织女星号火箭_“织女星”火箭：小块头的大价值

　　欧空局终于等来了小巧的新“玩具”——“织女星(Vega)”运载火箭。2012年2月13日，“织女星”携带着9颗卫星，从法属圭亚那库鲁航天发射中心发射升空。这是欧洲近20年来开发的第一枚新型火箭。两小时后，欧空局宣布，这一以检验为主要目的的首次发射取得圆满成功。由此，“织女星”小型火箭为加入“阿里安”大型火箭和欧版“联盟”中型火箭的欧洲火箭“家族”做好了准备，与它们形成互补，填补了欧洲小型运载火箭的空白，使得欧洲具有了大中小三种类型火箭，能够满足各类发射需求。
　　小卫星需要小火箭
　　在“织女星”运载火箭没有加入欧空局的发射场时，欧洲主要依靠阿里安5型重型运载火箭来执行发射卫星等太空任务。阿里安5型能够把6吨左右的卫星送上天去，推力足够大，但如果用这个发射时总重700多吨的大块头来发射小型卫星，则有“高射炮打蚊子”之嫌，浪费了宝贵的航天资源。
　　欧空局的补救措施之一是，对于发射中型卫星这样的任务，借用俄罗斯的“联盟”系列火箭，他们从俄罗斯方面获得了“联盟”火箭的部分市场经营权，这在一定程度弥补了阿里安5型的缺陷。
　　但“联盟”系列火箭对于目前日渐流行的小卫星的发射任务来说，还是很浪费资源。于是早在2003年，“织女星”小型运载火箭的研发项目就浮出水面。这一项目耗资7.76亿欧元，其中意大利出资60％，法国投资25％，西班牙、比利时、荷兰、瑞士及瑞典等欧空局成员国也参加了这个项目。欧空局还将投资4亿欧元用于“织女星”验证项目，包括2013～2015年5次发射政府有效载荷。欧空局局长多尔丹说：“对欧空局及其成员国，尤其是‘织女星’诞生地意大利，对整个欧洲航天工业，这是伟大的一天。”
　　“织女星”火箭全长30米，发射时总重为138吨，只是阿里安5型运载火箭发射时总重的六分之一多一点儿。它属于四级火箭，其中前三级使用固体燃料推进，第四级使用液体燃料，可以多次点火。虽然名为小型运载火箭，其实“织女星”的运载能力还是较宽的，从300千克到2500千克都可搭载，它可以把1500千克的有效载荷送入距地球700千米的极地轨道，也可以把1200千克的有效载荷送入距地球1200千米的太阳同步轨道。所以，它也能发射一些小型天文卫星。
　　对此，美国专家表示：作为目前世界上投入使用的小型运载火箭之一，“织女星”火箭是很有希望的，因为美国轨道科学公司建造的“金牛座”小型运载火箭现在已经陷入困境，它在近年发射“轨道碳观测”卫星与荣誉号大气悬浮颗粒物探测卫星时均因火箭故障而箭毁星亡。
　　9颗小星星
　　首次升空的“织女星”火箭携带了9颗科学卫星，其中的主要卫星是意大利航天局研制的“激光相对论卫星”(Lares)，它的质量为390千克，旨在通过计算激光收发时间，来测量验证广义相对论中的兰斯-蒂林效应。另一颗主要卫星是博洛尼亚大学研制的母校卫星-1(AlmaSat-1)，用于试验新型民用地球观测技术。另外7颗卫星是由欧洲大学提供的质量不超过1千克的皮卫星，如意大利理工学院设计的小卫星e—st@r，布加勒斯特大学研制的“格里亚特”(GoIiat)卫星，匈牙利的匈牙利卫星-1(MaSat-1)，波兰的第1颗微卫星PW-Sat-1，法国蒙彼利埃大学的双极辐射试验卫星ROBUSTA(用于试验暴露在恶劣太空辐射环境中的双极晶体管电子元件)，意大利的“联合立方体卫星”(UNICubeSAT)，以及西班牙航空标准协会与比戈大学共同研制的XaTcobeo卫星。每颗卫星都将进行独立的试验。
　　帮助验证相对论的“激光相对论卫星”是1颗低成本圆球形探测卫星，仅耗资1000万美元，但其探测精度将比此前美国航宇局发射的引力探测器-B卫星(耗资8亿美元)高出几乎100倍。其主体是一个坚固的金属球，用钨金属制成，直径有35.5厘米。这个圆球的表面分布着92个洞，在轨工作时，将由地基激光进行反射式跟踪，以便当它在太空飞行时地面的激光追踪网络能够跟踪其在轨道上的精确位置，精度可达毫米级。
　　广义相对论认为引力的产生源于时空的曲率，如果该理论是正确的，则地球的转动将拖带着周围时空一起旋转，因此会扰动卫星轨道，即地球自转产生的惯性系拖曳效应会让卫星的轨道产生轻微进动，这是由于卫星被随地球自转扭曲的时空带动产生的效应。
　　虽然广义相对论是目前普遍接受的引力理论，但是如果采用更加精确的测量系统，它可能会出现瑕疵。已上天的美国引力探测-B卫星刚入轨探测到了“惯性系拖曳效应”(Frame dragging)，测量轨道变化值的精度在10％之内，但目前的测量轨道变化值的精度为19％，这可能是引力探测-B卫星出现了技术问题。所以，欧空局的研究人员希望“激光相对论卫星”能取得1％的轨道变化精度，这也是该卫星制造方意大利航天局所期待的。
　　由于“激光相对论卫星”运行在距离地面1450千米的高轨道上，所以这里的大气拖拽效应本身非常微弱，并且这一高密度球体卫星受到太阳光压的影响很微小，几乎可以忽略不计。还有其它因素，如地球本身并非一个理想球体，实际上导致的卫星进动幅度更大，大约3年左右就可以让卫星运行轨道偏移一周。但是研究人员将会使用各种数据分析手段，并参考之前各项任务的数据，从而从这些背景数据中筛选出由于惯性系拖曳效应导致的误差值。
　　“激光相对论卫星”将在未来数年内连续发回有关惯性系拖曳效应的测量数据。在一年的时间内，这种效应预计将导致卫星运行轨道倾角出现大约千万分之一的误差，也就是说大约经过1000万年后，由惯性系拖曳效应导致的误差将可以致使卫星的运行轨道围绕地球整个翻转一圈。除了角度之外，在一年内卫星的位置也将出现大约4米的误差，这一误差可以由地面激光测量监视系统精确地测出，其误差将小于1％。
　　爱因斯坦的广义相对论或许仍将通过本轮测试。但科学家们相信广义相对论最终必定会失效，但是是在非常微观的尺度上，在这一尺度上量子理论开始发挥作用。当然，在科学上很多事情仍然是无法做出非常肯定的断言的。塞佛利尼说：“在过去的100年里，爱因斯坦的广义相对论已经经受住了无数的实验检验，但是这一切并不是就意味着我们应当停止这样的检验。”