南下圭亚那——“联盟-库鲁”项目小传

2024年4月，法国国家航天研究中心发布了一则公告，寻找新的发射运营商接管位于库鲁航天中心的联盟火箭发射台。这一消息预示着，我们在圭亚那观赏联盟火箭升空的壮丽场景的时代将一去不复返。本文旨在带您回顾“联盟-库鲁”项目的发展历程，了解其背后的故事。

跨国合作的诞生

自1996年阿丽亚娜5火箭首飞以来，欧空局虽拥有重型运载火箭，却遭阿丽亚娜4退役与阿5初期挫败困扰，中型火箭缺口凸显，急需填补商业航天市场的发射需求。面对市场蓬勃发展与自身需求，欧空局将目光投向了“联盟”火箭，寄望其成为连接欧洲与太空的桥梁。
俄罗斯这一航天大国，在苏联解体后对自身的航天发展进行着艰难的转型，希望能通过提供低价发射服务和进行跨国合作来保全国内的航天工业。与法国携手创立的Starsem公司，更是让“联盟”火箭涉足商业舞台，南美法属圭亚那库鲁航天中心成为其新起点。这一跨界联姻，不仅为俄罗斯航天工业注入活力，也为欧洲中型火箭的空白带来了曙光。
2003年，欧洲航天部长会议一锤定音，批准“联盟”火箭入驻库鲁，预示着欧洲航天新篇章的开启。历经筹备，2005年，法俄两国领导人在巴黎正式签署协议，为“联盟”火箭的南迁之旅画上圆满句号。欧洲人满怀期待，计划在2009年见证首批“联盟”火箭从库鲁腾空而起，填补中型火箭的空白，携手俄罗斯，共赴星辰大海的征途。

为迎接新型火箭发射场所进行的建设

2003年，双方达成初步合作意向后，随即着手在圭亚那航天中心ELA-3西北10公里处选址建设专为联盟号设计的发射工位。2005年，启动了最初的挖掘及配套设施建设，紧接着在2007年开始了主要结构的建设。俄罗斯航天局负责主导整个发射工位的开发，而法国航天局（CNES）作为主要承包商，与VP Barmin通用机械制造设计局共同承担发射架等设施的具体设计建造工作。从2008年至2011年，双方相关单位陆续完成了发射架、移动服务塔、燃料加注系统和测试台的建设。2009年11月，两发“联盟”ST火箭运抵库鲁，并开始了相关的调试工作。经过两年的努力，到2011年，库鲁航天中心终于全面完成了发射联盟火箭的所有建设工作，正式具备了发射能力。
库鲁航天中心的ELS工位相较与它远在俄国的“兄弟姐妹”，为了适应当地气候和满足欧洲人对发射设施提出的要求，做出了多项改进：
移动服务塔的加入，使发射系统的效率大幅提升。与之前联盟号系列火箭水平对接、竖直发射的模式不同，移动服务塔允许载荷在垂直状态下与火箭对接。这一设计显著减少了载荷适配器所承受的压力，增强了其兼容性，适应更多类型的载荷。同时，移动服务塔还能够在发射前对载荷进行调整，确保其正常工作，提高整体发射效率。
发射塔的“本土化”设计也极为重要。针对热带气候，新增了防潮抗腐蚀功能。此外，发射架取消了R-7系列火箭标志性的水平旋转机构。虽然这一机构在50年代的设计中简化了箭载计算机的操作，但随着电子计算机的发展，逐渐显得繁琐。在联盟2系列中，引入数字化飞控技术，使火箭具备自主滚转对齐的能力。因此，相较于俄罗斯境内较为老旧的发射工位，新的设计大幅提高了发射的灵活性和效率。
该发射工位带有显著的俄式设计风格，同时又将欧洲人的设计指标融入到了其中，在笔者看来可以被称为航天界国际合作的经典项目。

火箭为前往南方所做的改进

为了适应和符合在库鲁航天中心的相关环境和欧洲标准，俄罗斯国家航天集团对手中现有的“联盟”2.1火箭进行了相关改进，改进后的火箭被命名为“联盟-ST”，S代表着现代化（俄语：Современная），T代表着运输（俄语：Транспортная）。该系列共分为两个子型号，分别为“联盟-STA”和“联盟-STB”，分别对应联盟2.1a和联盟2.1b的库鲁版本。STA和STB版本的主要区别是更换了更强大的三级发动机，拥有更高的运载量。这两个子型号均可以搭载Fregat或Fregat-M/Fregat-MT上面级来提升中高轨道运力。相较于”联盟2.1“系列，该型火箭主要有以下改进：
在星箭接口方面，该火箭载荷适配器采用了欧洲标准，提高了对各类卫星的兼容程度，以便适应更多商业载荷。

在点火控制方面，新的电子化学点火机构取代了俄罗斯自用版“联盟”号火箭点火使用的白桦木火炬。
安全方面，该型火箭配备了“欧洲安全增强套件”用于实时监测火箭位置，在需要的时候可以炸毁火箭以降低火箭落入居民区的风险。同时为了确保火箭一级在溅落到大西洋后能够沉入海底而不漂浮于海面，在火箭一级分离后，一级储箱将被破坏密封性。
测控方面，S波段遥测系统被修改以符合库鲁航天中心的标准，同时在火箭的每一级都加装了S波段接收设备。
为了适应库鲁的热带环境，空调系统进行了调整以便使载荷处于适宜的温度；同时工程师们在火箭的芯级和助推器表面覆盖了特殊涂料来减缓结冰。火箭未被密封的舱门和开口被进行了密封以防止小型动物和昆虫进入火箭造成破坏。
作为联盟2.1家族的一员，联盟-ST系列火箭是一种本世纪初较为先进的中型运载火箭，9.2吨的近地轨道运载能力和2.8吨的GTO运力基本满足欧空局对中型卫星的发射需求，同时在当时具有较强的商业竞争能力。

强强联合的背后是令人心酸的发射记录

新的安全系统，服务塔等设备搭配上较低纬度的发射场地理优势，使联盟-ST火箭的竞争力的到了非常显著的增强。在项目协议签订时，俄欧双方认为该项目于2009年便能开始执行任务，并以每年4发左右的速度向太空中发射卫星。但事实正如我们所看到的，该项目的建设超期严重，第一枚联盟火箭直到2011年11月——晚于计划两年多，才从库鲁航天中心升空。不仅首发时间拖延，而且发射数量也没有达到双方的期望。在该款火箭服役的12年里，只有2014年的发射数量达到了预期。其余时间该火箭都在以每年2-3发的速度发射。截至2022年，“联盟-ST”火箭的发射数量只有27次，并有一次部分失败的记录，在同期各型中型运载火箭的横向对比中完全处于下风。

该火箭发射数量较少的原因笔者认为主要有以下几点：
在价格方面，相较于俄罗斯国家航天局运营的联盟2.1系列仅3500-4800万美元的发射价格，阿里安公司运营的联盟-ST系列火箭发射价格高达8000万美元，虽然火箭的载荷量有着大幅度提升，但失去了大量中等质量载荷的订单。同时欧空局自身的中等质量载荷发射需求也无法满足起该型火箭的高密度发射。
在技术方面，在21世纪10年代，联盟系列火箭在经济性方面略有过时，随着商业航天的发展，以猎鹰9号为代表的新一代运载火箭迅速抢占了市场。凭借着低廉的价格让联盟-ST系列火箭无法与之竞争，在2020年后，欧空局甚至开始使用猎鹰9号火箭来发射自家载荷。
在政治方面，2014年克里米亚危机后，俄罗斯与欧洲关系开始恶化。到2022年俄乌战争开打后，欧美与俄罗斯迅速展开了相互制裁，而“联盟-库鲁“项目首当其冲，成为了双方制裁的工具。2022年10月，随着最后一枚联盟号从南美大陆上起飞，”联盟-库鲁“项目也草草地落下了帷幕。

结语

自2003年以来的二十年间，联盟号火箭的南下发射极大地弥补了欧洲中型运载火箭的空缺，为欧洲空间局（ESA）在组网伽利略系列导航卫星、O3b系列通信卫星以及发射各类侦察卫星时提供了便捷和可靠的发射工具。这一合作不仅推动了欧洲航天事业的发展，也促进了国际航天大国之间的交流与合作。但与此同时，国际政治和经济形势的复杂变化，使得各国间的合作充满了不确定性。国际冲突、经济制裁和文化摩擦等因素，都可能对航天项目的前景带来巨大冲击。俄罗斯与欧洲在航天领域的合作在某些情况下因政治原因受到限制，这给欧洲航天局的一些计划和发射任务带来了巨大挑战。因此，这一系列事件也再次警示各国，特别是在高科技领域，自身核心技术和产业能力的强大才是确保战略自主性和持续发展的根本。