阿聯(lián)酋航天：從合作起步，邁向更遠(yuǎn)征途

文/張晨

9月16日，中國(guó)國(guó)家航天局副局長(zhǎng)吳艷華率團(tuán)訪問阿聯(lián)酋拉希德航天中心，與艾爾馬里主任舉行會(huì)談，就中阿航天合作進(jìn)行深入交流，并簽署了關(guān)于“嫦娥七號(hào)”任務(wù)合作的諒解備忘錄。屆時(shí)，中方探測(cè)器將搭載阿方月球車登月，并提供探測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)。

海灣國(guó)家阿聯(lián)酋以世界第一高樓哈里發(fā)塔、棕櫚島和帆船酒店等聞名于世，除此之外，阿聯(lián)酋在中東地區(qū)還有著相當(dāng)不錯(cuò)的航天實(shí)力，并且通過(guò)技術(shù)合作和轉(zhuǎn)讓等獲得了衛(wèi)星制造能力。阿聯(lián)酋還擁有5顆大型靜止軌道衛(wèi)星。當(dāng)然了，最著名的還屬火星探測(cè)器——“希望號(hào)”。那么，阿聯(lián)酋的航天工業(yè)是如何起步并發(fā)展到今天這樣的水平的？這值得我們?nèi)ニ伎己脱芯恳环?/p>

▲ DubaiSat-2

阿聯(lián)酋航天的起點(diǎn)

阿聯(lián)酋對(duì)航天最早的興趣還要從美國(guó)的載人登月工程開始，當(dāng)時(shí)謝赫·扎耶德·本·蘇丹·阿勒納哈揚(yáng)酋長(zhǎng)會(huì)見了美國(guó)宇航局負(fù)責(zé)阿波羅登月的團(tuán)隊(duì)。這次會(huì)面引發(fā)了阿聯(lián)酋上下對(duì)航天的關(guān)注。

2006年成立的阿聯(lián)酋先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所 (EIAST)負(fù)責(zé)合作研發(fā)了阿聯(lián)酋的第一顆光學(xué)遙感衛(wèi)星。自2014年阿聯(lián)酋航天局（UAESA）成立以來(lái)，阿聯(lián)酋的大多數(shù)大學(xué)都開展了空間科學(xué)和空間工程項(xiàng)目。此外，一些空間科學(xué)研究和工程中心也相繼建立。2015年4月，EIAST與穆罕默德·本·拉希德空間中心合并，后者執(zhí)行了阿聯(lián)酋探火和載人航天項(xiàng)目。截至目前，阿聯(lián)酋已與包括美國(guó)、歐盟、中國(guó)、俄羅斯在內(nèi)多個(gè)國(guó)家簽署了航天合作協(xié)議，他們將規(guī)劃更為遠(yuǎn)大的航天任務(wù)。阿聯(lián)酋航天局提供了52億美元的巨額航天計(jì)劃基金，以確保相關(guān)的航天計(jì)劃落地。

2020年2月，阿聯(lián)酋公布了自己的空間法，為未來(lái)的航天工程奠定了法理上的基礎(chǔ)。

地球遙感衛(wèi)星

DubaiSat-1地球遙感衛(wèi)星是阿聯(lián)酋的第一顆衛(wèi)星，由2006年成立的阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所 (EIAST)和韓國(guó)Satrec Initiative合作研發(fā)。“DubaiSat-1”為阿聯(lián)酋提供寶貴的信息來(lái)源，以支持該國(guó)的眾多發(fā)展計(jì)劃。

“DubaiSat-1”的主要有效載荷是迪拜中孔徑相機(jī)（DMAC）。DMAC采用推掃成像，具有一個(gè)全色和四個(gè)多光譜成像通道。具備2.5米的黑白圖像和5米的彩色圖像分辨率。衛(wèi)星使用SI-200平臺(tái)建造，采用六邊形平臺(tái)，發(fā)射質(zhì)量190千克。衛(wèi)星初始供電能力為330瓦，設(shè)計(jì)壽命5年。

EIAST的工作人員規(guī)劃和操作整個(gè)太空任務(wù)，包括空間和地面資源的資源配置和調(diào)度?？刂普具€負(fù)責(zé)通過(guò)迪拜的11.28米天線監(jiān)視和指揮衛(wèi)星。

2009年7月29日，“DubaiSat-1”由第聶伯號(hào)運(yùn)載火箭在拜科努爾發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，成功進(jìn)入666千米×681千米的太陽(yáng)同步軌道。

第二顆地球遙感衛(wèi)星DubaiSat-2仍然選擇和韓國(guó)合作研發(fā)。衛(wèi)星使用SI-300平臺(tái)，發(fā)射質(zhì)量300千克。主載荷HiRAIS具有一個(gè)全色和四個(gè)多光譜成像通道，并且使用輕質(zhì)碳纖維結(jié)構(gòu)，具備1米的黑白圖像和4米的彩色圖像分辨率。2013年11月21日，在亞斯內(nèi)發(fā)射場(chǎng)/東布羅夫斯基空軍基地LC-370/13，第聶伯號(hào)運(yùn)載火箭將DubaiSat-2送入了600千米太陽(yáng)同步軌道。

DubaiSat-3，也被稱為KhalifaSat，是第一顆完全由阿聯(lián)酋建造的衛(wèi)星。該衛(wèi)星使用SI-300平臺(tái)，由穆罕默德·本·拉希德航天中心研制。衛(wèi)星配置有一臺(tái)70千克的名為KHCS（KhalifaSat 相機(jī)系統(tǒng)）的相機(jī)，可以提供0.7米分辨率的全色圖像和3米的彩色圖像。2018年10月29日，KhalifaSat由日本H-2A 火箭在種子島發(fā)射升空，進(jìn)入597千米×616千米的太陽(yáng)同步軌道。KhalifaSat衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命5年，實(shí)際工作了3年11月26天后任務(wù)結(jié)束。

通過(guò)這3顆衛(wèi)星的研制，可以看出阿聯(lián)酋采用了經(jīng)典的技術(shù)轉(zhuǎn)讓路線：購(gòu)買——合作——技術(shù)獲得。當(dāng)時(shí)韓國(guó)的遙感衛(wèi)星技術(shù)也是較為先進(jìn)的，阿聯(lián)酋選擇和韓國(guó)合作第一顆衛(wèi)星并且培訓(xùn)技術(shù)人員，在第二顆衛(wèi)星研發(fā)中讓本國(guó)工程師參與研制，并且自主研發(fā)了第三顆衛(wèi)星，符合阿聯(lián)酋的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)但缺乏技術(shù)的基本國(guó)情?，F(xiàn)在阿聯(lián)酋具備了基本的衛(wèi)星總體研發(fā)能力，而在國(guó)家投入研制遙感衛(wèi)星之外，阿聯(lián)酋的大學(xué)也在和美國(guó)大學(xué)合作研發(fā)小型衛(wèi)星，旨在培養(yǎng)阿聯(lián)酋的大學(xué)科研能力，以支持未來(lái)的大型衛(wèi)星任務(wù)和自主深空任務(wù)。

▲ MeznSat

▲ MYSat-2

▲MYSat-1

▲ Nayif-1

培養(yǎng)后備力量

MeznSat是一個(gè)3U立方星，它攜帶一個(gè)短波紅外(SWIR)微型光譜儀作為其主要有效載荷，旨在通過(guò)觀測(cè)來(lái)推導(dǎo)大氣中的溫室氣體濃度。MeznSat是哈利法科技大學(xué)(KUST)與美國(guó)拉斯海馬大學(xué)(AURAK)合作項(xiàng)目的成果，2020年9月28日，該衛(wèi)星由聯(lián)盟2.1b-弗雷蓋特M火箭發(fā)射升空。

MYSAT 1是一項(xiàng)1U 立方星教育任務(wù)，由哈利法大學(xué) Yahsat 空間實(shí)驗(yàn)室和阿聯(lián)酋馬斯達(dá)爾科技學(xué)院開發(fā)。其目標(biāo)旨在測(cè)試與太空中的立方星通信，并建立遙測(cè)鏈路，并且使用相機(jī)作為有效載荷拍攝阿聯(lián)酋地區(qū)的照片并將照片發(fā)送回地面站。

此外，由馬斯達(dá)爾研究所實(shí)驗(yàn)室開發(fā)和制造的新型鋰離子電池在太空中進(jìn)行測(cè)試。2018年該衛(wèi)星是搭載在天鵝座 CRS-10貨運(yùn)任務(wù)上的，并在貨運(yùn)飛船離開國(guó)際空間站后從航天器外部部署器部署。

DhabiSat／MYSAT-2是 一 項(xiàng)2U 立方星教學(xué)任務(wù)，由哈利法大學(xué)的學(xué)生在 Al Yah 衛(wèi)星公司 (Yahsat) 和諾·格公司的支持下開發(fā)。主要任務(wù)是讓學(xué)生能夠設(shè)計(jì)、實(shí)施和測(cè)試用于姿態(tài)確定和控制系統(tǒng) (ADCS) 的軟件模塊。這項(xiàng)工作是在Yahsat空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，該實(shí)驗(yàn)室是哈利法大學(xué)空間技術(shù)與創(chuàng)新中心 (KUSTIC) 的一部分。

該衛(wèi)星在天鵝座 CRS-15貨運(yùn)任務(wù)中發(fā)射的，并于2021年6月29日在貨運(yùn)飛船離開國(guó)際空間站后從外部部署器部署。

Nayif-1是阿聯(lián)酋的第一個(gè)1U立方星任務(wù)，由位于迪拜的阿聯(lián)酋先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所 (EIAST) 與美國(guó)沙迦大學(xué)(AUS)合作開發(fā)。

Nayif-1旨在發(fā)展阿聯(lián)酋工程專業(yè)學(xué)生在空間技術(shù)方面的能力，由來(lái)自AUS不同工程學(xué)科（包括計(jì)算機(jī)工程、電氣工程和機(jī)械工程）的7名學(xué)生組成的任務(wù)小組已被分配到該項(xiàng)目。學(xué)生將接受密集的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和測(cè)試培訓(xùn)，并將作為他們的高級(jí)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目參與該計(jì)劃，還參與了立方星的設(shè)計(jì)、組裝、集成和測(cè)試。

Nayif-1原定于2015 年底搭載獵鷹9 火箭發(fā)射，后來(lái)改為使用印度的PSLV-XL火 箭 在2017年2月15日發(fā)射。Nayic-1使用的地面站在澳大利亞建造，由阿聯(lián)酋工程專業(yè)的學(xué)生操作。

阿聯(lián)酋的軍事航天

除了在民用領(lǐng)域，阿聯(lián)酋在軍用航天領(lǐng)域也不吝投入。雖然DubaiSat使得阿聯(lián)酋人具備了基本的光學(xué)遙感衛(wèi)星能力，但它的分辨率仍然不夠，于是阿聯(lián)酋選擇和歐洲老牌航天企業(yè)合作研發(fā)軍用遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，即“獵鷹眼”遙感衛(wèi)星系統(tǒng)。

“獵鷹眼”由空客作為主承包商，泰雷茲·阿萊尼亞（TAS）作為合作主承包商制造。該項(xiàng)目包括2顆相同的衛(wèi)星“獵鷹眼” 1和“獵鷹眼” 2，“獵鷹眼” 計(jì)劃依賴于法國(guó)“昴星團(tuán)-HR”高分辨率遙感衛(wèi)星的技術(shù)，使用AstroSat-1000平臺(tái)，設(shè)計(jì)壽命5年。TAS提供的光學(xué)偵察載荷HIRI可以在達(dá)到分辨率0.7米的同時(shí)擁有20千米的幅寬。該衛(wèi)星系統(tǒng)交付后，由阿聯(lián)酋工程師控制和操作?！矮C鷹眼”可以支持阿聯(lián)酋軍隊(duì)的運(yùn)作，同時(shí)也可以提供商業(yè)圖像。這兩顆衛(wèi)星由歐空局織女星運(yùn)載火箭發(fā)射。

2019年07月11日，織 女 星 火箭從法屬圭亞那庫(kù)魯航天中心ELV工位發(fā)射升空，奔赴611千米太陽(yáng)同步軌道。第一級(jí)P80關(guān)機(jī)，第二級(jí)齊法羅-23按計(jì)劃點(diǎn)火，但后來(lái)曲線悄然偏離了預(yù)定軌跡，火箭和載荷一起墜落在佛羅里達(dá)以東的大西洋上。

“獵鷹眼”-1衛(wèi)星的損失創(chuàng)下了高達(dá)4.1121億美元的保險(xiǎn)賠付，居世界航天保險(xiǎn)賠償金額之首。那家倒霉的保險(xiǎn)公司經(jīng)此一役，徹底退出了航天保險(xiǎn)業(yè)務(wù)。

第二顆“獵鷹眼”衛(wèi)星緊急修改為使用聯(lián)盟STA-弗雷蓋特M火箭在庫(kù)魯?shù)腅LA發(fā)射升空，原定計(jì)劃發(fā)射時(shí)間在2020年3月。然而俄羅斯產(chǎn)的弗里蓋特 M上面級(jí)在發(fā)射場(chǎng)出現(xiàn)了嚴(yán)重泄露，不得不更換一個(gè)上面級(jí)。隨后庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)因?yàn)閲?yán)重的疫情而停擺，進(jìn)一步推遲了衛(wèi)星發(fā)射的日期，在幾經(jīng)惡劣天氣后，2020年12月1日，這顆衛(wèi)星最終被送入了598千米的太陽(yáng)同步軌道。

值得注意的是，阿聯(lián)酋工程師在檢查“獵鷹眼”-1時(shí)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)上有一個(gè)后門直通美國(guó)。該后門可以記錄衛(wèi)星的擺動(dòng)從而推定成像目標(biāo)，相當(dāng)于不改動(dòng)HIRI的情況下監(jiān)控衛(wèi)星的成像。阿聯(lián)酋強(qiáng)烈譴責(zé)該行為并且要求空客拆除該DLC，然后這顆衛(wèi)星就發(fā)射失敗了。

▲ “獵鷹眼”-1衛(wèi)星在廠房

▲聯(lián)盟STA-弗里蓋特 M發(fā)射“獵鷹眼”-2衛(wèi)星

走向靜止軌道

如果還有人記得阿里安5 ECA+ VA241火箭那次離譜的部分失敗的話，應(yīng)該不會(huì)忘記那兩顆倒霉的通信衛(wèi)星——SES-14和Al Yah-3。前者是屬于盧森堡的SES衛(wèi)星通信公司的全電星平臺(tái)，而后者則是屬于阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)的Yahsat衛(wèi)星通信公司。

Yahsat公司為阿聯(lián)酋國(guó)際控股的投資公司Mubadala的子公司。該公司成立于 2008年1 月，其目標(biāo)是為中東、非洲、歐洲和西南亞地區(qū)開發(fā)、運(yùn)營(yíng)和使用多用途通信衛(wèi)星系統(tǒng)。當(dāng)年7月，Yahsat選擇了歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)和泰雷茲·阿萊尼亞開發(fā)自己的第一顆通信衛(wèi)星，也是阿聯(lián)酋第一顆通信衛(wèi)星——Yahsat-1A，也被稱為Al Yah-1通信衛(wèi)星。

Al Yah-1通信衛(wèi)星基于泰雷茲·阿萊尼亞的Eurostar-3000平臺(tái)建造，AI Yah-1和2兩顆衛(wèi)星的價(jià)值達(dá)到了驚人的16.6億美元。這顆5965千克重的通信衛(wèi)星在2011年4月22日由阿里安5 ECA火箭發(fā)射升空。

Al Yah-1通信衛(wèi)星配置有14個(gè)C波 段 轉(zhuǎn) 發(fā) 器（8路25MHz，6路54MHz）和25個(gè)Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器。另外21個(gè)加密的安全Ka波段轉(zhuǎn)發(fā)器承擔(dān)政府和軍隊(duì)的通信任務(wù)。衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命15年，定點(diǎn)于52.5°E。

Yahsat-1B/Al Yah-2通信衛(wèi)星在一年后的2012年4月24日由質(zhì)子M-微風(fēng)M火箭發(fā)射升空，Al Yah-2衛(wèi)星同樣由歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)和泰雷茲·阿萊尼亞宇航公司研發(fā)，基于Eurostar-3000平臺(tái)建造，發(fā)射質(zhì)量為6100千克。配置有25個(gè)Ka波段轉(zhuǎn)發(fā)器和27個(gè)Ku波段BSS轉(zhuǎn)發(fā)器，另外還有29個(gè)加密的安全Ka波段轉(zhuǎn)發(fā)器。衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命15年，定點(diǎn)于52.5°E，載荷功率9.7千瓦。

這兩顆通信衛(wèi)星對(duì)阿聯(lián)酋的發(fā)展提供了重大幫助，為廣播服務(wù)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中繼、企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和電信運(yùn)營(yíng)服務(wù)提供了創(chuàng)新解決方案，也滿足了中東、非洲、歐洲和西南亞的政府和商業(yè)客戶的衛(wèi)星通信需求。

2014年9月，Yahsat公 司 和軌道·ATK公司簽訂了基于靜地星-3平臺(tái)研發(fā)Al Yah-3全Ka波段通信衛(wèi)星的合同。Al Yah-3通信衛(wèi)星重3795千克，基于靜地星-3平臺(tái)建造。其配備58路Ka波段波束，并提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。在運(yùn)營(yíng)的前十年可覆蓋非洲60%的人口和巴西95%以上、總計(jì)6億的人口，并將通信范圍擴(kuò)展到另外17個(gè)國(guó)家。Al Yah-3通信衛(wèi)星使用日本石川島播磨重工制造的BT-4肼-四氧化二氮雙組元推進(jìn)器升軌，XR-5霍爾推進(jìn)器保位，衛(wèi)星載荷功率7.5千瓦。

衛(wèi)星最初計(jì)劃于2016年第四季度發(fā)射升空，隨后推遲至2017年3月，最終在2018年1月和SES-14通信衛(wèi)星一起搭乘阿里安5 火箭升空。

在火箭一級(jí)關(guān)機(jī)分離、火箭二級(jí)點(diǎn)火后幾秒時(shí)，火箭遙測(cè)信號(hào)丟失。兩顆衛(wèi)星衛(wèi)星進(jìn)入了近地點(diǎn)232千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)42163千米、傾角20.64°的軌道。2018年2月7日至2月13日，Al Yah-3衛(wèi)星通過(guò)4次化學(xué)推力器點(diǎn)火，進(jìn)入一條近地點(diǎn)20829千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)47284千米的橢圓高軌道。22日，XR-5推進(jìn)器接手轉(zhuǎn)移，至2018年5月9日，Al Yah 3衛(wèi)星終于成功定點(diǎn)，但Yahsat公司并沒有公布此次部分失敗對(duì)壽命的影響。

▲ Al Yah-1通信衛(wèi)星的Ka波段東波束覆蓋范圍

▲Al Yah-1通信衛(wèi)星

▲AI Yah-2衛(wèi)星

▲ 在軌道·ATK廠房中建設(shè)的Al Yah-3通信衛(wèi)星

不過(guò)Yahsat公司并不是第一家阿聯(lián)酋的商業(yè)通信衛(wèi)星公司。第一名當(dāng)屬1997年成立的Thuraya公司，該公司提供區(qū)域衛(wèi)星移動(dòng)服務(wù)(MSS) 。Thuraya公司當(dāng)前運(yùn)營(yíng)兩顆靜止軌道衛(wèi)星，并為161個(gè)國(guó)家/地區(qū)提供L波段語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)。該公司在2018年成為Yahsat的子公司。

5108千克的Thuraya 1移動(dòng)通信衛(wèi)星配備有一個(gè)口徑達(dá)到12.25米的網(wǎng)狀環(huán)桁天線，衛(wèi)星基于BSS-702平臺(tái)建造。2000年10月21日，該衛(wèi)星由天頂3SL運(yùn)載火箭發(fā)射升空，為25萬(wàn)名客戶提供移動(dòng)通信服務(wù)。由于太陽(yáng)能帆板故障，Thuraya 1衛(wèi)星在2007年停止服務(wù)。

后續(xù)的Thuraya 2和Thuraya-3通信衛(wèi)星和Thuraya 1配置相同，使用BSS-702平臺(tái)，發(fā)射質(zhì)量提升至5177千克，并且修改了有問題的太陽(yáng)能帆板。2003年06月10日和2008年01月15日，這兩顆衛(wèi)星分別由海射天頂運(yùn)載火箭發(fā)射升空。

2020年8月，Yahsat公司斥資5億美元，和空客公司合作研發(fā)下一代移動(dòng)通信衛(wèi)星Thuraya 4-NGS，Thuraya 4-NGS基于Eurostar-NEO平臺(tái)建造，配置有12米口徑天線，將在2024年使用獵鷹9號(hào)火箭發(fā)射以替代2003年發(fā)射的Thuraya 2，并且考慮建設(shè)同樣的Thuraya 5-NGS以替代2030年到壽的Thuraya 3移動(dòng)通信衛(wèi)星。

Yahsat 公司董事會(huì)主席兼首席執(zhí)行官表示：“Thuraya 4-NGS衛(wèi)星是我們正在進(jìn)行的使命中的一個(gè)重要里程碑，即提供先進(jìn)且價(jià)格合理的衛(wèi)星解決方案，其性能、可靠性和安全性水平處于當(dāng)今技術(shù)的領(lǐng)先水平。”Yahsat公司表示，新項(xiàng)目是改造Thuraya并推出其下一代系統(tǒng)的一個(gè)重要里程碑。它包括對(duì)Thuraya的空間和地面設(shè)施進(jìn)行全面改造，并啟用一套新的服務(wù)、產(chǎn)品和解決方案。預(yù)計(jì)Thuraya 4-NGS衛(wèi)星每年可以產(chǎn)生4700萬(wàn)美元的收入。

從1997年阿聯(lián)酋人建立自己的商業(yè)通信衛(wèi)星公司并擁有第一顆通信衛(wèi)星Thuraya 1，到2009年擁有第一顆光學(xué)衛(wèi)星，再到2018年自己研制KhalifaSat，阿聯(lián)酋人通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)讓和項(xiàng)目參與逐步建立起自己的總體研發(fā)能力和衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)能力，證明了自己具有基本的航天項(xiàng)目參與能力。

2014年阿聯(lián)酋建立了自己的航天局，而到目前，阿聯(lián)酋已與包括美國(guó)、歐盟、中國(guó)、俄羅斯內(nèi)多個(gè)國(guó)家簽署了航天合作協(xié)議，將規(guī)劃更為遠(yuǎn)大的航天任務(wù)。雖然有些任務(wù)并非一帆風(fēng)順，但阿聯(lián)酋航天未遭受過(guò)重大挫折。他們的野心不止于地球軌道衛(wèi)星，還積極參與載人航天，并逐步推進(jìn)多項(xiàng)深空任務(wù)。

▲ Thuraya 1移動(dòng)通信衛(wèi)星

▲ Thuraya 4-NGS移動(dòng)通信衛(wèi)星