歐洲空間研究組織
歐洲空間研究組織（ESRO）是1964年歐洲十國以原先的國際科學機構歐洲核子研究中心（CERN）為基礎，成立的旨在共同進行空間科學研究的國際組織[1]。歐洲空間研究組織公約，即該組織的創始文件將其概述為一個專門致力於科學研究的實體，在它存在的大部分時間確是如此，但在歐洲空間局成立前的最後幾年，歐洲空間研究組織開始了一項電信領域計劃。因此，歐空局並不是一個主要以基礎科學研究為重點的實體，而是專注於電信、地球觀測和其他應用領域活動。1975年，該組織與歐洲發射裝置發展組織（ELDO）合併，組建為歐洲空間局[2][3][4][5][6][7]。
| 機構概要 | |
|---|---|
| 縮寫 | 歐洲空間研究組織 |
| 成立 | 1964年 |
| 類型 | 航天機構 |
| 總部 | 法國巴黎 |
| 主要發射場 | 歐洲航天研究試驗場、圭亞那航天中心 |
創建
歐洲空間研究籌備委員會
開展歐洲聯合空間研究的倡議可追溯至1959年和1960年，由一部分科學家和科學管理者在兩位物理學家和科學政治家—意大利人埃多拉多·阿馬爾迪（Edoardo Amaldi）和法國人皮埃爾·維克托·俄歇（Pierre Victor Auger）的推動下所發起。阿馬爾迪和俄歇對歐洲範圍內的科學合作事業都不陌生。事實上，正是他倆在20世紀50年代初歐洲核研究組織歐洲核子研究中心的建立中起到了關鍵角色的作用[3]:13
現在，隨着十年的過去，他們將注意力轉向了太空，一切進展很快。在科學家們進行首次正式討論一年內，歐洲各國政府就組建了一個探索聯合空間研究工作可能性的籌備委員會。
歐洲空間研究籌備委員會（COPERS）於1961年3月13日至14日在巴黎舉行了首屆會議，其首要任務是設立必要的機構，以確定該組織的科學規劃和必要的基礎設施，並編制預算，起草供自願加入該組織的會員國政府簽署的公約。為此，會議第一次選出了首屆「主席團」成員：主席哈里·梅西（Harrie Massey）、副主席路易吉·路易吉·布羅格里奧（Luigi Broglio） 和亨德里克·范德赫爾斯特以及執行秘書皮埃爾·俄歇，所有這些人都在1960年的辯論中發揮了重要作用，此外，俄歇還是一位活躍和傑出的歐洲空間科學家。委員會隨後設立了兩個工作組[3]：
第一個是臨時科學和技術工作組，其任務是為未來的空間組織制定科學計劃，特別注意其提案涉及的技術和資金問題。來自斯德哥爾摩皇家理工學院的拉梅克·霍爾滕（Lamek Hulthén）被提名為該小組的主席；德國加興馬克斯·普朗克物理學研究所的賴馬爾·呂斯特（Reimar Lüst）被任命為協助秘書[3]:41。
第二個是法律、行政和財務工作組，其主席一職最初沒有任命，曾有建議由德意志聯邦共和國人員來擔任這一職務。最後時任歐洲核子研究中心財務委員會主席的巴德·戈德斯堡高級官員亞歷山大·霍克（Alexander Hocker）承擔了這一任務。所有會員國都將派代表加入這兩個工作組，為便利開展工作，這兩個工作組有權設立下轄部門[3]:41。
藍皮書
1961年10月24-25日，在慕尼黑召開了籌備委員會第三次會議，臨時科學和技術工作組提交了一份77頁概述未來歐洲空間研究組織的《藍皮書》文件[3]:48，該文件共分為五個部分，每個部分專門討論以下主題之一：
- 歐洲空間研究組織概要；
- 歐洲空間研究組織的科學計劃；
- 它的技術中心；
- 數據處理；
- 發射場和運載工具。
藍皮書預計，在歐洲空間研究組織公約涵蓋的8年時間內，將發射約435枚探空火箭，並成功開發和發射17顆衛星，即11顆小型衛星、4顆太空探測器和2顆大型衛星。並假設一艘成功繞軌飛行的航天器需要兩次發射，因此，預算中的衛星和太空探測器發射次數增加了一倍。衛星計劃的總費用估計為7.335億法郎，其中4.5億法郎用於發射裝置和發射操作，2.835億法郎用於航天器開發。
藍皮書與其說是一項具體的工作規劃，不如說是一則更多展現出目標和期望的宣言。它反映了歐洲科學界重要部門的意願和希望，而忽視了他們缺乏實現這些意圖的能力。將宣言轉變為一項真正的行動方案將是一個漫長而艱巨的過程，其結果有時難免令人失望。
組織和運作
俄歇時代 (1964年–1967年)
歐洲空間研究組織公約於1964年3月20日生效，十個創始國為比利時、丹麥、法國、德意志聯邦共和國（西德）、意大利、荷蘭、西班牙、瑞典、瑞士和英國，另外兩個曾參加早期歐洲空間研究組織活動的奧地利和挪威決定不加入新組織，但保留觀察員資格。三天後，哈里·梅西在巴黎主持召開了理事會第一次會議，皮埃爾·俄歇被任命為歐洲空間研究組織第一任總幹事。
決策架構
在決策層面（歐洲空間研究組織術語中的「立法」），最高管理機構是由會員國代表團組成的理事會。每個會員國在理事會擁有一票表決權，其代表人數不超過兩名，其中一名通常為科學家，另一名代表則是國家科研部門重要官員，國家代表團通常包括一名或多名顧問。理事會的主要任務是確定該組織的科學、技術和管理政策；批准其規劃和年度工作計劃；確定每年以及隨後三年期間的資源水平。理事會將向行政和財務委員會（AFC）和科學與技術委員會（STC）兩個下屬機構提出諮詢。
執行機構
在執行層面，歐洲空間研究組織由設在巴黎的管理局管理，其中包括總幹事和負責協助管理的科學總監、技術總監和行政主管各一名。歐洲空間組織對地觀測部（ESRIN）、歐洲空間數據中心（ESDAC）和歐洲空間研究組織實驗室（ESLAB）主管向科學總監報告；負責歐洲航天研究試驗場（ESRANGE）和歐洲太空跟蹤站網絡（ESTRACK）的歐洲空間研究與技術中心（ESTEC）主管則向技術總監報告。 而最終被稱為「執行官」的管理局則負責在既定資金範圍內和科學與技術委員會的總體控制下實施已核准的計劃，它還被要求對來自科學界並由科學與技術委員會推薦的太空任務提案進行可行性研究，以期最終在計劃中採用這些提案。
巴尼耶報告及其後果
歐洲空間研究組織成立僅兩年後，其結構問題就變得非常突出。到1966年中期，這一問題已攀升至50%，給運營計劃帶來了巨大壓力。為此，理事會成立了一個由巴尼耶（J.H. Bannier）領導的專家組調查並解決這一問題。巴尼耶通過提高執行官無需獲得委員會批准即可簽訂合同的限額，迅速減輕了行政和財務委員會的壓力。他通過將一些權力從立法機構轉移至管理局，進一步增強了行政部門的作為，但這只是權宜之計。
巴尼耶意識到歐洲空間研究組織的整個架構必須改變，首先，他們強調該組織的執行職能應與政策和規劃職能明確分開；其次，就科學計劃而言，他們建議在航天器開發和發射後航天器運行之間有一個明確的制度區分。為了實現這些目標，巴尼耶小組建議徹底改變歐洲空間研究組織的最高管理層結構。在巴尼耶看來，科學和技術主管的劃分對歐洲空間研究組織這樣的機構來說是原則上的錯誤。為克服這一問題，他建議取消這兩個職位，代之以一種新的結構。即管理局由總幹事 (DG) 加四名總監組成，其中兩名負責制定政策、兩名負責政策執行。將在第一級管理層中設立一種新職位，即所謂的計劃和規劃總監（DPP），其任務是根據不同提案所涉科學、技術、財政和時間要素編制本組織的計劃草案；與前瞻性規劃有關的管理局第二位成員是行政總監（DA），其任務是制定有未來關人員、財務和合同需求的政策，並組織和實施必要的程序以保持對組織運作的事後控制。管理局中擁有行政權的兩個職位將由歐洲空間研究與技術中心和歐洲空間數據中心（ESDAC）主管填補，後者將更名歐洲太空營運中心（ESOC）。至於歐洲空間組織對地觀測部，巴尼耶小組認為其研究與該組織的主要活動無關。他們認為，其主管不應是管理局成員，而應直接向總幹事報告。
設施和單位
歐洲空間研究與技術中心
歐洲空間研究與技術中心（ESTEC）將成為歐洲空間研究組織最核心的單位，其職責包括衛星及其有效載荷的工程設計和測試、探測儀器的集成，並為衛星發射作出安排。在某些情況下，會員國將為歐洲空間研究組織製作探測儀器，或作為本國事業來生產這些儀器，並對歐洲空間研究和技術中心的服務提供補償。在實際運作中，國家組織只是將歐洲空間研究和技術中心直接視作一個服務機構，由歐洲空間研究組織從其預算中支付他們的工作費用。在巴尼耶報告之後，該單位獲得了航天器開發的全面執行權，並與歐洲空間研究組織實驗室合併，衛星控制中心也移交給歐洲太空營運中心。歐洲空間研究和技術中心原定於荷蘭代爾夫特，但由於無法預見的困難，後改至諾德韋克。
歐洲空間研究組織實驗室
歐洲空間研究組織實驗室（ESLAB）的情況也類似，它缺乏作為一個獨立機構運作的工作人員，但這並不奇怪，因為歐洲空間研究組織公約以以下方式描述了歐洲空間研究組織實驗室的作用：「……理事會認為以必要的最低規模開展聯合研究項目[……]完成或補充在會員國所進行的科學研究"[8]。
這意味着歐洲空間研究組織實驗室只不過是到訪科學家的聚會場所，但後來這一角色得到擴展，作為了國家科研組與歐洲空間研究和技術中心工程組之間的對接單位，並在大型天文衛星項目範圍內開展自己的研究。在巴尼耶報告後，歐洲空間研究組織實驗室與歐洲空間研究和技術中心合併。
歐洲航天研究試驗場
1964年，在瑞典基律納建立了用於發射探空火箭的歐洲航天研究試驗場（ESRANGE）。之所以選擇這個位置，是因為在極光區進行探空火箭計劃非常重要，歐洲空間研究組織需要在北緯地區配備一處距離合適的發射場，而基律納鎮附近通過航空、公路和鐵路等進出較為方便。最後，也許是決定性的，歐洲航天研究試驗場可能靠近基律納地球物理觀測站（後來更名為瑞典空間物理研究所）。1972年，該發射場的所有權和運營權轉讓給了瑞典航天公司[9]。
歐洲太空跟蹤站網絡和空間數據中心
空間科學數據處理有兩個方面。首先，它需要建立一組能接收到航天器信號的跟蹤和遙測站網絡（ESTRACK）。該網絡包括位於以下地區的四個站點：
其次，它需要一套中央設施來編輯和處理來自跟蹤網的信息。該中心最初被稱為歐洲空間數據採集中心（ESDAC），基本上是一台或多台大型主計算機，可供其內部工作人員和希望利用它們分析和研究所收到數據的來訪科學家和研究員使用。歐洲空間數據採集中心後更名為歐洲太空營運中心（ESOC）。該中心位於德國達姆施塔特。在巴尼耶報告之後，它獲得了航天器運行的總體執行權。歐洲太空營運中心主管還負責管理歐洲航天研究試驗場和歐洲太空跟蹤站網絡。
歐洲空間研究組織實驗室
歐空局地球觀測中心(ESLAR)是一所創建於1966年高級研究實驗室，主要目的是打破有關歐洲空間研究組織實驗室位置的政治僵局。該中心後更名為歐洲空間研究所（ESRIN），總部設在意大利弗拉斯卡蒂。歐洲空間研究組織公約通過以下方式描述了歐洲空間研究所的作用：「……在基礎物理和化學方面進行實驗室和理論研究，以了解過去並規劃未來的空間實驗」[8]。該設施從20世紀70年代開始從環境衛星獲取數據。
歐洲空間研究組織總部
歐洲空間研究組織總部是執行部門所在地，在巴尼耶報告之後，它開始負責政策、規劃和事後控制。
科研活動
歐洲空間研究組織公約將該組織概括為一個專門致力於太空研究的組織，因此，科研工作是它早期運作的主要領域。隨着組織及其能力的成熟，它從嚴格的科學計劃轉變為在應用活動領域發揮更大作用的計劃。
探空火箭
探空火箭相對便宜、研製周期短，為更雄心勃勃的項目提供了試驗台，且失敗風險低，這些事實使其成為了新成立歐洲空間研究組織的首個理想項目。
歐洲空間研究組織的前兩枚探空火箭是在1964年7月6日和8日從撒丁島的薩爾托迪基粒靶場（Salto di Quirra range）發射。兩枚火箭向電離層釋放了所搭載的鋇和氨。歐洲航天研究試驗場於1966年11月首次發射，從這時起，探空火箭發射次數急劇增加，位於安島(Andøy)的挪威基地也被用作了發射場。
英國雲雀（83枚）和法國半人馬（64枚）是該計劃使用的主要火箭，此外還採用了美國的阿卡斯（14枚）、法國的公羊（4枚）和龍（2枚）、英國的海燕（1枚）和德國/瑞士的澤尼特（1枚）等火箭。該計劃總共監督了168枚探空火箭的發射計劃中，平均成功率為75%。在該計劃實施過程中，歐洲空間研究組織使用的探空火箭尺寸從2.7米增加到5.55米（長度），有效載荷從140公斤增加到310公斤。
168枚探空火箭中約有一半用於電離層和極光的研究，約四分之一用於大氣物理學，其餘用於太陽、恆星和伽瑪射線研究。雖然發射的火箭數量低於預期，但由於有效載荷能力更高、射程更長，該項目超出了預期。
早期衛星計劃
藍皮書預計將發射11顆小型衛星、4顆空間探測器和2顆大型衛星，但主要受資金不足限制，這一目標從未實現。該計劃經多次修訂，最後僅少數幾個項目取得了具體成果。它們是1968年發射的兩顆小型非穩定衛星「歐洲空間研究組織1號」（ESRO I）和「歐洲空間研究組織2號」（ESRO II），在發射後分別更名為「極光號」和「彩虹號」；1968年和1972年發射的兩顆小型高偏心軌道衛星「赫奧斯-A」（HEOS-A）和「赫奧斯-A2」（HEOS-A2），後更名為「赫奧斯1號」和「赫奧斯2號」；1972年發射的中型穩定衛星「雷神-德爾塔1號」（TD-1）；1972年發射的小型衛星「歐洲空間研究組織4號衛星」（ESRO IV）取代了雷神-德爾塔系列（雷神-德爾塔2號）的第二顆衛星。所有這些都是多重實驗衛星，即航天器攜帶的有效載荷由不同研究小組提供的若干儀器組成。
歐洲空間研究組織1號和2號衛星
它們是兩顆小型、不穩定航天器，只搭載了一些測量衛星周圍輻射環境的簡單儀器，代表了從探空火箭實驗中獲得經驗的直接後繼衛星。歐洲空間研究組織1號在探空火箭計劃中的創始角色尤為明顯，它主要研究極光現象和極地電離層。歐洲空間研究組織2號致力於太陽天文學和宇宙射線領域研究。有時這兩顆衛星也分別被稱為「歐洲空間研究組織-1A」（或極光號）和「歐洲空間研究組織-2B」（或彩虹號）。
赫奧斯-A號衛星
首顆「高偏心軌道衛星」，後改名為「赫奧斯-A」主要設計於測量等離子體、磁場和宇宙射線粒子。該項目在費用問題上存在分歧。由於現有的歐洲太空跟蹤站網絡設計時只考慮了低軌道衛星，因此，不足以跟蹤和接收高偏心（逃逸）軌道衛星的數據。解決方案是升級歐洲發射裝置發展組織（ELDO）在澳大利亞的設施，並以相對較低的成本進行整合。
雷神-德爾塔計劃
- 雷神-德爾塔計劃以歐洲空間研究組織當時使用的主力中型發射系統「雷神-德爾塔運載火箭」命名，最初預計將發射3顆衛星：雷神-德爾塔1號（TD-1）、雷神-德爾塔2號（TD-2）和雷神-德爾塔3號（TD-3）。雷神-德爾塔1號致力於恆星天文學，雷神-德爾塔2號致力於太陽天文學，而雷神-德爾塔3號則致力於研究電離層。後為節省資金2和3號衛星被合併，但隨後的財政困難和政治分歧導致雷神-德爾塔2/3衛星被放棄。後來，一些預定搭載在該衛星上的實驗項目改在「歐洲空間研究組織4號衛星」上進行。
大型天文衛星
大型天文衛星（LAS）將成為一艘軌道天文觀測台，其任務是通過使用高解像度紫外光譜儀提供有關天體的基本知識。該項目始於20世紀50年代末，由於缺乏財政支持和政治爭論，最終在1968年被取消。
第二代衛星
COS-B
COS-B是歐洲空間研究組織首顆成功的科學衛星，該任務於1960年代中期首次由科學界提出，1969年獲得批准，1975年發射升空。在提供了大量有關宇宙伽馬射線的科學數據後，於1982年除役，這些數據今天仍在分析中。這是第一顆僅進行一次實驗的歐洲空間研究組織衛星 [10]。
吉奧斯衛星
「同步地球軌道衛星」簡稱「吉奧斯衛星」（GEOS），是一顆專門研究地球磁層的地球同步多重實驗衛星，該衛星上的儀器由多家歐洲機構提供。在1977年發射吉奧斯衛星時，運載火箭發生故障，無法抵達計劃的軌道。1978年，成功發射搭載有相同探測儀器的改進型衛星，並一直運行對1982年關閉。
首筆一攬子交易
這是歐洲空間研究組織會員國在1971年協商的一項政策轉變名稱，它將大幅減少科研經費，有利於將應用活動的總體預算翻一番。這首先導致行政結構的改變和50%科研人員的裁減。鑑於新的預算環境，發射計劃管理諮詢委員會 (LPAC)必須在迄今計劃的五項任務中選擇兩項發射任務，它最終選擇了簡稱「赫洛斯號」的「高偏心月球掩星衛星」（後更名為「歐洲X射線觀測衛星」）和「星際監視平台-D」（後更名為「國際太陽-地球探索者2號」）項目。
歐洲X射線觀測衛星
歐洲X射線觀測衛星（EXOSAT）原名「赫洛斯號」（HELOS），運行於1983年5月至1986年4月，在此期間對大部分類別天體的X射線波段進行了1780次觀測。
國際日地探索者2號
該衛星是三顆國際日地探索者（ISEE）衛星中的第二顆。該項目是美國宇航局和歐洲空間研究組織（後來的歐空局）的合作項目，旨在研究地磁場和太陽風之間的相互作用。計劃使用三顆衛星，一對母子（國際日地探索者1號和2號）衛星和一顆日心軌道衛星（國際日地探索者3號，後更名為國際彗星探測器）。國際日地探索者2號上的儀器設計用於測量電場和磁場特性，該衛星於1977年10月發射，1987年9月再入大氣層[11]。國際日地探索者1號（又稱探索者56號）和3號由美國宇航局建造，而國際日地探索者2號則由歐空局建造。該衛星載有由100多名科學家組成的同一小組支持的補充儀器[12]，至少有32家機構參與其中，重點是了解磁場[12]。國際日地探索者1號和2號保持在地球附近，而3號探測器進入日心軌道[12]。
第二筆一攬子交易
1973年磋商達成的這項新的歐空研究組織政策賦予該組織全面負責開發歐洲阿麗亞娜運載火箭的職責。該任務委託給了法國國家太空研究中心。第二筆一攬子交易使歐空研究組織能夠與美國宇航局在太空實驗室項目上進行合作，並管理「馬羅茨號」（MAROTS）海上衛星導航項目。該協議也使捐助國的資金籌措更容易和更富有彈性，從而使該組織的總體預算翻了一番。歐空研究組織還根據這些政策指南與美國宇航局一起參與了國際紫外線探測器任務。
電信衛星計劃
歐空研究組織在1966年底開始朝電信項目邁出了第一步，當時歐洲衛星通信會議要求該組織審查歐洲通信衛星項目的潛力。儘管在這一早期階段以及隨後的5年內進行了研究，但歐空研究組織理事會直到1971年第一筆一攬子交易生效後才批准了研發和開發活動。延遲原因在於該組織僵化的決策結構和當時成員之間存在的不利政治局勢。作為1971年政策轉變的一部分，這些問題在很大程度上得到了解決，其中：新政策概述了申請項目融資的完全自願機制。根據首個一攬子協議，歐空研究組織與歐洲郵電管理委員會和歐洲廣播聯盟合作，在1980年代初期實施一項建立歐洲衛星系統的項目。1975年，歐空研究組織與歐洲發射裝置發展組織（ELDO）合併成立歐洲空間局，之後該計劃的首顆衛星—軌道測試衛星於1978年成功發射。
文獻
- 歐空局歷史諮詢委員會：《1958-1987年歐洲空間局歷史》，第1卷：歐洲空間研究組織和歐洲發射裝置發展組織的故事（=歐空局特別出版物1235）。歐洲航天局 2001年，ISBN 92-9092-536-1，ISSN|1609-042XX
參考資料
- ^ Intergovernmental Conference of Space Research. 1960 [2022-01-03]. （原始內容存檔於2021-11-05）.
- ^ UNESCO Archive: European Space Agency （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） UNESCO
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 J. Krige & A. Russo. A History of the European Space Agency 1958–1987, Volume I: The story of ESRO and ELDO (1958–1973) (PDF). European Space Agency. April 2000 [August 20, 2015]. （原始內容存檔 (PDF)於2012-04-10）.
- ^ "SP-4217 Beyond the Ionosphere: Chapter 10 - Launching the European Telecommunications Satellite Program" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） NASA
- ^ "A History of the European Space Agency" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） European Space Agency
- ^ "ELDO/ESRO/ESA:Chronology 1960-2007" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） European Space Agency
- ^ "Article about ESRO" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） David Darling (astronomer) at www.daviddarling.info
- ^ 8.0 8.1 The ESRO Convention and 'juste retour'. ESA. 14 June 2014 [2022-01-03]. （原始內容存檔於2018-11-30）.
- ^ Backman, Fredrick. Making Place for Space: a History of 'Space Town' Kiruna 1943-2000. Umeå, Sweden: Umeå University. 2015 [2022-01-03]. ISBN 978-91-7601-244-4. （原始內容存檔於2020-01-30）.
- ^ Cos-B overview. ESA. August 2013 [2022-01-03]. （原始內容存檔於2019-09-23）.
- ^ ISEE 2, NSSDC ID: 1977-102B. [2022-01-03]. （原始內容存檔於2021-12-25）.
- ^ 12.0 12.1 12.2 EOPORTAL - ISEE. [2022-01-03]. （原始內容存檔於2021-12-25）.