“织女星”火箭：小块头的大价值

工作时，将由地基激光进行反射式跟踪，以便当它在太空飞行时地面的激光追踪网络能够跟踪其在轨道上的精确位置，精度可达毫米级。

广义相对论认为引力的产生源于时空的曲率，如果该理论是正确的，则地球的转动将拖带着周围时空一起旋转，因此会扰动卫星轨道，即地球自转产生的惯性系拖曳效应会让卫星的轨道产生轻微进动，这是由于卫星被随地球自转扭曲的时空带动产生的效应。

虽然广义相对论是目前普遍接受的引力理论，但是如果采用更加精确的测量系统，它可能会出现瑕疵。已上天的美国引力探测-B卫星刚入轨探测到了“惯性系拖曳效应”(Frame dragging)，测量轨道变化值的精度在10％之内，但目前的测量轨道变化值的精度为19％，这可能是引力探测-B卫星出现了技术问题。所以，欧空局的研究人员希望“激光相对论卫星”能取得1％的轨道变化精度，这也是该卫星制造方意大利航天局所期待的。

由于“激光相对论卫星”运行在距离地面1450千米的高轨道上，所以这里的大气拖拽效应本身非常微弱，并且这一高密度球体卫星受到太阳光压的影响很微小，几乎可以忽略不计。还有其它因素，如地球本身并非一个理想球体，实际上导致的卫星进动幅度更大，大约3年左右就可以让卫星运行轨道偏移一周。但是研究人员将会使用各种数据分析手段，并参考之前各项任务的数据，从而从这些背景数据中筛选出由于惯性系拖曳效应导致的误差值。

“激光相对论卫星”将在未来数年内连续发回有关惯性系拖曳效应的测量数据。在一年的时间内，这种效应预计将导致卫星运行轨道倾角出现大约千万分之一的误差，也就是说大约经过1000万年后，由惯性系拖曳效应导致的误差将可以致使卫星的运行轨道围绕地球整个翻转一圈。除了角度之外，在一年内卫星的位置也将出现大约4米的误差，这一误差可以由地面激光测量监视系统精确地测出，其误差将小于1％。

爱因斯坦的广义相对论或许仍将通过本轮测试。但科学家们相信广义相对论最终必定会失效，但是是在非常微观的尺度上，在这一尺度上量子理论开始发挥作用。当然，在科学上很多事情仍然是无法做出非常肯定的断言的。塞佛利尼说：“在过去的100年里，爱因斯坦的广义相对论已经经受住了无数的实验检验，但是这一切并不是就意味着我们应当停止这样的检验。”

发射成本决定商业价值

“织女星”发射成功，终于填补了欧洲在小型运载火箭方面的空白。从此之后欧洲至少在名义上拥有了大中小三种类型的运载火箭，已经拥有了可以满足各种发射任务所需要的运载火箭，任务从发射小型的科学和地球观测卫星，到发射飞向国际空间站的货运飞船。

根据欧空局发射主任安东尼奥·法布里茨的说法，织女星将主要用于发射地球观测卫星。天文学卫星目前的趋势是越来越大了，但对于地球观测卫星来说，趋势恰好是相反的。科技的进步让小卫星同样可以做许多事情，比如一些立方体卫星和其他微型卫星就可以作为“乘客”搭载“织女星”上天，

“织女星”上有足够的空间安置这些小卫星，这给许多经费有限的大学科研机构提供了发射低成本卫星的机会。

不过，与阿里安-5火箭和欧版“联盟”火箭不同，“织女星”并非完全为商业发射市场研制，用于发射政府和商用小型有效载荷，作为“阿里安”5大型火箭和欧版“联盟”中型火箭的补充。其业务模式是每年为欧洲政府提供1～2次发射。欧空局负责安排它来发射科学卫星与对地观测卫星。在进行了5次发射任务之后，“织女星”将在2014年进行整流罩以及隔热系统的测试，为将来可能实施的欧洲载人航天任务做准备。它还将执行两次商业任务，即在2014～2016年间发射欧洲“全球环境与安全监视”计划(GMES)中的两颗“哨兵”卫星。

可惜的是，虽然在发射市场上通信卫星是最赚钱的领域，但“织女星”不会发射通信卫星，因为作为小型运载火箭，它无法到达通信卫星所需的工作轨道。此外，为了满足搭载小卫星的需求，“织女星”还得进行一些改进。就算是发射小型、微型卫星，刚刚登场亮相的“织女星”同样需要进行多次昂贵的测试实验，以确保技术上没有问题。

即便如此，“织女星”的第一份商业合同已经签署了，阿里安空间公司在去年12月决定，将利用“织女星”发射两颗全球环境监测卫星。发射成本相对于欧洲原有运载火箭更低廉，这应该是“织女星”未来商业运营的最大优势。

今后，欧洲将综合采用“阿里安”5火箭和“织女星”火箭技术，研制用于取代“联盟”ST的新型中型火箭，并研制改进型“织女星”火箭“天琴座”(LYRA)，

“天琴座”的第3、4级拟用低成本的液氧和甲烷作推进剂，采用新型制导系统，其极轨运载能力将提高到2吨。

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固体发动机当主力

“织女星”火箭的前3级火箭均采用固体发动机，采用端羟基聚丁二烯；第4级采用液体发动机，采用偏二甲肼。

第1级长为10.5米，直径为3米，质量为95吨(推进剂质量占88吨)，推力为3040千牛，发动机型号为P80FW，比冲为2744米／秒。P80FW采用了先进的低成本技术，具有较高的性能，不但可用于“织女星”火箭，而且改进后还将用作“阿里安”5固体助推器，是该火箭研制的重点。采用了一些新技术，如内部热防护采用低密度三元乙丙橡胶，使用低成本和轻型碳酚醛材料，3米直径的碳纤维增强复合材料纤维缠绕壳体，推进剂为低比例黏合剂和高比例铝粉配置，锂离子电池的机电式推力矢量控制系统，可消耗壳体的点火器等。除P80FW发动机外，第1级还包括一二级的级间段，尾段和电缆槽。

第2级长为7.5米，直径为1.9米，质量为25.8吨(推进剂质量占23.9吨)，推力为1200千牛，发动机型号为Zefir023，比冲为2832米／秒。它由Zefiro 23发动机和二、三子级级间段组成，其中的Zefiro-23发动机由一个直径为1.9米的碳纤维环氧丝缠绕壳体、端羟基聚丁二烯复合推进剂、采用柔性接头技术的喷管、低密度三元乙丙橡胶热防护、可消耗的点火器和机电式推力矢量控制系统等组成。

第3级长为3.85米，直径为1.9米，质量为10.95吨(推进剂质量占10.1吨)，推力为213千牛，发动机型号为Zefiro-9，比冲为2891米／秒。它由Zefiro-9发动机和二、三级间段组成，壳体材料与第1、2级相同，喷管与第2级相似，采用三维碳，碳喉部、碳／酚醛复合材料扩散段和自保护的柔性接头，最大摆角可达6°。第2级和底级的发动机都是由Zefiro-16发动机改进而来。

作为上面级的第4级由外裙、推进舱和仪器舱组成，位于第3级和有效载荷舱之间，提供有效载荷支架、整流罩和第3级分离系统间的机械接口。它长为1.74米，直径为1.9米，质量为0.97吨(推进剂质量占0.55吨)，推力为2.45千牛，发动机型号为AVUM，比冲为3092米／秒。该液体推进系统主要采用现有的组件和技术，特别是采用乌克兰可多次启动的RD-869双组元推进剂发动机和俄罗斯聚合材料囊式贮箱方案，配有压力调节输送系统。推进剂储存在4个相同的142升囊式钛合金贮箱中，2个储存氧化剂四氧化二氮，2个储存燃料偏二甲肼。主发动机至少可点火5次，在进行标准飞行单星发射时，设定为3次点火程序。

该火箭的大部分电子设备都安装在AVUM上面级仪器舱中。所以，它主要用于对前3级火箭实施姿态和轨道控制，完成有效载荷入轨、提高入轨精度、进行轨道机动和有效载荷分离。其制导、导航和控制系统使用由阿里安-5改进而来的惯性测量装置。火箭的姿态控制由AVUM的6个冷气(氮气)推力器完成。在火箭飞行中，对第1、2级的制导按预先确定的飞行程序进行。在第3级和AVUM飞行时，箭载计算机确定一个最优制导方式，控制火箭到达目标轨道。飞行中AUVM箭载计算机能够修正上升飞行中的偏差。

“织女星”火箭的整流罩长7.18米，直径2.6米，有效载荷容积为20米³，质量为470千克。它采用传统的两半罩，用包带连接和分离。整流罩结构为铝蜂窝夹芯和碳纤维增强复合材料蒙皮，在火箭飞出大气层后被抛掉。

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