欧洲库鲁航天基地:南美热带丛林中的火箭发射塔

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欧洲正在建造一座新的火箭发射塔,但发射塔的选址离欧洲大陆十分遥远,而是在南美洲的热带丛林中建造。

欧洲航天基地发射场位于法属圭亚那(French Guiana)的库鲁(Kourou),如果你想要观看发射场的全景,就必须穿越热带丛林,爬上一座陡峭的山丘。坦白说,那会是一次非常费劲,让人汗流浃背的辛苦跋涉。但那还并不是最糟糕的。

到达山顶,走出了森林,眼前是一座有顶的木制观察台,入口一块木板上写着潦草的几个大字“蜘蛛之家”(Casa Araignées)。你抬头四望,到处都是手掌大小的蜘蛛,织出来的蛛网缠绕跨越在木梁上。

只有当你小心地经过这些恐怖的蜘蛛网(一想到自己会被一张巨大的蜘蛛网缠绕住,真的很可怕),你才能看到下面的场景,三枚欧洲火箭:阿丽亚娜5号(Ariane 5)、联盟号(Soyuz)和织女星号(Vega)的发射塔散布在清理出来的丛林中。

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Image caption 俯瞰发射场的观察台是大量蜘蛛的栖息地(Credit: Richard Hollingham)

三座发射台中最大的是阿丽亚娜5号,尽管首次发射以惊人的灾难收场,但自1996年以来一直在执行运载卫星上天的任务。这证明阿丽亚娜5号迄今仍然是全球将卫星送入轨道及更远的太空最可靠的方式。阿丽亚娜5号最近还成功运载展开第一阶段水星之旅的巨大的“哥伦布水星探测器”(BepiColombo spacecraft)升空。它还发射了一些世界上最大的电信、天气和导航卫星。

但是搭乘阿丽亚娜火箭进入太空可不便宜。用阿丽亚娜5号火箭发射一颗卫星大约需要1亿美元(7800万英镑,确切的价钱很少披露)。最近进入该市场的公司,如马斯克(Elon Musk)的SpaceX等承诺,未来将提供同样的服务但价格将减少数千万美元。

为应对这样的竞争,欧洲正在建造62米高(204英尺)的阿丽亚娜6号火箭,能够将中型和大型航天器发射到各种不同的轨道。6号火箭24亿欧元(21.4亿英镑/27.4亿美元)的开发项目由欧洲航天局(European Space Agency)提供资金,所有设计都力求发射卫星和航天器要比阿丽亚娜5号便宜,而且效率更高。

火箭发射塔 Image copyright Richard Hollingham
Image caption 正在建造的火箭发射塔(Credit: Richard Hollingham)

库鲁航天基地的主管贝斯考(Charlotte Beskow)说:“我们的目标是打造出价格和客户服务方面都非常有吸引力的运载项目。”她也承认成本不是影响建造阿丽亚娜6号火箭的唯一因素,“我们也有依靠自身进入太空的政治意愿,如果我们没有自己的欧洲发射台,那么我们将永远需要依赖其他国家。”

安装了升级版本的发动机和新的固态助进器,阿丽亚娜6号将会有两种规格版本,一种是相当于常规的型号,另一种则是超大型的版本。至于在执行任务时使用哪种型号,则取决于被运载的卫星或航天器的质量和轨道目的地。阿丽亚娜6号还配备了一个全新的发射台和发射门,这个新的结构被法国工程师们亲切地描述为一个“可移动的埃菲尔铁塔”(Eiffel Tower),尽管发射门是一个方形的、现代化的版本。

目前,90米高(297英尺)的发射门只是一个巨大的框架梁,但在未来几个月,将会覆盖金属面板,内部安装甲板以固定火箭。与5号前身不同,阿丽亚娜6号将平放在附近的一座建筑中进行组装,然后被吊起放进发射门进行最终组装、加油和测试。然后,在发射前几个小时,整个发射门顺着轨道移开后,火箭就会裸露在发射台上。

发射塔 Image copyright Richard Holingham
Image caption 该项目的工程师称此发射塔为“可移动的埃菲尔铁塔”(Credit: Richard Hollingham)

贝斯考说:“这项工程是我们过去发射阿丽亚娜4号火箭采用过,也是我们发射织女星号和联盟号所做过的,所以这是一项经过验证的技术。只是这一次我们做的规模更大,但就发射装置的准备而言,它更快,效率更高,可以让人们安全工作,而且从热带气候的角度来看,也更方便。”

法属圭亚那接近赤道,从赤道发射火箭有助于给火箭带来额外的升空动力,因为地球自转在赤道地区会比其他纬度地区快。但赤道地区也有不利的因素,那就是热带气候。库鲁航天基地的每一栋建筑都受到热带森林永不休止的侵袭。建筑的表面常年累月下已经被绿色的藻类,苔藓和霉菌包裹着。因此,发射塔的内部将设置空调,并用避雷针包围着,以保护火箭。更重要的是,这么做是要保护火箭的工程师团队。

目前准备阿丽亚娜5号火箭的发射需要35天时间。火箭必须通过一个巨大的轨道网在不同设施之间移动拖运,以便将助推器和卫星附在火箭上。阿丽亚娜6号的目标是把准备时间缩短到12天。

贝斯考说:“最终的成品将非常简单,精简过程,外形也较优雅,这就是我们要节省时间的方法。控制减少,操作减少,运输减少,瓶颈也会减少,阿丽亚娜6号会提供更快的周转时间,作为更快进入太空的途径。”

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但是建造一个新的发射塔只是这个工程挑战性的一部分。最令人印象深刻的是地下工程。在地面上,发射台将会竖起一个由钢和混凝土制成的“围裙”,这个混凝土的钢架一旦完成,其支撑结构将深达地下约30米(100英尺)。在地下支撑结构两边各修建了条20米宽(66英尺)的隧道,以减弱和排放火箭点火发射的火焰,并将发射期间喷在火箭上的水输送出去。

贝斯考解释说:“我们称这个结构为‘洪水’,我们倾泻了很多水进隧道,这减少了发射器和所载太空器的振动,减少了有毒的排放物,所以非常的重要。”

目前,这座最新的欧洲发射场只是一个巨大的建筑工地,600名工人分两班日夜赶工。当我驻足观看时,在我头顶上,七根高高的吊车正悬吊起横梁,混凝土和瓦砾,技术人员在焊接横梁,火花迸射,而打桩机则不断地敲击地面。

但是,由于第一架阿丽亚娜6号将在2019年完工,第一次发射计划定在2020年,发射台所剩的建造时间不多了。然而,负责的工程师穆诺斯(Frédéric Munos)却流露出平静的自信。毕竟这是他所打造的第五个火箭发射台。

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Image caption 阿丽亚娜5号发射升空的情景

穆诺斯说:“我们必需要正确地按照计划完成这项工程,还有设计优良,不要发生任何意外。只有这样,当我们将来在全世界关注下第一次发射阿丽亚娜6号时,我们会倍感满意的。”

2018年SpaceX在佛罗里达州肯尼迪航天中心发射了猎鹰重型运载火箭,当时有数千人前往观看那次发射。由于法属圭亚那地处偏远,很少有人能亲眼目睹阿丽亚娜火箭的发射。但贝斯考也希望改变这种状况。

她说:“这是一个火箭发射的理想位置,却也是一个偏远的地方。我希望有更多的人来这里看看,就像人们去休斯顿和肯尼迪观看火箭发射一样。这是一项欧洲资产,亲眼目睹其发射你一定会瞠目结舌。”

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Image caption 在法属圭亚那海滩度假的游客观看火箭升空

如果你真的决定前去库鲁航天基地观看火箭发射,请记住一件事:小心那些巨大的蜘蛛。

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