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太空裡的電力驅動

Godehard Weyerer2016年4月24日

一家來自不來梅的中型企業不僅在爭奪伽利略項目訂單的過程中擊敗了歐洲巨頭,而且還計劃憑借在太空推廣電力驅動而繼續充當市場的先驅者。德國之聲記者走訪了這一家族企業。

Animation Galileo-Satellit im Weltall
伽利略系統有望年內啟動圖片來源: OHB

(德國之聲中文網)人造衛星,不來梅製造。不來梅軌道高科技系統公司(OHB)在五年前曾經成功地從競爭對手空中巴士集團的前身歐洲航空防務與航天公司(EADS)手裡搶走了"伽利略衛星導航計劃"的訂單,如今這家上市家族企業有計劃在太空裡推廣電力驅動的應用。到目前為止,驅動裝置中要佔到一半的重量。除了軍用的偵查衛星和歐盟的氣象衛星之外,越來越多的小型衛星也開始投入運行,包括谷歌、蘋果或是數字地球(DigitalGlobe)這樣的私營企業客戶都下了訂單,為的是填補使用衛星定位功能的數以億計的電子設備所帶來的日益增加的需求。

在OHB集團總部的門廳裡,懸掛著一個大概有電話亭那麼大的衛星,上面裝有可以打開的太陽能發電板。"兩翼打開的長度是15米",曼努埃爾‧切克(Manuel Czech)說。這位36歲的系統工程師從五年前開始為OHB的伽利略項目工作。"當然,這只是一個模型,裡面沒有安裝高科技元件。"

再上一層樓,就是董事會主席福克斯(Marco Fuchs)的辦公室。他介紹道:"我們現在簽約製造的衛星有22枚,其中8枚衛星已經進入太空。"還有兩枚已經在法屬圭亞那的庫魯衛星發射場,它們很快就要被裝載在火箭上等待升空。餘下還有9枚衛星正在生產之中,3枚正在接受測試。

「聯盟號」運載火箭帶著兩枚衛星升空圖片來源: ESA-CNES-ARIANESPACE/Optique Vidéo du CSG/S. Martin

每一枚伽利略衛星的造價都在4千萬歐元左右。到目前為止,這些衛星都是通過俄羅斯的"聯盟號"運載火箭發射升空。即將於5月進行的下一次發射,也將是最後一次使用這種火箭發射。之後,阿麗亞娜5型運載火箭將會接過這一任務。

伽利略年內投入運行

系統工程師切克已經走進測試實驗室。在玻璃牆後面可以看到三枚伽利略衛星,它們都在接受檢測。"從開始建造,直到在不來梅總部的最終組裝,需要大約一年的時間",他介紹道。裡面身穿白色防護工作服的工程師們正在工作。這樣層層保護的目的是防止任何的污染物進入實驗室大廳,從而進入因測試需要而被打開的衛星內部。它們未來將會進入到距離地球表面2萬4千公里的太空運行軌道中。

OHB集團董事長福克斯認為,今年年內伽利略系統應該可以啟動,儘管初期可能是以縮小版的形式營運。不過,從美國GPS導航系統到歐洲自己的伽利略系統之間的過渡,對於普通用戶來說是無法察覺的。汽車的衛星導航儀以及智慧型手機都是兩種導航系統兼容的。"但我們將要逐漸擺脫對美國人的依賴性。"

工程師將衛星裝載到運載火箭上圖片來源: ESA-CNES-ARIANESPACE/Optique Vidéo du CSG/P. Baudon

不止是伽利略衛星

除了為伽利略項目製造衛星之外,這家不來梅企業還為德國聯邦國防軍的一個軍事偵察系統提供航天器,以及受歐盟的委託製造氣象衛星。這兩筆訂單加在一起的總額為8億歐元,已經接近伽利略項目的規模。OHB數年來一直在實行擴張戰略。4月18日,該公司在慕尼黑的分公司正式開業。而在不來梅的總部,目前總共有700多人為該集團工作,而慕尼黑和奧格斯堡兩處分支機構的雇員總人數則有850人。

未來,低軌道衛星將會越來越多地使用電力驅動。大多數電力驅動的運行方式與化學驅動裝置類似。燃料被點燃之後產生的巨大反推力,帶著火箭升空。而兩者之間的重要差別在於:電力驅動的燃料不是固體或者液體,而是氣體。常用的是珍稀元素氙氣,電力驅動的利用效率比常規驅動裝置可以高十倍。

太空裡的電力驅動

對於傳統化學驅動裝置來說,其中一半的燃料都被用於將燃料本身運載進入太空。而電力驅動就明顯更為節能,然而它的動力也略遜一籌。但是對於太空裡的衛星運行來說卻是非常合適。福克斯表示,未來兩種驅動技術將會並行存在,原因很簡單:"就像汽車一樣,有人喜歡開快車,有人則喜歡省油的車。"

OHB董事長福克斯圖片來源: OHB

福克斯和他的母親和妹妹共同持有OHB集團的七成股份。他們會定期同股市分析師進行交流,獲取外部建議。另一方面福克斯對於這家企業仍然維持著家族企業的面貌感到欣慰:"我們因此而獲得了一種適意的穩定。"

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