2022 年俄罗斯航天国家集团太空任务执行情况分析

杨青格 张帆（北京航天动力研究所）

1 引言

2022 年1 月13 日 俄 罗 斯 航 天 国 家 集 团（ROSKOSMOS）前总经理德米特里·罗戈津在接受采访时表示，2022 年俄罗斯计划完成多项太空任务，其中包括两项科学探索计划：即自动星际站月球- 25（Luna - 25）和火星生物学- 2022 任务（ExoMars-2022），以及“国际空间站”（ISS）合作、多卫星轨道项目“球体”（Sphere）等。此外，俄罗斯航天国家集团将对东方发射场进行现代化升级，铺设全新的推进剂管道，为“安加拉”（Angara）系列火箭和“联盟”（Soyuz）系列运载火箭修建全新的发射台。

2 科学探索计划未能如期进行

月球-25 任务推迟至2023 年

早在2005 年，俄罗斯便提出未来月球自动监测计划“月球-全球”，2006 年将其纳入《2007-2015 年俄联邦航天计划》，并在2011 年决定从根本上对整个项目进行重组，2013 年将其更名为月球-25。自2016 年以来，拉沃奇金科学与生产协会及其附属单位对月球-25 进行了多轮模拟测试，现在已经处于最后的组装和测试阶段，解决了很多技术问题，如对速度和漂移测量装置（DISD-LR）进行调试等。

俄罗斯自动星际站月球-25 模型

对俄罗斯来说，月球-25 自动星际站可视作1976 年月球表面自动探测计划的后续行动。尽管当时的研究结果表明月球上并无任何生命迹象，但后来轨道空间站的相关研究指出，月球在其天然卫星的两极周围地区可能含有水冰。于是月球-25 应运而生，旨在寻找潜在的月球水冰。这项任务目前由俄罗斯和中国共同参与，计划于2032-2035 年期间在月球上建立一个自动科研基地。主要科学目标至少包括2 项：一是通过月震研究月球内部结构（包括确定月核的尺寸），这将有助于人类深入认识月球的起源；二是深入探测月球的自然资源，例如水和其他易挥发物质，以便在执行月球任务时，顺利地开发有用的资源。

月球-25 可在月球表面自由软着陆。根据结构设计可分为着陆装置和仪器舱，总质量为1540kg，携带的科学设备质量为30kg，有效寿命为1 年。其着落装置带有减震支架和推进系统等设备，可沿着预先确定的轨道飞行，顺利进入月球轨道并完成软着陆；同时配备特殊的机械手，专用于钻探土壤和取样研究，重点为雷公岩；其中子和伽马射线探测器（ADRON-LR）将用于探测并检查石灰元素组成和含氢量，探测深度可达60cm。除了土壤之外，月球-25 将利用能量质量光谱仪（ARIES-L）和尘埃粒子探测器（PML）研究月球的外大气层，即非常稀薄但仍然存在的自然地球卫星大气层。仪器舱为非封闭式，配备了太阳能电池板和同位素电源，以及空间站的电子设备、科学仪器等。其数字通信和数据传输系统非常先进，可在远达410000km 的范围内提供稳定的通信信号，覆盖月球全境。接收数据的速度最低为128Kbit/s，传输速度为64Kbit/s。

2021 年11 月11 日，上面级弗雷盖特已经到达东方发射场

自动星际站月球-25 的原定发射时间为2022年5 月25 日-10 月19 日期间，发射地点选为东方发射场，运载火箭为联盟-2.1b 火箭（上面级选用弗雷盖特）。此次太空任务计划在月球南极附近进行软着陆练习，并对雷公岩的水冰含量进行接触研究。但由于航天器上的速度和飞行距离测量仪不符合探月任务的技术要求，现将发射时间改为2023 年7-8 月。根据飞行计划，联盟-2.1b 火箭把有效载荷升至目标高度，由弗雷盖特将月球-25 带入地球卫星飞行轨道，下一步的飞行阶段将由月球-25 自身的推进系统独立完成。飞行时间将不超过5～6 天。在轨运行数天后，月球-25 将在月球的一个极地地区降落。

ExoMars 火星项目已经被取消

ExoMars-2022 项目原为俄罗斯航天国家集团和欧洲航天局（ESA）共同承办，旨在寻找火星上过去和现在生命的迹象、调查火星水资源和化学环境的变化，以及火星大气中的微量气体等。

该项目由一个欧产火星车“罗莎琳德·富兰克林”（Rosalind Franklin）和一个俄产着陆平台“卡扎克”（Kazachok）组成。其中，着陆平台由俄罗斯科学院空间研究所提供，可容纳12 个仪器包。外表呈圆盘状，直径为3.4m，质量约827.9kg，有效载荷（如科学仪器等）质量为45kg。火星车则安装在平台顶部，距离地面近1m。下降舱将配备隔热罩、降落伞、推进器和弹簧系统等设备，全力保障安全着陆。据悉，火星车计划在任务期间可行驶数千米，与地球保持日均两次的通信频率，中继器为ExoMars-2016 轨道飞行器。

该项目原计划于2022 年8-10 月发射，地点为哈萨克斯坦的拜科努尔发射场，运载火箭为质子号。当2023 年4-7 月抵达火星后立即开始寻找火星区域内的生命痕迹，同时研究不同时期地球的含水量。然而很遗憾，2022 年7 月12 日下午欧洲航天局召开记者会正式宣布：欧洲航天局已决定终止与俄罗斯航天国家集团的一切合作，包括欧洲火星探索计划中的ExoMars-2022 项目。且受欧美对俄罗斯的经济、政治制裁影响，该项目将再无可能重启。

探测器“罗莎琳德·富兰克林”和着陆器“卡扎克”的外观

3 独立打造全新的空间站

俄罗斯航天国家集团和美国国家航空航天局（NASA）曾就延长“国际空间站”的运行时间至2030 年进行多轮磋商。现在，合作协议的有效期至2024 年（包括2024 年）。俄罗斯航天国家集团和美国国家航空航天局准备了一份关于交叉飞行的协议草案，讨论后决定由俄罗斯航天员安娜·基金娜（Anna Kikina）参与“龙”飞船项目，并于2022 年10 月5 日，搭载载人“龙”（Dragon）飞船到达“国际空间站”。据悉，俄罗斯计划于2022-2025 年期间在“国际空间站”内共完成100 多项空间实验，重点研究新款抗病毒感染的药物，同时使用3D 生物打印技术，分解多种病毒蛋白等。

尽管“龙”飞船项目看似很成功，但这也无法阻挡俄罗斯和美国对于“国际空间站”合作的分道扬镳。2022 年8 月15 日，俄罗斯航天国家集团首次公布了空间站实体模型“俄罗斯轨道服务站”（ROSS）的初步设计。新的空间站ROSS 将会分为两个阶段发射，由4 个模块构成。按照计划，俄罗斯将在2035年建成ROSS，届时可足以容纳4 名航天员和众多配套的科学仪器设备。

在与美国合作空间站项目时，俄罗斯主要负责空间站的推进模块、天地往返运输等技术，而成熟的舱内生命保障、设备控制，尤其是电子和信息方面等技术则多依赖于美国。因此ROSS 也在一定程度上代表着俄罗斯对于空间站的独立自主和势在必行。

俄罗斯新款空间站ROSS 模型

4 东方发射场的现代化升级已完成

东方发射场作为俄罗斯航天国家集团重金打造的新一代发射场地，目前正在进行多种基础设施的完善升级，其中包括煤油管道和萘基管道的相互转换，扩大清洁推进剂的使用范围。根据东方发射场的官方资讯可知，这些管道将专用于“联盟”和“安加拉”系列运载火箭。除了煤油和萘基管道，俄罗斯航天国家集团还在东方发射场重金打造了配套的天然气运输管道及其基础设施，专用于未来的甲烷火箭。

同时，俄罗斯航天国家集团还计划为“安加拉”火箭的新款氢氧上面级建造配套的制氢设施。目前俄罗斯已经开始了氢氧上面级新一阶段的研制工作，并于2021 年底完成了主发动机RD - 0146D的点火试验，推力达9t，结果很理想。新款氢氧发动机RD0150 也已经完成了阶段性报告，目标推力定为55t。

除了推进剂管道建设，东方发射场内的安加拉-A5/A5B 重型火箭和联盟-5 火箭的发射台也将竣工，2023 年将由此发射安加拉-A5 火箭与新款载人飞船“奥廖尔”（Oryol）。其他用于发射安加拉-A5 火箭的空间综合体也正在阶段性交付，2022 年底将完成综合体的内部运输通道，为发射物资运输保驾护航。据统计，2022 年东方发射场已经完成4 次大型发射任务。

东方发射场和安加拉-A5 火箭

“球体”卫星模型图

5 正式运行多卫星轨道星座项目“球体”

俄罗斯多卫星轨道星座项目“球体”（Sphere）由俄罗斯总统普京于2018 年6 月提出，旨在用于卫星定位（导航）、地球监测和通信，实现真正意义上的卫星网络技术突破，与马斯克的“星链”（Starlink）以及英国的“一网”（One Web）卫星计划三足鼎立。根据俄罗斯航天国家集团的官方数据可知，“球体”项目计划向太空部署大约380 颗卫星，分为通信、导航、遥感等多种性能，具体包括通信卫星，互联网宽带连接卫星、物联网卫星以及遥感卫星，希望以此创建一个综合生态系统服务于“国际空间站”，将空间信息技术大幅提高。

2022 年俄罗斯正式推出“多卫星轨道星座计划”（SKIF），其中包括“球体”首颗卫星——中轨道高速互联网通信试验卫星（Skif-D），用以获得足额的轨道频率资源和星座部署空间。据悉，SKIF 计划在海拔8070km 的两个轨道平面内设置12 颗卫星、地面控制系统和用户设备，用以向俄罗斯人迹罕至的偏远地区以及沿北海航线航行的船舰等提供高速的互联网服务。每台SKIF 设备的速度可达150Gbit/s，整个系统的速度甚至可达兆比特。

与“星链”系统类似，“球体”项目也将使用空间和地球的联动通信，使用激光（Laser）开发两个卫星间的通信终端，以此创建高速光通信通道。对此，俄罗斯航天国家集团提出，将在“国际空间站”上进行实验测试量子通信和量子数据传输。除了激光和量子通信，“球体”项目还包括统一平台项目（Type series），即为通信和遥感寻求一种可扩展的统一技术平台。通过纠正设备的服务区域并重新分配光束功率，在未来确保将信号传输到另一个频段，从而实现航天器的自由调整，根据外部条件等因素可将所有资源进行合理的配置。

2022 年的俄乌战争无疑成为了“球体”项目的强大推动外因：在“星链”的不断刺激下，俄罗斯正在加紧完善“球体”的覆盖范围和辐射强度。2022 年4 月，俄罗斯正式开始扩大“球体”项目，共发射了162 颗轨道卫星，全力解决互联网数字不平等问题。目前历时3 年，俄罗斯联邦政府已经向“球体”项目投资高达3.7 亿美元。由此可见，空间安全作为国家安全体系的重要组成部分，理应得到充分的应用和重视。

6 结语

2022 年可谓是俄罗斯航天国家集团非常忙碌的一年，不仅要面对国际太空事业的升级和挑战，还要解决由其衍生而来的军事威胁。

探月、探火等载人航天任务多年来一直是世界航天领域的焦点，俄罗斯在月球-25、ExoMars-2022，以及“国际空间站”项目上投入了大量的时间和精力。尽管由于复杂多变的世界形势，ExoMars-2022 项目不得不被中止，“国际空间站”合作也被迫分道扬镳，但人类对于月球和火星的追寻绝不会止步于此。俄罗斯的月球-25 将会在不远的未来更新月球事业的里程碑。

千里之行，始于足下。对于运载器发射来说，发射台至关重要。当新一代的氢氧火箭再次得到重视后，配套的发射台也开始成功使用，这充分地展现了俄罗斯航天事业统筹一体的决心。

就军事威胁而言，俄罗斯快速发展本国的多卫星轨道项目，试图将航天器的科学意义与军事意义相融合，让卫星发挥更大的作用，真正地为国家安全保驾护航。