文/楊開

2022年7月6日，歐空局發(fā)布名為《“新世界”2030+戰(zhàn)略路線圖》（以下簡稱為“新世界路線圖”）的空間探索規(guī)劃，提出“歐洲對太陽系的探索計劃，以非載人任務作為先導和偵察兵，逐步實現(xiàn)載人任務，最終將空間探索的受益回報給社會”。

其中“新世界”的內涵是“近地軌道”“月球”和“火星”3個空間探索的目的地。這3個目的地并不算新概念，美國從奧巴馬政府時期已經(jīng)明確提出針對3個目的地的漸進式探索路徑，特朗普政府提出的阿爾忒彌斯計劃則是將規(guī)劃落地，為逐步實現(xiàn)重返月球、長期月球駐留、載人登火，進一步明確了航天發(fā)射系統(tǒng)（SLS）重型運載火箭、月球軌道門戶（Gateway）、多個商業(yè)非載人月球著陸、星艦載人著陸器等的規(guī)劃。對比來看，“新世界”更像是歐洲對齊美國深空探索的腳步，把3個目的地更清晰地落到了紙面上。

2014年歐空局委員會的部長級會議通過的“歐洲空間探索戰(zhàn)略決議”提出3個目的地及相關的探索任務，2016年歐空局設立“歐洲探索總體計劃”（E3P）實現(xiàn)其空間探索戰(zhàn)略，

▲ “新世界計劃”為2020年代規(guī)劃的空間探索任務

2021年E3P計劃更名為“新世界計劃”。歐空局理事會在2019年的部長級會議上確定了本世紀20年代的主要空間探索任務。而本次發(fā)布的路線將要提請歐空局理事會，在2022年11月份召開的成員國部長級會議上討論，確定2025～2030年間支持哪些新的任務及相關技術研發(fā)，為2030年后的空間探索路線圖做好準備。

歐空局局長在路線圖中提到“2020年代空間探索正處在歷史的交叉口”，那么新世界路線圖能否掀開歐洲空間探索的新篇章呢？

國際大環(huán)境下的“路線圖”

地緣政治環(huán)境突變對太空領域的國際合作產生重大影響

俄烏沖突之后，歐美國家對俄羅斯實施了最為嚴厲的制裁措施，俄羅斯通過終止其航天領域的國際合作項目作為反制手段，歐洲航天受到了嚴重沖擊。

首先，俄羅斯停止了與歐空局在庫魯航天中心發(fā)射聯(lián)盟號ST火箭的合作項目，撤回了技術專家和地面團隊，導致伽利略導航衛(wèi)星、歐幾里得紅外空間望遠鏡以及哨兵1C雷達衛(wèi)星等重要載荷發(fā)射推遲。

其次，俄羅斯不再為英國一網(wǎng)公司提供商業(yè)發(fā)射，一網(wǎng)低軌星座因部署問題再次遭遇困境，不得不采用直接競爭對手太空探索技術公司的獵鷹火箭。而作為歐空局對外運營商業(yè)發(fā)射服務的阿里安航天公司，很可能需要補償一網(wǎng)公司已支付的發(fā)射費用。

最后，俄歐合作的“火星生物學”（ExoMars）項目中止，歐洲在該項目下承擔探測器以及火星車的研制，依靠俄羅斯的進入、下降與著陸（EDL）技術和質子號M火箭。另外，俄烏沖突下烏克蘭南方機械制造廠受到打擊，歐洲織女星火箭所依賴的烏克蘭上面級發(fā)動機斷供，庫存數(shù)量用盡后，將不得不尋求替代方案。

強國間競爭對抗加劇后導致國際格局重塑的可能性提升

歐空局的路線圖明確承認孤立主義及經(jīng)濟保護主義正在成為當前的趨勢。顯然，對于歐洲而言，英國脫歐就是最直接的體現(xiàn)。上述發(fā)展環(huán)境勢必會對以多國合作框架為基礎的歐空局產生不利影響。加上當前世界范圍內的大國競爭態(tài)勢也在不斷加強，國際格局和形勢可能也會重新洗牌，歐洲航天領域在新形勢下如何應對，以及如何通過國際合作開展深空探索活動將是其面臨的重要議題。

私營機構的顛覆性創(chuàng)新隨時可能改變現(xiàn)有空間探索規(guī)劃

太空探索技術公司作為新興航天公司中的佼佼者，其獵鷹9火箭突破了垂直起降重復使用技術，在應用中逐步實現(xiàn)高成熟度和高可靠性，快速降低了航天發(fā)射成本，直接助力“星鏈”大型低軌通信星座的部署，一舉改變了通信衛(wèi)星應用領域的格局。而該公司的超重-星艦項目更是瞄準火星殖民的終極目標，快速迭代，全流量分級燃燒液氧甲烷發(fā)動機、垂直起降技術和升力式方案融合、推進劑在軌加注等創(chuàng)新顛覆了原有技術路徑，很可能會改變現(xiàn)有的月球和火星探索規(guī)劃，大幅加速人類邁向深空步伐。除太空探索技術公司外，“藍色起源”“內華達山脈航天”“相對論航天”“微納支架”“太空機器人”等富有活力的商業(yè)航天創(chuàng)企也正在提出和發(fā)展更多的創(chuàng)新型方案，如果取得成功，會對歐美的空間探索計劃產生重要影響，有助于其實現(xiàn)更宏大的探索目標。

▲ 到本世紀末歐洲與其他主要航天國家的能力對比

▲ 新世界路線圖的總體構想

特別強調彈性、自主、商業(yè)

彈性。由于國際政治環(huán)境的動態(tài)性和不確定性長期持續(xù)，為了能夠應對不利的國際政治因素變化以及其他擾動因素，歐洲強調必須要在其空間探索戰(zhàn)略中深度嵌入足夠的彈性?？臻g探索計劃和規(guī)劃的周期都很長，準備、決策、研發(fā)、運行的時間長達數(shù)十年。例如，美國和歐洲等西方國家合作的阿爾忒彌斯計劃，研制準備階段可以追溯到2012年，未來將持續(xù)到2030年后。因此，在戰(zhàn)略規(guī)劃階段的決策將產生深遠影響，必須將各種動態(tài)因素考慮在內，提升戰(zhàn)略彈性。只有這樣，歐洲才能更好地開展2030年，甚至2040年之后的空間探索任務。

自主。歐空局通過與美國、中國以及俄羅斯對比空間探索能力發(fā)現(xiàn)，其在近地軌道運輸、重型火箭、月球載人與非載人著陸器、火星著陸器等方面差距顯著，缺少獨立自主的能力，過于依賴國際合作。即使成功研制了科學載荷并具備技術驗證能力，但如果缺少將載荷運往目的地的能力，將會承擔巨大的項目和經(jīng)費風險。歐洲航天在俄烏沖突后受到的沖擊就是最典型和現(xiàn)實的例證。所以新世界路線圖中特別強調歐洲能夠獨立自主，保持自主能力是國際合作項目順利進行的前提。

商業(yè)。以美國太空探索技術公司為代表的新航天勢力的崛起，讓歐空局更加重視商業(yè)航天，新世界路線圖提到其重要目標之一就是要培育更有活力的商業(yè)航天生態(tài)系統(tǒng)。路線圖規(guī)劃的各類任務，盡可能轉變?yōu)椴少彿盏哪Ｊ?，而不是采購硬件產品的傳統(tǒng)模式，充分調動產業(yè)鏈中的新興商業(yè)力量，以大幅降低政府經(jīng)費投入，并為私營機構提供更多發(fā)展契機。在此基礎上，路線圖更進一步提出，促進以政府投入拉動的航天商業(yè)化進程轉型為全產業(yè)鏈的私人投資，創(chuàng)造真正的“新航天”。

新世界路線圖的總體目標

新世界路線圖的總體構想是通過3個目標讓歐洲在空間探索領域達到世界領先水平：①持續(xù)開展近地軌道駐留和應用研究；②2030年前將首位歐洲航天員送往月球；③2040年歐洲人能夠抵達火星。另外，根據(jù)歐洲“2022航天峰會”精神，歐空局在路線圖總體構想中還把貨物及乘員運輸作為備選項，考慮發(fā)展獨立自主的航天運輸能力，為近地軌道、月球活動提供人員及貨物的發(fā)射和返回服務。

從總體構想可以看到，新世界路線圖的著眼點在于空間科學技術能夠反哺經(jīng)濟社會發(fā)展，“盡管好奇心是空間探索的引擎，知識才是目的地”。就像歐空局局長在序言中提到的“空間探索是對未來的投資”，空間探索活動在科學前沿上的突破，將揭示歷史、啟迪未來，幫助更深入地了解人類自身和人類生存的環(huán)境。路線圖中著重強調生命科學、物理科學、月球和火星科學3個學科，關注人類如何在其他世界生存、下一代航天員的能力需求、太空旅游和運輸、外星球生命起源等焦點科學問題。

由于新世界路線圖的定位是提交歐空局理事會審議的材料，所以其中的任務也都是自下而上篩選出來的項目，并沒有考慮預算經(jīng)費和科研需求的限制，僅僅是服務于路線圖的構想和目標。也正是因為如此，該路線圖被稱為“名義任務路線圖”，說明很多任務可能會僅僅停留在路線圖中。

近地軌道

歐洲在近地軌道的空間探索路徑是充分利用國際空間站的剩余壽命周期，借鑒美國推動近地軌道商業(yè)化的做法，歐空局作為用戶方購買服務，而不再研發(fā)和購買空間站相關設施，為工業(yè)部門提供更多的發(fā)展機遇，為月球和火星的探索及科學研究提供支撐。

歐空局在路線圖中提出將SciHab（Science-Habitation——科學與駐留）方案作為歐洲未來近地軌道空間的核心要素。SciHab不是歐空局內部獨立的研發(fā)項目，而是由商業(yè)公司運營相關近地軌道能力的合作框架模式，為科學研究和空間駐留提供一個或者多個平臺。SciHab能夠根據(jù)政府和商業(yè)用戶需求不斷發(fā)展，這種演進能力很大程度上依賴于其擴展性，各成員國和商業(yè)用戶都可以在SciHab的平臺上增加需要的拓展模塊。

歐空局認為如果將SciHab和獨立的航天運輸能力結合起來，能大幅提升歐洲航天的自主能力、彈性和領導地位。然而，歐空局每年只有1～2名航天員和幾噸的貨物運輸需求，對應的經(jīng)費投入遠不能支撐起SciHub及其運輸系統(tǒng)。所以，新世界路線圖提出來要發(fā)掘商業(yè)需求和商業(yè)用戶，包括近地軌道商業(yè)研究、半導體及光纖等高價值物品的在軌制造、太空旅游等需求，拉動商業(yè)投資；同時，還要吸引新興航天國家共建SciHub及其運輸系統(tǒng)。

▲ “新世界”2030+戰(zhàn)略 名義任務路線圖

月球

新世界路線圖中勾畫出了歐洲從月球軌道到月球表面逐步構建能力的發(fā)展路徑。其中，歐洲獨立自主的能力用綠色文字標注出來，并說明了這些能力如何為實現(xiàn)月球探索規(guī)劃總體目標能夠發(fā)揮的作用（見下頁）。歐洲將提升月球探索的自主能力，提高歐洲在國際合作項目中的地位和貢獻，在2030年前將首位歐洲航天員送上月球，確保歐洲在科學探索和發(fā)現(xiàn)方面的領先地位，為后續(xù)探索能力和技術的發(fā)展打好基礎。

月球探索規(guī)劃下，歐洲將從月球軌道上的門戶（Gateway）利用逐步發(fā)展到月球表面探索任務，重點項目包括門戶的I-HAB居住艙和提供加注、對接和先進通信的ESPRIT艙段，以及Argonaut EL3月球著陸器。后者將突破EDL技術，為月球表面探索任務提供貨物補給、科研載荷、機械臂、小型月球車等優(yōu)勢能力。歐洲后續(xù)還可能在月表建立探索營地。

火星

歐洲的火星探索路徑是著手開展非載人任務在火星上發(fā)現(xiàn)生命跡象，提升對火星的認知度以減小知識鴻溝，發(fā)展基礎能力為載人火星任務做準備。

當前歐洲火星探索任務的重點是和美國合作的火星采樣返回任務，以更好地了解火星。后續(xù)，歐洲火星探索規(guī)劃的核心是一系列由歐洲主導的非載人探索任務，包括通信和導航網(wǎng)絡任務、氣象軌道器和著陸器組成的氣象網(wǎng)絡、火星表面驗證冰層鉆探、原位資源利用（ISRU）和再生燃料電池的任務，以及下一代精確著陸天體生物學火星車任務。上述任務能夠為歐洲及其合作伙伴提供通信、導航、氣象監(jiān)測能力，支撐后續(xù)任務。同時，歐洲還將在地球上、近地軌道、月球軌道和月球表面開展載人探索的科學研究和技術能力開發(fā)，為載人登火做準備。歐空局希望通過上述路徑，使得歐洲能夠在火星居住地的先進生命維持系統(tǒng)、后勤補給運輸、帶增壓艙的火星車、原位資源利用和能源方面具備領先水平。

▲ 開放的SciHab方案

意欲獨立，實難實現(xiàn)

歐空局作為多國合作航天機構，自誕生之初就在一定程度上缺少獨立自主和自力更生的精神，強調聯(lián)合互補，所以在俄烏沖突后，因為俄羅斯在航天領域的反制裁措施吃了大虧。

新世界路線圖沒有回避上述問題，而是把問題拋了出來，并在一定程度上進行了糾正。路線圖將正在實施的和規(guī)劃中的任務通過3個新世界目的地串聯(lián)起來，在有限資源內尋求最優(yōu)解，以各成員國財政預算為基礎，希望借助商業(yè)航天力量、新興航天國家、國際合作伙伴，在原有優(yōu)勢領域的基礎上，能夠在近地軌道空間站及其運輸系統(tǒng)，以及深空進入、下降和著陸技術重點的短板能力上有所突破，爭取在空間探索領域實現(xiàn)更大程度的獨立自主，提升歐洲在世界航天領域內的地位，使其長期空間探索活動更具彈性。新世界路線圖的戰(zhàn)略核心還是要抓住主要矛盾，而不是（也不能）全面突破，后續(xù)如果能夠得到各成員國支持，并且能夠激發(fā)出產業(yè)活力，也可能對歐洲航天能力有較大的提升。

▲ 月球探索戰(zhàn)略規(guī)劃中歐洲要實現(xiàn)的目標和所具備的能力

▲ 火星戰(zhàn)略規(guī)劃下歐洲的重點空間探索任務

不過，由于歐洲航天多國合作模式的固有特點以及發(fā)展慣性，可能短時間內很難從真正意義上實現(xiàn)獨立，新世界路線圖也在很大程度上暴露出歐洲對于美國的依賴：3個目的地的總體架構和美國空間探索框架一致，對齊了發(fā)展規(guī)劃；2030年登上月球的“雄心”需要依靠美國的重型火箭和載人月球著陸器；后續(xù)月球駐留和火星采樣返回等任務也要依靠美國的重型運載火箭。

盡管歐空局在2022年初發(fā)布過關于年運輸能力達到千噸級別的運輸系統(tǒng)方案研究項目征集文件，但新世界路線圖中還是比較明確透露出了歐洲很難發(fā)展自己的重型運載火箭。在近地軌道商業(yè)化路徑選擇上，則照搬美國，強調采購服務、私人投資和構建產業(yè)生態(tài)。然而，美國主要是靠政府需求帶動起新興航天力量發(fā)展，而美國政府需求的體量遠非歐洲能比，歐空局作為一個國際合作組織，又并非強有力的政府機構，所以歐洲商業(yè)航天產業(yè)的前景存在很大的不確定性。

綜上，世界主要航天國家在空間探索目的地選擇上基本達成共識，正處在從近地轉向深空的重要節(jié)點，歐空局希望通過新世界路線圖為歐洲謀劃更為合理可行的發(fā)展路徑，描繪新的發(fā)展圖景，但還需要突破很多限制條件才能將上述戰(zhàn)略規(guī)劃落到實處。