范圍

▲Al Yah-1通信衛星

▲AI Yah-2衛星

▲ 在軌道·ATK廠房中建設的Al Yah-3通信衛星

不過Yahsat公司并不是第一家阿聯酋的商業通信衛星公司。第一名當屬1997年成立的Thuraya公司，該公司提供區域衛星移動服務(MSS) 。Thuraya公司當前運營兩顆靜止軌道衛星，并為161個國家/地區提供L波段語音和數據服務。該公司在2018年成為Yahsat的子公司。

5108千克的Thuraya 1移動通信衛星配備有一個口徑達到12.25米的網狀環桁天線，衛星基于BSS-702平臺建造。2000年10月21日，該衛星由天頂3SL運載火箭發射升空，為25萬名客戶提供移動通信服務。由于太陽能帆板故障，Thuraya 1衛星在2007年停止服務。

后續的Thuraya 2和Thuraya-3通信衛星和Thuraya 1配置相同，使用BSS-702平臺，發射質量提升至5177千克，并且修改了有問題的太陽能帆板。2003年06月10日和2008年01月15日，這兩顆衛星分別由海射天頂運載火箭發射升空。

2020年8月，Yahsat公司斥資5億美元，和空客公司合作研發下一代移動通信衛星Thuraya 4-NGS，Thuraya 4-NGS基于Eurostar-NEO平臺建造，配置有12米口徑天線，將在2024年使用獵鷹9號火箭發射以替代2003年發射的Thuraya 2，并且考慮建設同樣的Thuraya 5-NGS以替代2030年到壽的Thuraya 3移動通信衛星。

Yahsat 公司董事會主席兼首席執行官表示：“Thuraya 4-NGS衛星是我們正在進行的使命中的一個重要里程碑，即提供先進且價格合理的衛星解決方案，其性能、可靠性和安全性水平處于當今技術的領先水平。”Yahsat公司表示，新項目是改造Thuraya并推出其下一代系統的一個重要里程碑。它包括對Thuraya的空間和地面設施進行全面改造，并啟用一套新的服務、產品和解決方案。預計Thuraya 4-NGS衛星每年可以產生4700萬美元的收入。

從1997年阿聯酋人建立自己的商業通信衛星公司并擁有第一顆通信衛星Thuraya 1，到2009年擁有第一顆光學衛星，再到2018年自己研制KhalifaSat，阿聯酋人通過技術轉讓和項目參與逐步建立起自己的總體研發能力和衛星運營能力，證明了自己具有基本的航天項目參與能力。

2014年阿聯酋建立了自己的航天局，而到目前，阿聯酋已與包括美國、歐盟、中國、俄羅斯內多個國家簽署了航天合作協議，將規劃更為遠大的航天任務。雖然有些任務并非一帆風順，但阿聯酋航天未遭受過重大挫折。他們的野心不止于地球軌道衛星，還積極參與載人航天，并逐步推進多項深空任務。

▲ Thuraya 1移動通信衛星

▲ Thuraya 4-NGS移動通信衛星