法国国家空间局正在开展对大型环绕地球运行的空间站系统的研究,它最终可能由法国提出作为欧洲多国空间方案。

由国家空间研究中心从事空间站方案,它起着协调法国有关空间活动的部门的作用。

法国航空空间公司按照跟国家空间研究中心签订的合同,刚刚完成对自动化轨道设施的广泛评价,另一项合同有指望授予玛特拉(Matra)公司进行补充研究。

像目前所设想的那样,在九十年代,有可能使用枚阿里安娜运载火箭,把一个不载人的空间站送到轨道上去,并在其十五年使用寿命期内,利用自动运输舱约三十次进行飞行为其服务。

预计该空间站方案(取名为太阳号)能够完成全自动化课题,例如材料加工、地球观测和大型轨道结构装配。

这种系统所设想的费用,粗略估计约为10亿法郎(1.754亿美元),单独作为一国规划,对法国说来未免耗资太大,因而法国正跟其他欧洲国家讨论联合研制的可能性。估计太阳号空间站标价约为欧洲多国阿里安娜运载火箭方案研制阶段费用的1.5倍。

若干欧洲航空空间工业部门,尤其是那些认为欧洲应着重于不载人空间工作而不是跟美国和苏联载人空间规划相竞争的官员,对太阳号很感兴趣。不过,另一些人则认为,欧洲应依靠拟由美国航天飞机轨道器运载的欧洲空间局多国研制的载人空间实验室所获得的经验。

太阳号研究的主题,就是要看一看在空间进行工业材料加工是否有自动解决的办法。我们认为,如果此种加工在未来成为可行技术的话,那么不载人系统可能是最佳的,一位国家空间研究中心的官员说。“然而,我们认为,材料加工的初步研究将通过载人规划,如空间实验室来完成。”

在研究该空间站其他可能任务时,国家空间研究中心一直在权衡载人和不载人这两者操作的可能性,尚未得出肯定的结论。国_空间研究中心最近开始研究载人空间设施,但是这方面的进展至今尚未超出初始阶段。“在国家空间研究中心为空间站选择种肯定方案前,不能不对载人与不载人的利弊进行深入分析”,一位国家空间研究中心官员说。

法国已经研究了作为载人空间规划的可能性,包括可能作为小型有翼类似航天飞机取名(Hermes)的飞行器。

航空空间公司在其与国家空间研究中心签订的合同中设想的不载入太阳号空间站,使用的是矩形航天器,发射质量4600公斤(10,120磅)。两个大型可展开的太阳电池板从该航天器一端的两侧伸展开来。一个抛物面通讯天线安装在航天器主体上方天线塔上,以便提供必要距离的遥测和发射线路。遥控机械手安装在站上,有一个炉子装在太阳号空间站后段,用以完成材料加工任务。国家空间研究中心估计该航天器主体尺寸为7×2×2米(22.96×6.56×6.56英尺)。

拟用欧洲阿里安娜4号运载火箭,把太阳号送离地800公里(496.8哩)跟太阳同步的圆形轨道上。阿里安娜4号是紧接初期阿里安娜之后目前正在研制的运载火箭,它将从位于法国圭阿那(Guiana)地方的圭阿那空间中心设施发射。太阳号系统的数据通讯的中继,将通过在类似于孽国国家航空航天局跟踪与数据中继卫星系统网络中两个分开的跟地球同步的中继卫星予以处理。

自动舱

在太阳号十五年寿命期内补给活动是由自动供应和运输舱来实现,这些舱亦是使用阿里安娜运载火箭发射的。这些自动舱可以携带要在空间站炉中加工的材料,或者携带燃料补给和备用设备给该航天器。设备的安放,以及把燃料从自动舱输至空间站,将由太阳号机械手操作。这种本领允许在执行长时间任务期间更换有故障的设备,并有可能供给以制动火箭或其他系统作为轨道控制所使用的燃料。

太阳号空间站主要电力需求是由两个大型太阳电池板来满足,这两个太阳电池板开始使用时输出功率约为20千瓦,直至该航天器寿命结束时至少还有10千瓦。每个太阳电池板尺寸为18×6米(59×19.68英尺),整个结构是建立在由航空空间公司空间与导弹系统部研制的经过改进的轻型太阳电池方案基础上。航空空间公司轻型太阳电池板设计将在1984年予以鉴定,那时该系统将在法国探测地球资源的卫星上飞行。

使用运输和供应舱作为地球至空间站的运输工具,是航空空间公司确定的太阳号系统的关键要素。这些舱拟用阿里安娜4号运载火箭发射到初始轨道,从该轨道进行会合和对接。预计,在送到初始轨道之后,会合和对接活动最多花七天时间,此航天器拟装备太阳电池,以便在此期间自供电力。

这些自动供应和运输舱可携带多达4000公斤载荷——恰好少于太阳号空间站本身发射重量。

这些运输航天器下部由指令舱组成,它包含有推力室发动机,电子设备,和供给该航天器电力的太阳电池板。上部则用一个密封舱覆盖着,当此密封舱从太阳号返回地球时,它亦起着再入运载器的作用。

航天器会合其指令和控制可从地面操作,而必要的数据则通过太阳号系统的两个中继卫星予以传送。航空空间公司研究表明,最后的会合和对接阶段可由太阳号空间站利用站上雷达设备控制对接途径自动地予以处置。官员们说,尽管此种轮廓尚未确定,但在自动舱抵至最后100公里(62英里)期间,该舱控制可由太阳号操作。

极度软式对接是必要的,以便减少对太阳号及其大型太阳电池板的撞击效应,估计需要小于每秒1厘米(每秒0.032英尺)的对接速度。

装在太阳号上接受对接的平台设有6个减震装置和6个执行捕获任务的机械手。自动舱和对接平台之间是以小型接触平板进行初步接触,防止两个航天器之间静电放电。

航空空间公司在研究空间站对接程序时,审阅了大约200项公开发表的关于对接程序的研究结果(包括许多美国评价),断定所确定的方案是可行的。

预计自动舱职能之一就是给太阳号补充所需的推进剂,供控制空间站的轨道和姿态使用。在空间站十五年寿命期内,推进剂是必需的。

这种补给能力消除了在用阿里安赫运载火箭发射时在空间站上要装载全部推进剂的要求。航空空间公司估计,在用阿里安娜运载火箭发射时,空间站装载的全部推进剂约减少1吨。

炉子供给

设想的自动舱另一职能是,把待加工材料供给太阳号炉子;与全向站对接之后,自动舱的密封舱将从自动舱底座升起,利用传送系统将材料集装箱送进太阳号的炉子。

航空空间公司提出的把材料从空间站运回地球的程序,系利用该公司军用导弹头再入运载器的经验。有一种方案,整个运输舱从太阳号发射,由该航天器指令舱提供制动和定位功能。然后,上部与其再入运载舱分离,在法国圭阿那空间中心设施附近海面予以回收。一次性消耗的指令舱在其分离再入时烧毁。与此方案不同,运输舱能携带4个小型运载器至太阳号。这些小型运载器将逐个被移开,分别返回地球。从运输舱移开这些小型运载器,拟由太阳号遥控机械手来完成,这些小型运载器不使用指令航底座作为它们返回装置,因此,需要不同的制导和推进程序,这些运载器将被送至《太阳号》旁边的旋转台加以旋转,以便供返回期间的稳定性。旋转起来之后,该运载器离开太阳号,由一个小型发动机推进,然后投掉这个发动机。运载器的形状将确定它在大气层飞行期间的方位,此航天器也是在法国圭阿那附近海面加以回收。

航空空间公司研究人员说,预计小型再入运载器的溅落精度为16×140公里(9.9×86.9英里),而大型运载器(若指令舱具有更精确制导的话)溅落精度则为12×20公里(7.4×12.4英里)。

航空空间公司对太阳号轨道空间站系统评定的全部结论是:此种方案是可行的,具备研制这种系统的技术。航空空间公司工程师说,某些方面需要依靠欧洲能力进一步确定,包括:遥控机械手系统;供应舱航天系统的使用;以及站上所需的消耗品类型。

“我们相信可以研制像太阳号这样空间站,在为国家空间研究中心进行太阳号研究期间,我们有能力评定空间站的主要特性”,航空空间公司空间与导弹系统部系统工程师弗郎柯伊斯 · 德纳特(Francois Duret)说:“随着方案评定进展,许多项目有待进一步详细研究,但是我们相信初步评定已经使我们看到这种方案的前景及其基本要求”。

航空空间公司研究估计,第一个太阳号空间站可能在1990年中期发射,供应舱首次飞行可在来年实现,1991年底予以回收。

在太阳号十五年寿命期内,每年拟组织两次自动舱任务,共飞行三十次。

发射日期

欧洲空间局官员说,1990~1991年发射目标可能是可接受的,只要规划是在明年之内制定并经参加国同意。太阳号首次发射更有希望的目标日期将是在1991~1994年期间。

国家空间研究中心的任务分析与远景研究负责人雅奎斯· 伯来顿(Jacques Breton)说,法国空间局已在法国南部它的土劳斯(Toulouse)站建立了太阳号方案综合小组。这个小组由六人组成,该小组也是从国家空间研究心各部门获得技术保障。

[Aviation Week & Space Technology1981年8月30]