探訪德國(guó)宇航重鎮(zhèn)不來(lái)梅

□ 潘崢 王彬若

代表團(tuán)與空中客車防務(wù)及航天公司的運(yùn)營(yíng)副總裁Helmut Luttmann先生（右二）等合影

穿過(guò)幽深的森林，走進(jìn)格林兄弟故事中的浪漫城市，我們仿佛重新翻開(kāi)了童年的故事書，一頁(yè)頁(yè)精彩不斷。但對(duì)我們這行人來(lái)說(shuō)，關(guān)注的焦點(diǎn)可不是不來(lái)梅這座小城中的童話雕塑，而是城中的科技明星——德國(guó)重要的工業(yè)及宇航中心。

2014年5月，在中國(guó)航天科技集團(tuán)公司和中國(guó)航天科工集團(tuán)公司的支持下，在中國(guó)宇航學(xué)會(huì)的精心組織下，借第二屆中德企業(yè)對(duì)接會(huì)召開(kāi)之際，中國(guó)航天科技企業(yè)代表團(tuán)訪問(wèn)了不來(lái)梅這座知名的“航天城市”。不來(lái)梅市政府對(duì)中方航天代表團(tuán)的到來(lái)高度重視，提前協(xié)助聯(lián)系了當(dāng)?shù)刈钪匾闹詈狡髽I(yè)，我們有幸參觀了4 家重要的宇航企業(yè)以及德國(guó)宇航局（DLR）不來(lái)梅分部。

空客公司不來(lái)梅分部

歐洲知名的宇航企業(yè)幾乎均在不來(lái)梅設(shè)有重要的科研場(chǎng)所。這些高科技企業(yè)都集中在兩個(gè)區(qū)域：鄰近機(jī)場(chǎng)的工業(yè)區(qū)和不來(lái)梅大學(xué)所在的高科技產(chǎn)業(yè)區(qū)。

5月24日上午9點(diǎn)，我們首先來(lái)到空中客車防務(wù)及航天公司（Airbus Defense and Space）不來(lái)梅分部，運(yùn)營(yíng)副總裁Helmut Luttmann先生及軌道系統(tǒng)部門的執(zhí)行助理Kai Bergeman出面接待，向我們介紹了此分部的主要業(yè)務(wù)情況。

空客公司不來(lái)梅分部是歐洲最大的載人航天中心，負(fù)責(zé)國(guó)際空間站哥倫布艙、貨運(yùn)飛船（ATV）、空間站內(nèi)部相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)模塊等任務(wù)的總裝及測(cè)試工作；承擔(dān)“阿里安”5火箭及衛(wèi)星、飛船任務(wù)在軌測(cè)控中心（TTC）；承擔(dān)部分軍機(jī)飛機(jī)機(jī)翼的總裝工作；還負(fù)責(zé)歐空局深空探測(cè)及落月項(xiàng)目的相關(guān)研究。

歐空局落月器的模型

國(guó)際空間站哥倫布艙內(nèi)觀

“阿里安”5二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及對(duì)接段環(huán)體結(jié)構(gòu)

“阿里安”5二級(jí)火箭

其中，不來(lái)梅測(cè)控中心是歐洲最大的測(cè)控站，負(fù)責(zé)空間站的實(shí)時(shí)監(jiān)控和輔助測(cè)控任務(wù)，類似的測(cè)控站全世界共有11個(gè)。測(cè)控大廳面積較小，僅有兩排共約20個(gè)座位。測(cè)控大廳共有三個(gè)顯示屏幕，其中最右邊的屏幕主要顯示空間站實(shí)時(shí)圖像。

整個(gè)空間站內(nèi)部比較寬敞，空間總體與747客機(jī)內(nèi)部相當(dāng)，整體長(zhǎng)80米，寬60米（含帆板）。國(guó)際空間站中所有艙段中均采用標(biāo)準(zhǔn)模塊機(jī)構(gòu)，每個(gè)模塊質(zhì)量最大可達(dá)800千克。標(biāo)準(zhǔn)模塊尺寸均為約1米×1米×2米，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊在除了俄羅斯艙的其他空間站部分均可完全互換，為國(guó)際空間站未來(lái)延壽帶來(lái)相應(yīng)的便利?？臻g站軌道每小時(shí)就將繞地球一圈，艙外溫度每小時(shí)就會(huì)在正負(fù)100度之間進(jìn)行一次循環(huán)，因此為保證系統(tǒng)的安全性，所有設(shè)備均采用了冷備份。僅哥倫布艙中就包括了10種標(biāo)準(zhǔn)模塊，包括生物實(shí)驗(yàn)、流體力學(xué)及空間物理等等多種功能，其中空間物理模擬艙可模擬1g～5g加速度環(huán)境。歐洲的貨運(yùn)飛船主要為空間站輸送給養(yǎng)，每次可為空間站送去近10噸物資，還可利用其剩余燃料協(xié)助空間站進(jìn)行姿態(tài)軌道控制。

不來(lái)梅

ZARM研究中心的落塔

我們?cè)诮涣髦辛私獾?，該公司研制的新型阿里?E二級(jí)火箭推力從70KN提升到140KN，并且可多次開(kāi)關(guān)機(jī)，可將12噸衛(wèi)星送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道，并具備將衛(wèi)星直接送入地球靜止軌道的能力，預(yù)計(jì)將于2018年首發(fā)。

市場(chǎng)化運(yùn)作的ZARM研究所

ZARM研究所位于不來(lái)梅大學(xué)附近的高科技園區(qū)，是目前歐洲最高落塔的運(yùn)營(yíng)公司，專門負(fù)責(zé)相關(guān)微重力或零重力研究，可用于空間生物、空間材料，空間望遠(yuǎn)鏡等方面的試驗(yàn)研究。該研究所雖然由歐盟、德國(guó)政府、不來(lái)梅政府及其它資助共同支持建成的，屬于政府支持成立的研究機(jī)構(gòu)，但其運(yùn)營(yíng)模式采用純市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)，政府并不提供后續(xù)項(xiàng)目支持，需要研究所自行尋找項(xiàng)目維持運(yùn)營(yíng)，而這也是大多高科技園區(qū)內(nèi)的研究單位采用的一種運(yùn)營(yíng)模式。該試驗(yàn)臺(tái)每天可以進(jìn)行兩次試驗(yàn)，任務(wù)已排到明年4月。

ZARM的技術(shù)主任Dr. Thorben Konemannn和首席財(cái)務(wù)官Peter von Kampen 先生熱情地接待了我們，詳細(xì)向我們介紹了落塔的主要功用、特點(diǎn)、相關(guān)試驗(yàn)?zāi)K的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。恰巧該所正在進(jìn)行一個(gè)微重力下燃燒的試驗(yàn)，我們有幸在控制中心全程觀看了落塔試驗(yàn)的全部過(guò)程。

這個(gè)設(shè)計(jì)獨(dú)特的落塔內(nèi)徑為3.6米，高119米，每天可完成三次試驗(yàn)，可達(dá)到10g～6g的微重力環(huán)境。為了試驗(yàn)的準(zhǔn)確，落塔內(nèi)部采用了一個(gè)高約100米的鋼制真空罐，外部搭建水泥結(jié)構(gòu)外墻用于擋風(fēng)。為避免大氣影響，內(nèi)罐和外墻之間僅底部有接觸和連接，地面20米以上均無(wú)接觸，也避免了因外塔晃動(dòng)對(duì)試驗(yàn)設(shè)施造成影響，單向降落試驗(yàn)可滿足4.7秒的自由下落。其次，為了保證更長(zhǎng)的微重力時(shí)間，他們還創(chuàng)造性地在地下20米到地面這段安排了彈射裝置，在地下10米處設(shè)置活塞，在活塞上部為真空，下部為兩個(gè)大氣壓的氣體，釋放活塞后，可使活塞快速?gòu)椛渲了敳⒃俅温浠?，從而制?.3秒的總試驗(yàn)時(shí)間。我們觀摩了一個(gè)當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行的空間發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程的研究試驗(yàn)。而我國(guó)目前還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)失垂?fàn)顟B(tài)下的點(diǎn)火試驗(yàn)，這說(shuō)明歐洲在空間發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究較為深入。

ZARM研究所

相關(guān)鏈接

中國(guó)宇航學(xué)會(huì)代表團(tuán)赴德參加第二屆中德航天企業(yè)對(duì)接會(huì)

2014年 5月 20—24日， 中國(guó)宇航學(xué)會(huì)組織了來(lái)自中國(guó)航天科技集團(tuán)公司一、五、六、八、九、十一院，以及中國(guó)航天科工集團(tuán)公司三院和061基地的領(lǐng)導(dǎo)、專家和科技工作者共計(jì)14人的代表團(tuán)赴德國(guó)柏林參加了第二屆中德航天企業(yè)對(duì)接會(huì)和2014年柏林航展。其間，中國(guó)宇航學(xué)會(huì)與德國(guó)航天工業(yè)協(xié)會(huì)（BDLI）簽署了合作備忘錄，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化雙方的合作。

中德航天企業(yè)對(duì)接會(huì)由中國(guó)宇航學(xué)會(huì)和德國(guó)航天工業(yè)協(xié)會(huì)共同主辦。會(huì)議主要目的是為中德兩國(guó)企業(yè)界人士搭建交流的平臺(tái)，使雙方增進(jìn)了解，提供最新的行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，使雙方在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地進(jìn)行一對(duì)一的會(huì)談，從而為中德兩國(guó)在航天領(lǐng)域的合作提供新的動(dòng)力。本次會(huì)議是第二屆，鑒于去年9月在北京召開(kāi)的第一屆會(huì)議取得了良好的效果，此次會(huì)議得到了中德雙方的高度重視。航天科技和航天科工兩大集團(tuán)公司高度重視，認(rèn)真組織選派代表參會(huì)。其中，航天科技集團(tuán)公司在德國(guó)的航天領(lǐng)軍人物培訓(xùn)團(tuán)也參加了本次對(duì)接會(huì)，參會(huì)代表中有各院所廠的主要領(lǐng)導(dǎo)，是近年對(duì)外合作對(duì)接會(huì)中中方參與范圍最廣、平均參與層面最高的一次。德國(guó)航天工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)會(huì)議進(jìn)行了精心的安排，德方參會(huì)人員來(lái)自空中客車防務(wù)和航天公司（Airbus Defence & Space） 、 羅 克 韋 爾柯林斯公司德國(guó)分部（Rockwell Collins Germany ）、Astro- und Feinwerktechnik Adlershof 、Tesat-Spacecom 、 Jena-Optronik 等歐洲知名宇航公司。

代表團(tuán)與BDLI理事兼執(zhí)行主任Schrick先生（右三）及其空間防務(wù)部主任Hess先生（右五）合影，右四為中方代表團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)，中國(guó)宇航學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)龔金玉女士

德國(guó)宇航局不來(lái)梅分部

同樣位于高科技園區(qū)的德國(guó)宇航局（DLR）不來(lái)梅分部是我們?cè)L問(wèn)的第三站。該分部主任Prof. Rittweger出面接待了我們，他首先詳細(xì)介紹了德國(guó)宇航局相關(guān)中心的主要情況。

德國(guó)宇航局總部在科隆，在德國(guó)各地建有多個(gè)研究中心，不來(lái)梅中心僅有50人，包括辦公及試驗(yàn)兩部分建筑設(shè)施，主要負(fù)責(zé)深空探測(cè)著陸試驗(yàn)和“阿里安”5二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)流體晃動(dòng)試驗(yàn)，擁有貯箱晃動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，一個(gè)外星著陸模擬系統(tǒng)和一個(gè)鉆取采樣系統(tǒng)（主要針對(duì)月球）。

該分部的運(yùn)營(yíng)模式是：研究與工業(yè)配套，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，其產(chǎn)學(xué)研分工明確、互相支撐、協(xié)同發(fā)展。由于緊鄰不萊梅大學(xué)，具有豐富的高校支持和人才保障，該分部所從事的技術(shù)研究緊密針對(duì)工業(yè)界的需求，其發(fā)動(dòng)機(jī)貯箱晃動(dòng)、外星著陸和月球鉆取三個(gè)研究方向，完全針對(duì)空客公司未來(lái)發(fā)展需要，且僅完成研究并為工業(yè)界提供技術(shù)保障。其主要的試驗(yàn)裝置均為其自行設(shè)計(jì)，如八連桿式多自由度晃動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、直徑4米深5米的鉆取試驗(yàn)臺(tái)及一個(gè)包括微重力模擬吊車加可調(diào)傾斜地面模擬系統(tǒng)在內(nèi)的著陸模擬系統(tǒng)；試驗(yàn)設(shè)施均按照研究需求，緊密結(jié)合實(shí)際，與研究項(xiàng)目緊密相結(jié)合。

用于測(cè)試各種敏感探頭的淡水水下試驗(yàn)艙

海洋環(huán)境模擬池

德國(guó)人工智能研究中心（DFKI）

德國(guó)人工智能研究中心（DFKI）是新建的科研試驗(yàn)中心，分為兩棟相互聯(lián)接的大樓，分別為辦公和試驗(yàn)。此公司主要專注于仿生機(jī)器人、電動(dòng)機(jī)構(gòu)、水下機(jī)器人等研究，也屬于政府資助建立、自主經(jīng)營(yíng)的企業(yè)。其總部設(shè)在科澤斯勞滕，已建立25年，共下設(shè)11個(gè)研究部門，與不來(lái)梅大學(xué)等單位有緊密的合作關(guān)系，在不來(lái)梅的分部剛剛建立8年，最初僅有4人，目前已發(fā)展成為超過(guò)100人的研究機(jī)構(gòu)。

我們主要參觀了其兩個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)施和一個(gè)仿真設(shè)施，首先參觀的是兩個(gè)體積超過(guò)20立方米的淡水水下試驗(yàn)艙，分別用來(lái)測(cè)試水下自動(dòng)抓取機(jī)械臂和用于水下作業(yè)的綜合敏感探頭，其敏感探頭包括激光、相機(jī)等多種敏感器。之后，代表團(tuán)參觀了其用于演示和遠(yuǎn)程控制的3D實(shí)時(shí)圖像控制室，在這里除了可以實(shí)時(shí)觀察3D顯示水下機(jī)器人的周邊環(huán)境，還可以通過(guò)3D手套對(duì)實(shí)時(shí)圖像和機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行操作控制。

最后參觀的是一個(gè)面積超過(guò)1000平米的海洋環(huán)境模擬池。這里除了模擬了黑海的鹽度，還在池子的各個(gè)角落分別設(shè)置了模擬海底管道、海岸巖石區(qū)、風(fēng)電風(fēng)車地基、海峽封閉環(huán)境。這里除了進(jìn)行小型機(jī)器人試驗(yàn)外，還可進(jìn)行工業(yè)實(shí)用機(jī)器人的真實(shí)環(huán)境模擬試驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)我們就看到了一臺(tái)正在測(cè)試中的水下機(jī)器人，可以進(jìn)行8小時(shí)～10小時(shí)水下全自動(dòng)作業(yè)，包括聲納探查、水速測(cè)定、3D聲納成像等，可用于繪制海床的3D影響，用于導(dǎo)航及制圖，還可用于管道探查和冷卻系統(tǒng)檢測(cè)。另外，現(xiàn)場(chǎng)還有一臺(tái)參加了意大利學(xué)生競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)機(jī)器人，主要用于水下管道循線和導(dǎo)航。

OHB公司

正在測(cè)試中的水下機(jī)器人

測(cè)試水下自動(dòng)抓取的機(jī)械臂

下午四點(diǎn)，訪問(wèn)的最后一站是歐洲知名的宇航企業(yè)OHB公司。Dr.Schalinski先生接待了代表團(tuán)一行，向代表團(tuán)介紹了OHB公司的概況。該公司經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化運(yùn)營(yíng)，集中瞄準(zhǔn)總體設(shè)計(jì)能力，僅500名長(zhǎng)期員工，150名短期雇傭員工，主要專于系統(tǒng)集成能力。其中在意大利300人，比利時(shí)50人，瑞典50人，盧森堡50人。該公司在宇航集成商中屬于輕資產(chǎn)型企業(yè)。他們充分利用歐盟宇航投資返還政策：由于歐盟根據(jù)投資國(guó)投資比例，在項(xiàng)目中OHB雖作為總體單位，但在選擇分承包商時(shí)常常受到地域的限制，只能在投資國(guó)內(nèi)按一定投資返還比例選擇分承包商，因此OHB今年先后并購(gòu)了意大利、盧森堡及瑞典等多國(guó)企業(yè)，已保證其在各國(guó)投資返還時(shí)能更多獲得歐盟研制經(jīng)費(fèi)。

OHB公司近年來(lái)在宇航領(lǐng)域發(fā)展迅速：第一，承擔(dān)伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)中22顆衛(wèi)星的研制任務(wù)。目前已有兩顆星運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)，年內(nèi)即將發(fā)射，剩余衛(wèi)星每半年出廠一批，將于兩年內(nèi)完成20顆衛(wèi)星的發(fā)射。目前伽利略階段衛(wèi)星僅有4顆為空客公司制造。第二，小型地球同步衛(wèi)星（Small GEO）進(jìn)展迅速，已逐步進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展，目前已有多個(gè)項(xiàng)目處在并行研制中。第三，OHB還積極兼并運(yùn)載企業(yè)，介入運(yùn)載研制業(yè)務(wù)。今年）OHB旗下公司也大力參與“阿里安”5和“阿里安”6的研制，主要負(fù)責(zé)其部分結(jié)構(gòu)的加工制造，其碳纖維符合材料結(jié)構(gòu)加工技術(shù)比較先進(jìn)。此外，OHB也表示，為了適應(yīng)未來(lái)市場(chǎng)需求，此平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶需求更換模塊，如可自由變換全電推、半電推或全化學(xué)推進(jìn)，載荷300千克～400千克，發(fā)射質(zhì)量3噸～3.5噸。目前，OHB正在開(kāi)發(fā)超音速客機(jī)，時(shí)速達(dá)7馬赫，90分鐘內(nèi)可抵達(dá)全球任一角落。

用于水下管道縮線和導(dǎo)航的水下機(jī)器人

OHB公司展廳的Gali Leo Foc模型

OHB公司展廳里的Small Geo模型

在OHB，我們深刻了解到歐盟宇航一體化的運(yùn)作方式，例如OHB公司曾擬采購(gòu)中國(guó)航天企業(yè)的真空罐，但此次訪問(wèn)我們了解到，其擬投資建設(shè)真空罐的計(jì)劃被歐空局叫停。歐空局從成本和合作角度考慮，要求OHB公司利用歐洲現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)施，因此該公司的衛(wèi)星均在不來(lái)梅總裝、電測(cè)，并完成所有力學(xué)試驗(yàn)；整星熱真空等環(huán)境試驗(yàn)均在歐空局的ESTEC進(jìn)行，目前他們也在考慮與德國(guó)IABG合作進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)；這些試驗(yàn)之后衛(wèi)星將直接運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)，且在發(fā)射場(chǎng)測(cè)試時(shí)間較短，可以快速發(fā)射。由此可見(jiàn)，即便存在多國(guó)競(jìng)爭(zhēng)壓力，歐盟整體發(fā)展策略明確，充分利用現(xiàn)有設(shè)施，避免重復(fù)建設(shè)和投資。

這次參觀只有簡(jiǎn)短的一天，但令大家印象深刻。歐洲宇航公司市場(chǎng)配置資源的運(yùn)營(yíng)模式、產(chǎn)學(xué)研有效結(jié)合的方式和歐盟航天項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)/合作模式，無(wú)疑對(duì)中國(guó)未來(lái)的國(guó)際航天合作具有重要的啟示。此外，德國(guó)宇航公司的廠房設(shè)計(jì)、維護(hù)和管理的德式企業(yè)文化也給我們留下了非常深刻的印象，值得我們深入地學(xué)習(xí)和借鑒。