近日，欧空局宣布启动商业货运竞赛，计划面向欧洲商业公司，征集可在2028年前实现空间站与地面往返的商用货运飞船解决方案。欧空局为何要开发私人货运飞船？目前欧洲有哪些商业航天公司已经有了开发货运飞船的计划？

欧洲货运飞船的“前世今生”

世界上第一艘货运飞船“进步-1号”由苏联于1978年1月20日发射。此后的整个20世纪，苏联在货运飞船的建设和发射领域都独占鳌头。据统计，苏联/俄罗斯相继发射了173艘进步系列货运飞船。

不过，进步号货运飞船的上行运力只有2.3吨，1年需要发射6次才能满足国际空间站的需求。为了减少对俄罗斯进步号货运飞船的依赖，欧空局利用这个历史机遇，牵头研发了一款消耗性货运飞船——自动货运飞船，并借此积累了完整的宇宙飞船研发能力。

自动货运飞船为圆柱体构造，长9.794米，直径4.48米，满载货物20.7吨，内部尺寸48立方米。该飞船外部覆有铝箔层和微流星体防护板，采用4片太阳电池翼，呈X形分布，翼展可达22.28米，能够为飞船提供4.8千瓦的电力。

飞船采用模块化设计，可将不同的舱段、模块平行集成、测试，同时考虑后续任务，可兼容不同的任务模块，主要由集成货运舱和服务舱2个舱段组成。集成货运舱占总体积的60%，由服务舱进行推进和控制，分为加压舱和非加压舱两部分。飞船拥有高精度导航系统、高度冗余的飞行软件，以及具有独立电源、控制和推进器的完全自主监控和防撞系统。飞船使用基于GPS导航的合作目标自主交会对接技术，可实现与国际空间站“星辰号”俄罗斯舱段的全自动对接。

此外，自动货运飞船是飞往国际空间站的货运飞船中，除“进步号”以外，唯一能够提供燃料补给、姿态控制和轨道提升的航天器。它也是迄今为止已发射使用的运载能力最大的货运飞船，运输能力可以达到进步系列飞船的3倍多，每次发射可为国际空间站运输6.5吨货物及燃料，并使用另外2.5吨自身携带的燃料完成空间站升轨和姿态控制，可以在很长一段时间内保证空间站稳定运行。

自动货运飞船的单次发射成本为4.8亿美元，货运单位成本为7.4万美元/公斤。作为对比，货运龙飞船的货运单位成本为4.48万美元/公斤，天鹅座飞船为6.21万美元/公斤，进步MS飞船为3.2万美元/公斤。

从2008年到2014年，自动货运飞船一共成功执行5次任务。随着货运飞船商业化的蓬勃发展，自动货运飞船准备周期长、经济性差的劣势愈发凸显，最终于2014年黯然退役。好在美国宇航局与欧空局达成协议，由欧空局在自动货运飞船的基础上为“猎户座”的“探索任务-1”提供服务舱，称为“欧洲服务舱”。至此，欧洲已经没有可以自主发射的货运飞船。

欧空局的商业化考虑

欧空局之所以想要开发商业化货运飞船，或许是出于4点考虑。

首先是复刻美国商业航天的成功模式，迎合低成本发展趋势，通过航天经济带动欧洲经济发展。

物美价廉的产品和服务是航天商业化能够获得生存空间的重要筹码。当前太空探索整体呈现低成本化发展趋势，美国SpaceX公司已经成功实现了一级火箭的回收以及再发射，火箭发射成本进一步降低。在这种情况下，对现有技术已成熟的货运飞船进一步控制成本，进行私人运营，也成了国际上航天发展的必然趋势。美国在该领域已率先实现商业化。

欧空局的这项竞赛显然受到了美国宇航局商业轨道运输服务计划的启发。在计划中，美国宇航局只是作为用户，去购买企业的服务，而商业公司则负责整套运营。私营公司将成为研发制造航天器的主力，美国宇航局则负责监管。这是一种非常创新的、高效费比的解决办法，有助于航天产业化和国家经济的发展，增强国家在全球经济中的竞争优势。

其次是激发创新活力，促进航天事业发展。在商业公司中引入竞争的方式设计、建造和发射货物运输系统，既可以降低运输费用，又将加速欧洲载人航天技术的创新步伐，有助于改进技术能力并降低成本，建立具有较强竞争力的新型航天工业基础。欧空局可通过与商业公司合作，形成一个可持续的商业航天生态系统，进一步推动欧洲航天事业的发展。

三是欧空局与商业公司各有侧重，从而促进欧洲航天全产业链发展。目前全球地缘政治格局重构，空间运输业和商业发射市场的深刻变化伴随着新的竞争、创新和商业风险。如果欧洲想在瞬息万变的国际环境中保持与时俱进，成长为与其他国家竞争的全球太空领导者，则需要减轻对航天合作的依赖。

为促进能力发展，欧洲航天部门也要考虑吸引私人投资。这次竞赛与欧洲航天发展计划的要求相吻合，即旨在将欧洲航天的低轨领域进行外包，欧空局则将更多精力投入更长远、更复杂的深空载人航天探索活动中，形成欧洲航天领域全产业链的发展，降低欧洲在航天领域对外界的依赖。

四是货运飞船的商业化发展将作为载人的前置条件。欧空局局长约瑟夫·阿施巴赫在谈到货运飞船时说：“我们也将以一种不是死胡同的方式来构思它，这意味着它是开放的，它可以在未来发展为载人飞船。”

由于资金原因，欧空局没有寻求立即研发载人飞行器，而是将商业化货运飞船作为载人航天的第一步，并有意借鉴龙飞船的发展思路，一代运货，二代则将专注于载人。

进击中的欧洲商业航天公司

欧空局希望此次竞赛征集到的方案能够达到上行2吨、下行1吨的可返回运载能力。在第一期计划（2023年9月～2024年6月）中，欧空局打算选择2～3家公司来推进其货运飞船开发，直至确定初步设计并获得适当的第三方融资。目前欧洲已经有几家商业公司提出了他们的往返式货运飞船设计方案。

法国探索公司计划推出新式轨道飞行器Nyx。该飞船直径4米，重8吨，有效载荷4吨。与龙飞船类似，它使用返回舱+货舱两段式设计，使用开放接口搭建技术模块，可返回并多次重复利用，可在轨道上加注燃料。对接后飞船可在轨飞行6个月，计划单位货运成本为2.14万美元/公斤。

探索公司的Nyx飞船艺术图

德国的奥格斯堡火箭工厂计划推出中型货运飞船Argo，该飞船计划采用Fenix发动机，使用不锈钢结构，具备自动对接功能。该飞船有效载荷3.4吨，加压货仓容积约13立方米。该公司还计划与德国生命科学实验返回舱开发商Atmos Space Cargo合作，共同开发一体化的充气式重返舱，以解决再入回收的难题。有趣的是，Argo将与不同的运载火箭兼容，使其能够灵活地部署发射。

对于欧洲可回收式货运飞船的演进，人们将拭目以待。也希望有更多产品能够参与到商业货运飞船的竞争中来。（作者：王露荻 王昭磊 图片来源：法国探索公司 把关专家：中国航天科技集团科技委副主任 江帆）

来源: 中国航天报

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