“新世界”路线图，能否开启欧洲空间探索新篇章？

文/杨开

2022年7月6日，欧空局发布名为《“新世界”2030+战略路线图》（以下简称为“新世界路线图”）的空间探索规划，提出“欧洲对太阳系的探索计划，以非载人任务作为先导和侦察兵，逐步实现载人任务，最终将空间探索的受益回报给社会”。

其中“新世界”的内涵是“近地轨道”“月球”和“火星”3个空间探索的目的地。这3个目的地并不算新概念，美国从奥巴马政府时期已经明确提出针对3个目的地的渐进式探索路径，特朗普政府提出的阿尔忒弥斯计划则是将规划落地，为逐步实现重返月球、长期月球驻留、载人登火，进一步明确了航天发射系统（SLS）重型运载火箭、月球轨道门户（Gateway）、多个商业非载人月球着陆、星舰载人着陆器等的规划。对比来看，“新世界”更像是欧洲对齐美国深空探索的脚步，把3个目的地更清晰地落到了纸面上。

2014年欧空局委员会的部长级会议通过的“欧洲空间探索战略决议”提出3个目的地及相关的探索任务，2016年欧空局设立“欧洲探索总体计划”（E3P）实现其空间探索战略，

▲ “新世界计划”为2020年代规划的空间探索任务

2021年E3P计划更名为“新世界计划”。欧空局理事会在2019年的部长级会议上确定了本世纪20年代的主要空间探索任务。而本次发布的路线将要提请欧空局理事会，在2022年11月份召开的成员国部长级会议上讨论，确定2025～2030年间支持哪些新的任务及相关技术研发，为2030年后的空间探索路线图做好准备。

欧空局局长在路线图中提到“2020年代空间探索正处在历史的交叉口”，那么新世界路线图能否掀开欧洲空间探索的新篇章呢？

国际大环境下的“路线图”

地缘政治环境突变对太空领域的国际合作产生重大影响

俄乌冲突之后，欧美国家对俄罗斯实施了最为严厉的制裁措施，俄罗斯通过终止其航天领域的国际合作项目作为反制手段，欧洲航天受到了严重冲击。

首先，俄罗斯停止了与欧空局在库鲁航天中心发射联盟号ST火箭的合作项目，撤回了技术专家和地面团队，导致伽利略导航卫星、欧几里得红外空间望远镜以及哨兵1C雷达卫星等重要载荷发射推迟。

其次，俄罗斯不再为英国一网公司提供商业发射，一网低轨星座因部署问题再次遭遇困境，不得不采用直接竞争对手太空探索技术公司的猎鹰火箭。而作为欧空局对外运营商业发射服务的阿里安航天公司，很可能需要补偿一网公司已支付的发射费用。

最后，俄欧合作的“火星生物学”（ExoMars）项目中止，欧洲在该项目下承担探测器以及火星车的研制，依靠俄罗斯的进入、下降与着陆（EDL）技术和质子号M火箭。另外，俄乌冲突下乌克兰南方机械制造厂受到打击，欧洲织女星火箭所依赖的乌克兰上面级发动机断供，库存数量用尽后，将不得不寻求替代方案。

强国间竞争对抗加剧后导致国际格局重塑的可能性提升

欧空局的路线图明确承认孤立主义及经济保护主义正在成为当前的趋势。显然，对于欧洲而言，英国脱欧就是最直接的体现。上述发展环境势必会对以多国合作框架为基础的欧空局产生不利影响。加上当前世界范围内的大国竞争态势也在不断加强，国际格局和形势可能也会重新洗牌，欧洲航天领域在新形势下如何应对，以及如何通过国际合作开展深空探索活动将是其面临的重要议题。

私营机构的颠覆性创新随时可能改变现有空间探索规划

太空探索技术公司作为新兴航天公司中的佼佼者，其猎鹰9火箭突破了垂直起降重复使用技术，在应用中逐步实现高成熟度和高可靠性，快速降低了航天发射成本，直接助力“星链”大型低轨通信星座的部署，一举改变了通信卫星应用领域的格局。而该公司的超重-星舰项目更是瞄准火星殖民的终极目标，快速迭代，全流量分级燃烧液氧甲烷发动机、垂直起降技术和升力式方案融合、推进剂在轨加注等创新颠覆了原有技术路径，很可能会改变现有的月球和火星探索规划，大幅加速人类迈向深空步伐。除太空探索技术公司外，“蓝色起源”“内华达山脉航天”“相对论航天”“微纳支架”“太空机器人”等富有活力的商业航天创企也正在提出和发展更多的创新型方案，如果取得成功，会对欧美的空间探索计划产生重要影响，有助于其实现更宏大的探索目标。

▲ 到本世纪末欧洲与其他主要航天国家的能力对比

▲ 新世界路线图的总体构想

特别强调弹性、自主、商业

弹性。由于国际政治环境的动态性和不确定性长期持续，为了能够应对不利的国际政治因素变化以及其他扰动因素，欧洲强调必须要在其空间探索战略中深度嵌入足够的弹性。空间探索计划和规划的周期都很长，准备、决策、研发、运行的时间长达数十年。例如，美国和欧洲等西方国家合作的阿尔忒弥斯计划，研制准备阶段可以追溯到2012年，未来将持续到2030年后。因此，在战略规划阶段的决策将产生深远影响，必须将各种动态因素考虑在内，提升战略弹性。只有这样，欧洲才能更好地开展2030年，甚至2040年之后的空间探索任务。

自主。欧空局通过与美国、中国以及俄罗斯对比空间探索能力发现，其在近地轨道运输、重型火箭、月球载人与非载人着陆器、火星着陆器等方面差距显著，缺少独立自主的能力，过于依赖国际合作。即使成功研制了科学载荷并具备技术验证能力，但如果缺少将载荷运往目的地的能力，将会承担巨大的项目和经费风险。欧洲航天在俄乌冲突后受到的冲击就是最典型和现实的例证。所以新世界路线图中特别强调欧洲能够独立自主，保持自主能力是国际合作项目顺利进行的前提。

商业。以美国太空探索技术公司为代表的新航天势力的崛起，让欧空局更加重视商业航天，新世界路线图提到其重要目标之一就是要培育更有活力的商业航天生态系统。路线图规划的各类任务，尽可能转变为采购服务的模式，而不是采购硬件产品的传统模式，充分调动产业链中的新兴商业力量，以大幅降低政府经费投入，并为私营机构提供更多发展契机。在此基础上，路线图更进一步提出，促进以政府投入拉动的航天商业化进程转型为全产业链的私人投资，创造真正的“新航天”。

新世界路线图的总体目标

新世界路线图的总体构想是通过3个目标让欧洲在空间探索领域达到世界领先水平：①持续开展近地轨道驻留和应用研究；②2030年前将首位欧洲航天员送往月球；③2040年欧洲人能够抵达火星。另外，根据欧洲“2022航天峰会”精神，欧空局在路线图总体构想中还把货物及乘员运输作为备选项，考虑发展独立自主的航天运输能力，为近地轨道、月球活动提供人员及货物的发射和返回服务。

从总体构想可以看到，新世界路线图的着眼点在于空间科学技术能够反哺经济社会发展，“尽管好奇心是空间探索的引擎，知识才是目的地”。就像欧空局局长在序言中提到的“空间探索是对未来的投资”，空间探索活动在科学前沿上的突破，将揭示历史、启迪未来，帮助更深入地了解人类自身和人类生存的环境。路线图中着重强调生命科学、物理科学、月球和火星科学3个学科，关注人类如何在其他世界生存、下一代航天员的能力需求、太空旅游和运输、外星球生命起源等焦点科学问题。

由于新世界路线图的定位是提交欧空局理事会审议的材料，所以其中的任务也都是自下而上筛选出来的项目，并没有考虑预算经费和科研需求的限制，仅仅是服务于路线图的构想和目标。也正是因为如此，该路线图被称为“名义任务路线图”，说明很多任务可能会仅仅停留在路线图中。

近地轨道

欧洲在近地轨道的空间探索路径是充分利用国际空间站的剩余寿命周期，借鉴美国推动近地轨道商业化的做法，欧空局作为用户方购买服务，而不再研发和购买空间站相关设施，为工业部门提供更多的发展机遇，为月球和火星的探索及科学研究提供支撑。

欧空局在路线图中提出将SciHab（Science-Habitation——科学与驻留）方案作为欧洲未来近地轨道空间的核心要素。SciHab不是欧空局内部独立的研发项目，而是由商业公司运营相关近地轨道能力的合作框架模式，为科学研究和空间驻留提供一个或者多个平台。SciHab能够根据政府和商业用户需求不断发展，这种演进能力很大程度上依赖于其扩展性，各成员国和商业用户都可以在SciHab的平台上增加需要的拓展模块。

欧空局认为如果将SciHab和独立的航天运输能力结合起来，能大幅提升欧洲航天的自主能力、弹性和领导地位。然而，欧空局每年只有1～2名航天员和几吨的货物运输需求，对应的经费投入远不能支撑起SciHub及其运输系统。所以，新世界路线图提出来要发掘商业需求和商业用户，包括近地轨道商业研究、半导体及光纤等高价值物品的在轨制造、太空旅游等需求，拉动商业投资；同时，还要吸引新兴航天国家共建SciHub及其运输系统。

▲ “新世界”2030+战略 名义任务路线图

月球

新世界路线图中勾画出了欧洲从月球轨道到月球表面逐步构建能力的发展路径。其中，欧洲独立自主的能力用绿色文字标注出来，并说明了这些能力如何为实现月球探索规划总体目标能够发挥的作用（见下页）。欧洲将提升月球探索的自主能力，提高欧洲在国际合作项目中的地位和贡献，在2030年前将首位欧洲航天员送上月球，确保欧洲在科学探索和发现方面的领先地位，为后续探索能力和技术的发展打好基础。

月球探索规划下，欧洲将从月球轨道上的门户（Gateway）利用逐步发展到月球表面探索任务，重点项目包括门户的I-HAB居住舱和提供加注、对接和先进通信的ESPRIT舱段，以及Argonaut EL3月球着陆器。后者将突破EDL技术，为月球表面探索任务提供货物补给、科研载荷、机械臂、小型月球车等优势能力。欧洲后续还可能在月表建立探索营地。

火星

欧洲的火星探索路径是着手开展非载人任务在火星上发现生命迹象，提升对火星的认知度以减小知识鸿沟，发展基础能力为载人火星任务做准备。

当前欧洲火星探索任务的重点是和美国合作的火星采样返回任务，以更好地了解火星。后续，欧洲火星探索规划的核心是一系列由欧洲主导的非载人探索任务，包括通信和导航网络任务、气象轨道器和着陆器组成的气象网络、火星表面验证冰层钻探、原位资源利用（ISRU）和再生燃料电池的任务，以及下一代精确着陆天体生物学火星车任务。上述任务能够为欧洲及其合作伙伴提供通信、导航、气象监测能力，支撑后续任务。同时，欧洲还将在地球上、近地轨道、月球轨道和月球表面开展载人探索的科学研究和技术能力开发，为载人登火做准备。欧空局希望通过上述路径，使得欧洲能够在火星居住地的先进生命维持系统、后勤补给运输、带增压舱的火星车、原位资源利用和能源方面具备领先水平。

▲ 开放的SciHab方案

意欲独立，实难实现

欧空局作为多国合作航天机构，自诞生之初就在一定程度上缺少独立自主和自力更生的精神，强调联合互补，所以在俄乌冲突后，因为俄罗斯在航天领域的反制裁措施吃了大亏。

新世界路线图没有回避上述问题，而是把问题抛了出来，并在一定程度上进行了纠正。路线图将正在实施的和规划中的任务通过3个新世界目的地串联起来，在有限资源内寻求最优解，以各成员国财政预算为基础，希望借助商业航天力量、新兴航天国家、国际合作伙伴，在原有优势领域的基础上，能够在近地轨道空间站及其运输系统，以及深空进入、下降和着陆技术重点的短板能力上有所突破，争取在空间探索领域实现更大程度的独立自主，提升欧洲在世界航天领域内的地位，使其长期空间探索活动更具弹性。新世界路线图的战略核心还是要抓住主要矛盾，而不是（也不能）全面突破，后续如果能够得到各成员国支持，并且能够激发出产业活力，也可能对欧洲航天能力有较大的提升。

▲ 月球探索战略规划中欧洲要实现的目标和所具备的能力

▲ 火星战略规划下欧洲的重点空间探索任务

不过，由于欧洲航天多国合作模式的固有特点以及发展惯性，可能短时间内很难从真正意义上实现独立，新世界路线图也在很大程度上暴露出欧洲对于美国的依赖：3个目的地的总体架构和美国空间探索框架一致，对齐了发展规划；2030年登上月球的“雄心”需要依靠美国的重型火箭和载人月球着陆器；后续月球驻留和火星采样返回等任务也要依靠美国的重型运载火箭。

尽管欧空局在2022年初发布过关于年运输能力达到千吨级别的运输系统方案研究项目征集文件，但新世界路线图中还是比较明确透露出了欧洲很难发展自己的重型运载火箭。在近地轨道商业化路径选择上，则照搬美国，强调采购服务、私人投资和构建产业生态。然而，美国主要是靠政府需求带动起新兴航天力量发展，而美国政府需求的体量远非欧洲能比，欧空局作为一个国际合作组织，又并非强有力的政府机构，所以欧洲商业航天产业的前景存在很大的不确定性。

综上，世界主要航天国家在空间探索目的地选择上基本达成共识，正处在从近地转向深空的重要节点，欧空局希望通过新世界路线图为欧洲谋划更为合理可行的发展路径，描绘新的发展图景，但还需要突破很多限制条件才能将上述战略规划落到实处。