欧空局创新探索智能上面级（SUSIE）计划

作者：太阳谷

前言：近年来，由于人类对空间的探索欲望加强，对可重复使用航天器研制的脚步也进一步加快。研制可重复使用航天器可使航天任务更具性价比，大大加速人类进入太空的步伐。对此，欧洲也不甘落后，于2022年9月提出了其创新探索智能上面级(Smart Upper Stage for Innovative Exploration，SUSIE)的计划，旨在研制一款可重复使用的载人/货运航天器。

SUSIE任务需求

     

创新探索智能上面级(SUSIE)采用可重复使用的设计，既可以作为补给货物的运输飞船，也可以作为载人航天器将最多5名宇航员运送到近地轨道。

SUSIE的出现可帮助欧洲应对未来即将到来的关键挑战，例如建立太空物流网络、载人航天、深空探索、国际合作等任务，并满足完全可重复使用的需求。

SUSIE货舱打开后的示意图

在欧空局(ESA)和欧盟委员会呼吁欧洲树立空间探索与载人航天方面的雄心时，阿丽亚娜集团(Ariane Group)适时地给出了SUSIE这一提案，其战略与创新总监Morena Bernardini还曾强调说：“作为我们设计团队多年的研究成果，SUSIE代表了对未来空间服务、自动化、载人运输需求的智能响应，并且这种需求在未来将不断增长。该项目将利用整个阿丽亚娜集团和欧洲工业中现有的专用技术，它(SUSIE)与空间运输和再利用领域正在进行或未来的技术发展是一致的。”

SUSIE技术特点

     

SUSIE可为多种类型的太空任务提供多功能选择方案，如货物、有效载荷的自动输运，再如至多5名宇航员的载人任务，此外，阿丽亚娜集团还提出了包括卫星服务、在轨制造、空间碎片处理等任务的设想。

SUSIE航天器在轨运行艺术渲染

该航天器是完全重复可用的，在任务完成后，将在高精度指引下重返大气层并在此项目基础上研发的创新着陆系统上精准软着陆，其中止系统被设计为在任务中的任何时候都能发挥作用，从而确保在执行载人任务的机组成员的安全性。

根据设计，SUSIE能运载超过7吨的有效载荷返回地球，但其有效载荷能力可以根据不同的任务需求进行调整，并且阿丽亚娜集团还认为，随着美国国家航空航天局(NASA)与其合作伙伴在未来十年内实现载人的阿尔忒弥斯(Artemis)计划任务，该能力将继续增加。

阿丽亚娜集团指出，SUSIE可适配多种运载火箭，包括即将于2023 年第四季度发射的阿丽亚娜6(Ariane 6)运载火箭。

阿丽亚娜6运载火箭(两个版本，Ariane 62与Ariane 64)

根据设计，SUSIE后续在运行初期将使用Ariane 64进行运载，而在随后更长的时间内会使用下一代欧洲发射装置进行运载。针对Ariane 64运载器，用SUSIE更换整流罩和上部复合材料将很容易。此外，SUSIE设计长度为12米，宽度为5米，尺寸与火箭兼容，而其25吨的最大起飞重量与装备了四台P120C固体火箭发动机的Ariane 64的近地轨道运载性能相匹配。

SUSIE使用Ariane 64运载火箭发射场景预想

Ariane 64运载火箭性能参数，可见SUSIE与其LEO轨道21.6吨运载能力(红框内)大致匹配

SUSIE机型实际上是一个“升力体”，可在重返大气层时获得升力。因此，它将能够以高速(超过25马赫)在空间内飞行，然后再以让宇航员感到舒适的方式再入返回大气层。这也需要提供精准着陆的控制能力。宇航员大约会感觉到2.5g的加速度，这比大多数过山车上的加速度要小。在重返大气层后，SUSIE将前后调转，扩大其空气动力学表面并展开起落架，使用其受控推力发动机在着陆区垂直着陆。此外，在载人版本中，SUSIE将拥有一个生命支持系统以及一个涵盖飞行所有阶段(从升空到着陆)的弹射系统，在整个任务期间为机组人员提供安全保障。该系统甚至可以在地面上启动，类似于战斗机的“零-零”(零速度/零高度)弹射座椅。

图表：SUSIE主要设计参数

指标	参数
长度	12m
宽度	5m
起飞重量	25t
货舱容量	40m3
有效载荷能力	7t
可容纳机组人数	5人

资料来源：调研整理

SUSIE与其他四种现有和拟议运载飞船比较图，对比了相对大小、容量、可重复使用元素、着陆方法与首飞日期。一同比较的载具有：Soyuz、Starliner、Crew Dragon、Orion。

项目进展

     

2022年9月18日，阿里亚娜集团首次在巴黎举行的2022年国际宇航大会上展示了SUSIE，但未明确该项目的具体里程碑安排。有媒体披露，该航天器预计2030年发射升空，耗资十亿欧元。

在巴黎大会上展示的运载火箭Ariane 64与SUSIE等比模型

此外，阿里亚娜集团还表示，根据任务需要，未来的运输任务将采用先飞往太空中心，然后再到达目的地的方式，而不再采用直接“点对点”的运送方式。此举也可以进一步优化开发和运营成本。

小结

     

尽管SUSIE技术并非完全尖端，但欧洲拥有自己的可重复使用载具十分重要，可帮助其减少对美国和俄罗斯的技术依赖，同时为载人航天市场提供更多竞争，以确保空间探索事业能够在积极促进中进一步发展。

参考文献

[1] Ariane presenta Susie， progetto per uno stadio completamente
riutilizzabile.

[2] Europe's reusable 'Susie' spacecraft could launch astronauts on future
deep-space missions.

[3] Smart Upper Stage for Innovative Exploration- Wikipedia.

[4] SUSIE， THE REUSABLE SPACE TRANSPORTER – EUROPEAN STYLE.

[5] Is Europe Building its Own Starship? Not Exactly.