凤凰3号：欧洲可重复使用航天器概念研究

欧洲航天局（ESA）与工业伙伴的工程师们完成了一项关于凤凰3号（Phoenix 3）的密集概念研究，这是一种可重复使用的航天器，旨在微重力环境下进行实验并安全返回地球。

今年早些时候，ESA的并行设计设施（Concurrent Design Facility, CDF）变成了一个多学科智库，以评估凤凰3号的可行性，这是一种由欧洲初创公司ATMOS Space Cargo提出的全欧洲可重复使用轨道返回飞行器。

CDF位于荷兰的ESTEC，即ESA的技术中心，配备有计算机网络、多媒体设备和软件工具。在这里，只需几周而非几个月的时间，来自不同工程学科的专业人士就能联合起来，分享他们的专业知识，评估最复杂的设计。

CDF在行动

在这项研究期间，专家们使用一套既定的模板和指南审查了凤凰3号的概念，并确定了主要的权衡因素，作为进一步研究的基础。ATMOS现在有了一个初步概念和一套明确的设计驱动因素，用于将实验送入轨道并带回地面的航天器。

为了评估提出的概念，专家们使用参考场景：“在这项研究中，我们关注的是凤凰3号被发射到低地球轨道，高度约350公里的场景，”ESA研究负责人Enrico Tormena解释说。

ESA和ATMOS在CDF研究期间

“在那里，它将支持商业微重力制造、科学实验以及新技术的在轨演示和验证。在轨道上运行几个月到一年后，它将进行受控离轨和大气层再入，然后被回收、翻新并准备再次发射。”

CDF研究评估的配置包括一个为凤凰3号提供电力和推进的服务舱，以及一个模拟地球大气环境的加压舱段，能够容纳超过1000公斤的科学和商业载荷。该配置作为研究的参考；它并非一成不变，并为A阶段（任务生命周期中的第二步）留下了关键的权衡空间。

ATMOS方法的核心是充气减速器——该公司正在成熟并跨凤凰系列进行飞行测试的技术。

ATMOS Space Cargo的首席技术官兼联合创始人Jeffrey Hendrikse描述了这如何塑造航天器旅程的关键部分：“在再入过程中，航天器使用其充气大气减速器在安全回收之前减速穿过大气层。最让我高兴的是，研究证实我们可以保持微重力平台的模块化，从发射前的后期进入服务到返回后的早期访问，以及他们在轨道上所需的通信带宽。”

凤凰2号和凤凰3号按比例（尺寸表示研究期间评估的设计，不代表最终设计）

“CDF研究还确定了下一步要解决的关键权衡和风险，为A阶段提供了坚实的起点，在A阶段，ATMOS将专注于优化空气动力学、稳定性和热设计，并改进进入建模和制导以提高着陆精度，”ESA并行工程和未来任务部门的Daniela Lomanto补充道。

ESA对凤凰3号研究的支持符合该机构的核心任务：通过在最需要的时间和地点提供技术支持，来提升和加速欧洲工业的竞争力。

CDF负责人Ilaria Roma指出：“ATMOS为欧洲太空探索的未来创造了一个双赢的局面，因此他们的愿景和这项具体的任务评估得到了ESA载人和机器人探索理事会的支持。

在CDF概念研究期间讨论凤凰3号

“这次合作的核心是可持续性主题。通过定义一种新的、可扩展的可重复使用返回飞行器类别，该研究解决了在轨循环利用和减少太空运营环境足迹的迫切需求。同时，ATMOS正在开发的概念和解决方案将直接惠及欧洲内部的工业化和主权基础设施。”

“CDF的价值在于能够同时检查每个主要子系统和接口，”ATMOS Space Cargo的首席运营官兼联合创始人Marta Oliveira说。“将来自不同学科的专业人士汇集到一个并行过程中，帮助我们识别了通过顺序工程工作难以解决的依赖关系。”

像凤凰3号CDF研究这样的合作伙伴关系是通过第三方活动计划实现的，该计划将ESA的咨询和测试基础设施开放给整个工业生态系统，从初创公司到大型企业。