歐洲庫魯航天基地:南美熱帶叢林中的火箭發射塔

  • 理查德·霍林厄姆
  • (Richard Hollingham)
(Credit: Richard Hollingham)

圖像來源,Richard Hollingham

歐洲正在建造一座新的火箭發射塔,但發射塔的選址離歐洲大陸十分遙遠,而是在南美洲的熱帶叢林中建造。

歐洲航天基地發射場位於法屬圭亞那(French Guiana)的庫魯(Kourou),如果你想要觀看發射場的全景,就必須穿越熱帶叢林,爬上一座陡峭的山丘。坦白說,那會是一次非常費勁,讓人汗流浹背的辛苦跋涉。但那還並不是最糟糕的。

到達山頂,走出了森林,眼前是一座有頂的木製觀察台,入口一塊木板上寫著潦草的幾個大字「蜘蛛之家」(Casa Araignées)。你抬頭四望,到處都是手掌大小的蜘蛛,織出來的蛛網纏繞跨越在木樑上。

只有當你小心地經過這些恐怖的蜘蛛網(一想到自己會被一張巨大的蜘蛛網纏繞住,真的很可怕),你才能看到下面的場景,三枚歐洲火箭:阿麗亞娜5號(Ariane 5)、聯盟號(Soyuz)和織女星號(Vega)的發射塔散佈在清理出來的叢林中。

蜘蛛

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圖像加註文字,俯瞰發射場的觀察台是大量蜘蛛的棲息地(Credit: Richard Hollingham)

三座發射台中最大的是阿麗亞娜5號,儘管首次發射以驚人的災難收場,但自1996年以來一直在執行運載衛星上天的任務。這證明阿麗亞娜5號迄今仍然是全球將衛星送入軌道及更遠的太空最可靠的方式。阿麗亞娜5號最近還成功運載展開第一階段水星之旅的巨大的「哥倫布水星探測器」(BepiColombo spacecraft)升空。它還發射了一些世界上最大的電信、天氣和導航衛星。

但是搭乘阿麗亞娜火箭進入太空可不便宜。用阿麗亞娜5號火箭發射一顆衛星大約需要1億美元(7800萬英鎊,確切的價錢很少披露)。最近進入該市場的公司,如馬斯克(Elon Musk)的SpaceX等承諾,未來將提供同樣的服務但價格將減少數千萬美元。

為應對這樣的競爭,歐洲正在建造62米高(204英尺)的阿麗亞娜6號火箭,能夠將中型和大型航天器發射到各種不同的軌道。6號火箭24億歐元(21.4億英鎊/27.4億美元)的開發項目由歐洲航天局(European Space Agency)提供資金,所有設計都力求發射衛星和航天器要比阿麗亞娜5號便宜,而且效率更高。

火箭發射塔

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圖像加註文字,正在建造的火箭發射塔(Credit: Richard Hollingham)

庫魯航天基地的主管貝斯考(Charlotte Beskow)說:「我們的目標是打造出價格和客戶服務方面都非常有吸引力的運載項目。」她也承認成本不是影響建造阿麗亞娜6號火箭的唯一因素,「我們也有依靠自身進入太空的政治意願,如果我們沒有自己的歐洲發射台,那麼我們將永遠需要依賴其他國家。」

安裝了升級版本的發動機和新的固態助進器,阿麗亞娜6號將會有兩種規格版本,一種是相當於常規的型號,另一種則是超大型的版本。至於在執行任務時使用哪種型號,則取決於被運載的衛星或航天器的質量和軌道目的地。阿麗亞娜6號還配備了一個全新的發射台和發射門,這個新的結構被法國工程師們親切地描述為一個「可移動的埃菲爾鐵塔」(Eiffel Tower),儘管發射門是一個方形的、現代化的版本。

目前,90米高(297英尺)的發射門只是一個巨大的框架梁,但在未來幾個月,將會覆蓋金屬面板,內部安裝甲板以固定火箭。與5號前身不同,阿麗亞娜6號將平放在附近的一座建築中進行組裝,然後被吊起放進發射門進行最終組裝、加油和測試。然後,在發射前幾個小時,整個發射門順著軌道移開後,火箭就會裸露在發射台上。

發射塔

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圖像加註文字,該項目的工程師稱此發射塔為「可移動的埃菲爾鐵塔」(Credit: Richard Hollingham)

貝斯考說:「這項工程是我們過去發射阿麗亞娜4號火箭採用過,也是我們發射織女星號和聯盟號所做過的,所以這是一項經過驗證的技術。只是這一次我們做的規模更大,但就發射裝置的凖備而言,它更快,效率更高,可以讓人們安全工作,而且從熱帶氣候的角度來看,也更方便。」

法屬圭亞那接近赤道,從赤道發射火箭有助於給火箭帶來額外的升空動力,因為地球自轉在赤道地區會比其他緯度地區快。但赤道地區也有不利的因素,那就是熱帶氣候。庫魯航天基地的每一棟建築都受到熱帶森林永不休止的侵襲。建築的表面常年累月下已經被綠色的藻類,苔蘚和霉菌包裹著。因此,發射塔的內部將設置空調,並用避雷針包圍著,以保護火箭。更重要的是,這麼做是要保護火箭的工程師團隊。

目前凖備阿麗亞娜5號火箭的發射需要35天時間。火箭必須通過一個巨大的軌道網在不同設施之間移動拖運,以便將助推器和衛星附在火箭上。阿麗亞娜6號的目標是把凖備時間縮短到12天。

貝斯考說:「最終的成品將非常簡單,精簡過程,外形也較優雅,這就是我們要節省時間的方法。控制減少,操作減少,運輸減少,瓶頸也會減少,阿麗亞娜6號會提供更快的周轉時間,作為更快進入太空的途徑。」

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但是建造一個新的發射塔只是這個工程挑戰性的一部分。最令人印象深刻的是地下工程。在地面上,發射台將會豎起一個由鋼和混凝土製成的「圍裙」,這個混凝土的鋼架一旦完成,其支撐結構將深達地下約30米(100英尺)。在地下支撐結構兩邊各修建了條20米寬(66英尺)的隧道,以減弱和排放火箭點火發射的火焰,並將發射期間噴在火箭上的水輸送出去。

貝斯考解釋說:「我們稱這個結構為『洪水』,我們傾瀉了很多水進隧道,這減少了發射器和所載太空器的振動,減少了有毒的排放物,所以非常的重要。」

目前,這座最新的歐洲發射場只是一個巨大的建築工地,600名工人分兩班日夜趕工。當我駐足觀看時,在我頭頂上,七根高高的吊車正懸吊起橫樑,混凝土和瓦礫,技術人員在焊接橫樑,火花迸射,而打樁機則不斷地敲擊地面。

但是,由於第一架阿麗亞娜6號將在2019年完工,第一次發射計劃定在2020年,發射台所剩的建造時間不多了。然而,負責的工程師穆諾斯(Frédéric Munos)卻流露出平靜的自信。畢竟這是他所打造的第五個火箭發射台。

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圖像加註文字,阿麗亞娜5號發射升空的情景

穆諾斯說:「我們必需要正確地按照計劃完成這項工程,還有設計優良,不要發生任何意外。只有這樣,當我們將來在全世界關注下第一次發射阿麗亞娜6號時,我們會倍感滿意的。」

2018年SpaceX在佛羅里達州肯尼迪航天中心發射了獵鷹重型運載火箭,當時有數千人前往觀看那次發射。由於法屬圭亞那地處偏遠,很少有人能親眼目睹阿麗亞娜火箭的發射。但貝斯考也希望改變這種狀況。

她說:「這是一個火箭發射的理想位置,卻也是一個偏遠的地方。我希望有更多的人來這裏看看,就像人們去休斯頓和肯尼迪觀看火箭發射一樣。這是一項歐洲資產,親眼目睹其發射你一定會瞠目結舌。」

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圖像加註文字,在法屬圭亞那海灘度假的遊客觀看火箭升空

如果你真的決定前去庫魯航天基地觀看火箭發射,請記住一件事:小心那些巨大的蜘蛛。

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