用织女残丝纺的闪耀光芒，打开欧洲火箭的崭新篇章……

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研发背景

在1998年，ESA在其最新的五年计划中提出了几个规划：开发一款近地轨道运力1吨级的运载火箭、提高阿丽亚娜5号火箭的运载能力，以及重新强调与电信和科学项目行业的伙伴关系。

欧空局认为小型发射器的开发是“完善欧洲发射能力范围”所必需的。拟议中的Vega（意大利语为Vettore Europeo di Generazione Avanzata，故称之为Vega，中文译名为织女星运载火箭）将具有向700km SSO（太阳同步轨道）投送1吨有效载荷的能力。一级将基于Ariane 5固体助推器进行改装和研发，二、三级将基于意大利的Zefiro运载火箭进行改装和研发。

首次发射

UTC时间2012年2月13日10:00，第一枚Vega运载火箭从位于法属圭亚那的库鲁航天发射中心起飞，将9颗卫星送入了预定的近地轨道，发射成功。

发射记录

在2019年下半年之前，Vega的14次发射全告成功，加之Ariane 5运载火箭的长期连续成功发射，给ESA和Arianespace冠上了“稳如老狗”，“成功率爆表”的头衔。但不知为何，可能是物极必反，Vega VV15、Vega VV17这两次发射任务均告失败，让Vega从之前的“哦，发射成功了啊……”到了“啊？发射竟然成功了？”

截止北京时间8月初（8月中旬发射的Vega VV19任务也成功了，但这里不再添加），Vega已经完成了18次发射，其中两次发射失败，16次发射成功。

在这18次任务中，除了Vega VV04、Vega VV06、Vega VV15、Vega VV17这四个任务以外，其他所有的任务都成功把载荷送到了SSO，下面是对这四个例外任务的简单介绍。

Vega VV04【打开欧洲可重复使用航天器的大门】

IXV，全称过渡实验航天器（Intermediate eXperimental Vehicle），是ESA的Space Rider的过渡技术验证产品。Space Rider，中文译为太空骑士或欧洲可重复使用航天器（Space Rider的全称为Space Reusable Integrated Demonstrator for Europe Return）。Space Rider是ESA新一代的无人航天器，也是欧洲首款可以重复使用太空运输系统。Space Rider的定位与美国的X-37B，中国的可重复使用航天器相同（后面用CHN可重复使用航天器来称呼），都是由运载火箭由整流罩包裹，靠火箭动力进入轨道。Space Rider拥有长期在轨能力，抓取太空物体能力，释放卫星等与X-37B相同的能力。虽然SR的官方公开资料相对教多，但要注意的是，它和X-37B、CHN可重复使用载人航天器一样，都是拥有很浓的军事色彩和政府官方任务性质的。

而IXV可以看作是Space Rider的“Mini”版，旨在验证Space Rider的一些关键技术，例如导航系统，推进系统，隔热系统等等。IXV全长5m（竖向y轴），高1.5m（水平z轴），宽2.2m（横向x轴），重1844kg。基本可以填满Vega的整流罩，而且1844kg的质量是严格卡着Vega的运力进行设计的。Space Rider目前正在研制中，将会在2023年使用Vega C发射，而IXV是为了能塞进Vega的整流罩并且进行实验，且能够满足Vega的运力要求才制造的，可以说IXV是为Vega“量身定制”的。

IXV的开发和建造共耗资约1.8亿美元，加上Vega VV04的发射费用约3700万美元，那么整套费用下来的花费在2.2亿美元以上。要注意的是，IXV不会再进行飞行，只飞行了Vega VV04这一次任务。

Vega的LEO运力（200km*1500km 5.4°）为1963kg（包括适配器质量），所以正好可以满足IXV的发射。

UTC时间2015年2月11日，Vega将IXV成功送进了高能亚轨道，IXV在绕地球不到一圈后溅落在东太平洋海域，并成功进行了回收。

Vega VV06【小身板，大能量】

UTC时间2015年12月3日，搭载着LISA Pathfinder（全称为Laser Interferometer Space Antenna Pathfinder，中文译名为空间天线式激光干涉仪探路计划）的Vega VV06运载火箭起飞，标志着推迟近7年的LISA任务终于踏上了征途。

LISA Pathfinder的目标轨道是地日拉格朗日点L1，这是Vega运载火箭截至目前走过的最远的道路。但是要阐明的是，这并不是Vega自身的功劳。在此次任务中，LISA Pathfinder额外带了一个上面级——推进上面级。

在发射后，Vega运载火箭把LISA Pathfinder-上面级组合体送到了近地点207km，远地点1540km，倾角5.96°的近地轨道。之后的所有升轨操作全部是由这个总重1420kg的上面级完成的。

Vega VV15【迎头痛击，连胜化烬】

UTC时间2019年7月11日，与往常一样，一枚Vega运载火箭顺利起飞，大家似乎都认为这个任务没什么好看的，等待着成功的公告。

但出乎意料的是，由于二级发动机Zefiro 23固体发动机的前圆顶区高热导致结构故障，使此次发射失败，这也是Vega系列的第一次发射失败，除此之外，此次发射还把阿联酋的一颗对地遥感军用卫星葬送在了大西洋，为本就发射频率不高的Vega运载火箭又蒙上了一层阴影，给稳如老狗的ESA和Arianespace一记迎头痛击。

Vega VV17【梅开二度，反复挣扎】

UTC时间2020年11月17日，Vega VV17带着价值总共4亿美元的两颗卫星（其中一颗是西班牙的对地遥感成像卫星Seosat-ingenio）成功起飞，但在其四级工作时，姿态出现异常，发射失败了，后查明原因是工作人员的接线错误导致故障发生。

Vega

Vega运载火箭是目前欧洲的主力中小型运载火箭，是现在欧洲运载火箭三大顶梁柱中最小的一个（分别时大哥Ariane 5、二弟Soyuz ST和小弟Vega）。在三者当中，Vega不仅是运力最小的，运载比也是最低的，而且无法独自执行中高轨道的发射任务，若要执行中高轨的发射任务，必须要携带额外的上面级。

Vega运载火箭共有四级，由Arianespace和ESA共同主导研发，Arianespace负责对外的商业发射销售业务，ELV为制造承包商，由ESA各主要会员国分工生产（带嘤除外）。

Vega的总体数据如下：

总质量：137t

高度：29.9m

最大直径：3m

300km 3°LEO运载能力：2.31t

500km SSO运载能力：1.62t

700km SSO运载能力：1.5t

P80FW——我原本想着通用化的

P80FW发动机是欧洲最大的整体式复合材料固体火箭发动机。P80FW既用作Vega火箭的第一 级发动机，也是一台技术验证机。它采用的多项新技术都被应用于欧洲的主力重型运载火箭上，例如Ariane 5、Ariane 6、Vega C等。P80FW发动机采用的新技术包括3m直径的碳纤维增强复合材料纤维缠绕壳体；充填有机纤维和玻璃微球的低密度三元乙丙橡胶（EPDM）内绝热层；Naxeco针刺预制体热解碳基体（Naxeco-PyC）的3DC/C喉衬和RTM成型碳/酚醛(C/P)构件；采用锂电池的机电式推力矢量控制系统等。

P80FW由法国主导研发，在法国的命名标准中，P表示固体火箭级，L表示液体火箭级，H表示低温火箭级，FW代表外壳为碳纤维材质，80代表有约80吨的固体燃料，所以Vega的一级被命名为P80FW。

P80FW的设计源自于P85，该发动机最初基于Ariane 5 EAP助推器段进行设计建造。因此，P80FW具有和P85相同的直径，但P80FW使用了一种改进型的固体推进剂（1912 PBHT），这种推进剂具有更新的空柱形状，称之为finocyl。

P80FW的外壳（包括电机结构及其热防护等结构）由意大利罗马附近科勒费罗的AVIO生产，完工后交付至库鲁的圭亚那推进剂工厂（UPG），在那里装载固体推进剂。然后被送到助推器集成大楼（BIP），在那里安装它的喷管。推力矢量控制系统（TVC，Thrust Vector Control System），包括致动器、电子控制和动力装置，由布鲁塞尔SABCA制造。点火器在荷兰制造。

由于这种种的改动，也使得P80FW和P85完全不是一个模子做出来的，这就导致需要重开一条生产线，也便没有达到当时高性价比和高通用化的目标，种种的原因反而导致Vega成了最不经济的中小型运载火箭之一。

P80FW的数据指标如下：

直径/高度：3m/11.2m

总质量：96.243t

推进剂质量：87.710t

真空最大推力：3015kN（约307.34t）

真空比冲：280s

推力矢量控制方式：锂电池电动控制系统

喷管最大矢量角度：6.5°

标准燃烧时间：109.9s

最大工作压力：10MPa（约100bar）

喷管扩张比：16

Zefiro 23FW

Zefiro是由AVIO开发的固体燃料火箭发动机系列，用于Arianespace的Vega火箭。Zefiro的名字来源于首字母缩写（ZEro FIrst stage ROcket，Zefiro），该发动机是意大利航天局（ASI）圣马可计划的第一级和第二级发动机。在计划被搁置后，又被用在Vega运载火箭家族上。

Zefiro 23FW固体发动机可以看作是Zefiro 16FW固体发动机的加长版本，推进剂质量增加到23吨以上。在1998年6月、1999年6月和2000年12月进行了三次Zefiro 23FW的发动机点火试验，均取得了良好的试车成绩。Zefiro 23FW固体发动机内的空柱与P80FW一样呈finocyl形，星形部分位于发动机尾部区域。除固体发动机外，Vega的二级还包括级间段和航空电子设备。与P80FW相同的是，Zefiro 23FW也是电动推力矢量控制系统，从而控制Zefiro 23FW发动机喷口的偏转，从而控制火箭的俯仰与偏航。

Zefiro 23FW的数据指标如下：

直径/高度：1.9m/8.39m

总质量：26.3t

推进剂质量：23.814t

真空最大推力：1120kN（约114.17t）

真空比冲：287.5s

推力矢量控制方式：锂电池电动控制系统

喷管最大矢量角度：7°

标准燃烧时间：77.1s

最大工作压力：9.5MPa（约95bar）

喷管扩张比：27

Zefiro 9FW

Zefiro 9FW的工艺、生产商等都与Zefiro 23FW相似，这里就不再过多赘述。在飞行时，Zefiro 23FW工作完成并分离时，Zefiro 9FW并不会立即工作，而是会根据火箭飞行轨迹的需要来控制合适的点火时间。

Zefiro 9FW的数据指标如下：

直径/高度：1.9m/4.12m

总质量：12t

推进剂质量：10.567t

真空最大推力：317kN（约32.31t）

真空比冲：295.9s

推力矢量控制方式：锂电池电动控制系统

喷管最大矢量角度：6°

标准燃烧时间：119.6s

最大工作压力：6.7MPa（约67bar）

喷管扩张比：61

AVUM——整箭之灵魂

对于Vega来讲，AVUM（Attitude & Vernier Upper Module，漫游姿态上面级）可谓是接力跑中最后一棒，关系着载荷最终的命运。

AVUM是Vega中唯一一级液体推进级，前三级都是固体推进级。又因为前三级都是单喷管且推力经过质心轴的固体发动机，所以这也意味着AVUM要担起火箭滚转的控制工作，所以AVUM配备了RACS（Roll and Attitude Control System，滚转和姿态控制系统），从而控制火箭的滚转和前三级分离后火箭的姿态。RACS共有两组，对称分布，每组RACS共有3台发动机，在P80FW和Zefro 23FW工作时，6台RACS发动机全部启动并工作，而在Zefiro 9FW和AVUM自身工作时，每组RACS会关闭朝下的这台发动机，仅有四台发动机工作。

在KSP中，我们常见到RCS一词，此RCS指的是Reaction Control System，也就是所谓的“反应控制系统”。反应控制系统常用于姿态的控制，有时也可用作推进器使用。ACS是指Attitude Control System，姿态控制系统。此系统常用作于姿态控制，有时也可用作推进器使用。还有一种RCS叫Roll Control System，即滚转控制系统，专门负责航天器或火箭的滚转控制，像AVUM的RACS就是Roll Control System和Attitude Control System的组合体，所以称之为Roll and Attitude Control System。

由于Vega运载火箭的前三级可以提供~7.4km/s的Δv，所以AVUM不需要携带过多的推进剂即可到达预定速度（一般~7.6km/s就可进入预定轨道，所以AVUM只需要提供~200m/s的Δv就可以达到SSO），这也是它十分“小巧玲珑”的原因之一。

但由于如此“小巧”的上面级还带了适配器、RACS和航电系统等，这也导致AVUM的干质比十分“拉跨”，AVUM的干质量为688kg（若算进所有非推进剂流体，则为730.5kg），而AVUM的推进剂质量仅有577kg（NTO 388kg，UDMH 196kg），甚至没有AVUM的干质量高。

AVUM的推进系统为MEA（Main Engine AVUM，AVUM主引擎），是一种由RD-869经过改进的发动机，即RD-843。由乌克兰Yuzhnoye设计，制造则交给AVIO。

RD-843使用NTO/UDMH作为推进剂，真空推力为2.45kN（~0.25t），使用较为简单的挤压循环，简化了发动机的制造工艺。由于推力较小，所以RD-843的工作时间非常长，最长工作时间可以超过612.5s，也就是10+min（目前RD-843的最长工作纪录为667+s）。RD-843还拥有最多5次的发动机重启能力，也给AVUM提供了更大的灵活性，使Vega的任务灵活性大大提高，也保证了入轨精度的准确。

RD-843的数据如下：

真空推力：2.45kN（~0.25t）

真空比冲：314.6s

最长点火时间：667s+

混合比：2.0

最大偏转角度：10°

燃烧室数量：1

最大重启次数：5

NTO/UDMH由四个推进剂罐保存，仅供RD-843使用，RACS使用的是N2H4，单台推力0.24kN（~0.245t），所有的N2H4单独由一个推进剂罐保存，装载N2H4 38.6kg，容器内压力2.6MPa（~26bar），压缩氦气由COPV（Composite Overwrapped Pressure Vessels，复合材料压力容器）保存，装载氦气3.9kg，容器内压力为32.8MPa（~328bar），所以你会看到AVUM中共有6个罐子，其中四个装载NTO/UDMH，一个是COPV，一个装载N2H4。

整流罩

Vega的整流罩由国际大牌RUAG提供，采用了非常常见的两瓣式，碳纤维布以三明治结构包裹蜂窝铝结构，最大直径2.6m，高7.88m，共重0.54t。

任务多样性，价格打不赢

Vega提供了多种多样的适配器方案和载荷搭配方案，每次发射如果允许还会搭载小卫星，甚至定期执行SSMS（Small Spacecraft Mission Service，小型航天器任务服务）。但怎么搭配都无法挽回的是，价格实在是普通商业企业无法承受的。Arianespace的高管曾说，他们已经知道Vega在如今的商业市场上价格不占优势，他们只能通过高端化、精细化的服务来获得一些少量的商业订单，而这个局面的转机将在Vega C成功飞行后实现，Vega C的通用化程度、性价比、运载能力和任务多样性将更好，从而拿下更多的商业订单。

织女之残丝，能否纺出欧洲未来的星光？

答案是肯定的。不出意外的话，Vega将在2021年四季度发射CERES-1，这将是Vega最后一次发射任务，结束Vega一共20次发射的一生。在此之后，Vega C会在2022年首次发射，这是Vega的升级版，除了Zefiro 9FW外，其他的部件全部得到了升级，从而提供更强的运载能力，更大的整流罩也带来的更多的发射方案选择。

在Vega C之后，Vega E（将Zefiro 9和AVUM+换为一个新研制的膨胀循环甲烷推进级）和Vega L（相当于Vega C去掉一级P120C）将会登场，进一步扩宽Vega家族的道路，在商业发射市场上占据一席之地，随着通用化能力的增加，其发射频率也会进一步上升，打击类似电子这样的小卫星发射提供商。

【全文完】

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本文所用个人/网站/PDF素材：【Credit】

《VV06-launchkit-GB2》

《IXV_factsheet20170921》

《Space_Rider_factsheet_HiRes_ok》

《Arianespace_Brochure_Vega_Sept2019》

《Vega-Users-Manual_Issue-04_April-2014》

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Search/(sortBy)/published?result_type=images&SearchText=vega

https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Transportation/Launch_vehicles/Vega

https://en.wikipedia.org/wiki/Vega_(rocket)

https://www.flightglobal.com/esa-plan-emphasises-launchers/20461.article

https://en.wikipedia.org/wiki/RD-843

http://www.russianspaceweb.com/images/rockets/vega