​太空围棋

作者:三联生活周刊

(文 / 吴戈)

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并不平静的美国

对美国官方而言,虽然航天飞机再次发射的时间又从2006年3月推迟到5月,但其对太空棋局的种种博弈显然并不是因“神舟”升空才开始的。今年5月18日,就在《星战前传3:西斯的复仇》即将全球上映时,《纽约时报》记者蒂姆·温纳尔爆出惊人消息:布什将在几周内签署总统行政命令,使美国向在太空部署进攻和防御性武器更接近一步。

此举的源头可以追溯到2001年1月拉姆斯菲尔德太空委员会的报告,报告提出:美国的军事优势日益依赖航天,随着更多的国家掌握航天能力,美国必须防止“太空珍珠港”的可能,因而应该加快发展有关太空的理论和实力,包括在太空作战的武器系统。此后军方的鹰派主张日渐咄咄逼人。空军航天司令部司令兰斯·洛德告诉国会:“我们必须建立和保持太空优势。简单地说,这就是美国式的作战。”按照美国空军条令,太空优势就是“对太空和从太空攻击的自由”。代理空军部长皮特·蒂茨说:“我们并没有达到从太空扫射或轰炸的程度,但我们在考虑这些可能性。”战略司令部司令詹姆斯·卡特莱特表示:发展天基武器的目标是使国家能“非常迅速、非常及时地向地球表面任何地方”发起攻击。

上述报道还透露:美国已有一些天基武器系统的蓝图,如果允许,18个月就能推出。它们包括:能攻击敌方卫星的小卫星;能携带精确制导武器的CAV小型军用航天飞机,可在45分钟内打击半个地球外的目标;“上帝之棒”能将重100公斤的金属棒以一万余公里的时速射向地面,威力有如小型核弹;还有天基激光和天基微波武器。同时,自2002年布什退出美苏《反弹道导弹条约》后,现行国际法中与此相关的只剩下1967年的《外空条约》,但该条约只禁止在太空部署大规模杀伤性武器。

按洛德的说法,人类的太空战始于2004年12月的伊拉克,当时伊军在巴格达周围部署了GPS全球导航系统信号干扰器。当时的美国空军部长詹姆斯·罗奇对这一消息的反应甚至有点兴奋:“(国防部)早就在等着这种事,正在想谁会这么干,现在我们头一次可以说,‘看,有人正在破坏我们利用太空的能力’。”实际上伊拉克针对的还仅仅是地面的GPS接收机而不是卫星。

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美国军方的姿态引来国内外不少反对之声。美国核政策研究所主任海伦·卡迪科特说:“如果太空军事化的魔鬼已经被放出瓶子,太空武器化的魔鬼就必须锁住。”美国国防信息中心主任特雷莎·西金斯认为:“太空不是美国的,不是任何人的,而是全球共同财富。让我们想想每10分钟就有‘死星’从头上经过的世界吧,你认为其他国家会接受这个现实吗?他们的竞争将最终使我们达不到目的,反而无法威慑我们应该主要关注的非对称威胁。”早在2002年5月,中、俄等国就在联合国联合提案,要求禁止在外层空间部署武器。

《纽约时报》的消息一出,白宫发言人斯科特·麦克莱伦当日立即表示:“让我再次明确,我们的政策是不考虑太空武器化。”空军女发言人卡伦·芬恩也出面打圆场:“这一过程的焦点不是在太空部署武器,是白宫而不是空军在制订国家政策。我们的重点是保持进入太空的自由。”

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对美国有所制约的还有成本,目前的研究认为有限的天基导弹防御系统将耗资2200亿至1万亿美元,武器专家理查德·加尔文说:“天基激光攻击每个目标的成本是1亿美元,而一枚‘战斧’巡航导弹是60万美元。太空打击的心理震撼可与广岛原子弹相比,但正如核武器有无法预料的后果一样,太空武器也会有。”加尔文提及的后果,最严重的就是太空攻击产生的太空碎片,弄不好地球将被这些战争遗骸包围。

当前,美国空军具体研究的重点还是太空物体活动监视能力,以及保护己方的航天器,最具攻击性的手段是能“暂时和可逆转地”瘫痪敌方卫星的地基进攻性系统,比如可以阻断通讯卫星信号的CCS(反通讯系统)。

( “神舟六号”载人飞船进入紧张的准备阶段,航天员正在模拟器中进行飞行程序训练 )

美国的选择

面对洛德“太空优势是我们的日常任务,太空霸权是我们对未来的期待”的雄心,俄军总参谋长巴卢耶夫斯基的提醒也许道出了问题的实质:“我的感觉是,美国领导人有足够的政治智慧不被个别军人的结论所左右。”俄军事航天司令部司令波波夫金也表示:“我希望人类具有足够的理智,不要将这样可怕的武器部署在太空中。”

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琼·约翰逊-弗里兹提出美国针对中国载人航天的三个基本选择:“一是祝贺,但坚持排除让中国参与太空合作,这很可能导致中国自行其是,并寻求与其他国家合作;另一个是迫使中国陷入一场可能无法负担的太空竞赛;三是与中国及其他国际伙伴合作,推动渐进式的太空探索。”

据说“神舟”飞船轨道舱上的对接环将设计成可与航天飞机或国际空间站对接,杨利伟展示的联合国旗也传达了人类共同探索太空的信号。国际空间站是人类历史上最大规模的科学合作计划,如果说过去美国以中国无法提供有用的贡献为由排除其参与,但能力问题并未阻碍巴西和意大利的参与。现在中国的贡献能力毋庸置疑,而美国仍专注于“全面的太空绝对优势”。

​太空围棋5( 2004年9月1日,酒泉发射基地首次对外国媒体开放 )

中国短期无法在科技方面超越美国,对重大科技的持久政治支持却远远超越美国。在历史上,美国为避免欧洲与其通信卫星工业竞争,曾拒绝为欧洲发射两颗实验性通讯卫星,促使欧洲自主发展了“阿丽亚娜”火箭。布什新太空探索计划对国际空间站未来的冷落,也会使参与国对与美国今后的载人太空合作产生疑虑,而中国与欧洲航天合作的潜力已经在“伽利略”导航卫星计划上初步显现。

至于美国有能力发动的太空竞赛,美国国防大学国家战略研究所教授菲利普·桑德斯认为:“尽管美国有经济和技术优势,太空竞赛也会带来明显的负担,除非美国能在攻防两方面都取得优势,否则就会陷入相互威慑。”他向美国决策者提出疑问:“太空支配是一个可行、可负担和可持续的目标吗?”

​太空围棋6( CEV(乘员探索飞行器)探测蓝图 )

弗里兹则评论道:“任何航天计划所支持的政策,如果主要是为解决政治竞争,立足点往往十分不稳。‘阿波罗’在与苏联竞争的意义降低后就失去了存在的理由。除非与中国之间的太空竞赛符合美国的最大利益,否则将只具有短期的动机,而非长期的耐力。”而月球及火星探索的国际合作将使美国“重新恢复在载人太空计划的领导地位,同时可以影响中国未来太空计划的走向,还能消除对单边主义的批评,缓解预算压力。在广大的地缘战略围棋棋局上,合作才是美国和未来世界的最佳立足点”。

传统基金会外交政策与防务研究副主任拉里·沃策尔也肯定了合作的需要。他提醒道:即使在冷战中,“1972年‘联盟号’也与‘阿波罗’飞船进行了对接,今天更无法想象,2003年4月27日美国宇航员卢杰只有搭乘‘联盟号’才能进入国际空间站”。但曾两度任驻华武官的沃策尔也有保守的原则:“美国与中国太空合作的途径,应该是既不损害军事安全,也不改进中国的商业和军事航天能力。任何技术转让都应有认真的筛选和许可。”在他的设想中,与中国可能的合作只是与医疗和制药等领域相关的基础研究。2004年12月,中国航天局局长孙来燕造访NASA局长奥基夫时,据说NASA的国际部居然没有会说中文的。

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实际上,中国对合作与独立自主的关系向来有自己的认识,载人航天工程办公室主任谢名苞说:“我们中国应该掌握开发外层空间的技术,比较独立地掌握。这是我们对于人类的一个责任,也是激发我们民族自尊心的一个好的办法。”同时他也表示:“我们愿意与平等对待我们的,在技术上平等对待我们的国家来合作,而且我们过去也一直在寻找合作。”■

月球探索的方向

​太空围棋8( ATV(自动转移航天器)探测蓝图 )

9月19日,NASA宣布了将在2018年前重返月球的计划,对此美国《航空与空间技术周刊》评论道:“火星可能是最终目标,但保持美国在载人航天领域有力的领导地位将是新的月球探索计划的明确目标。”虽然NASA表示将大量利用45年来的技术成果,即使考虑通货膨胀因素,重返月球的成本也只有当年“阿波罗”计划的55%,但仍需要约1040亿美元,因此美国仍为国际合作和私人投资留下了空间。

正如当前国际空间站与登月计划的关系一样,“神舟”飞船与刚刚启动的“嫦娥工程”的关系也还不明朗。后者计划第一期工程获取月球表面三维影像,分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,探测地月空间环境,第二期工程发射探测器登陆月球,第三期工程实现月面巡视勘察与采样返回。第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”预计2007年发射,目前正转入正样研制阶段,巡视探测器的研究取得初步进展,月球车等设备和技术已在多家研究机构开始研制论证,与之配套的推力达1000吨的新一代运载火箭也计划用8年左右时间研制出来。

“嫦娥工程”还只是中国深空探测领域的开端,该工程总指挥栾恩杰在中国宇航学会深空探测技术专业委员会第一届学术年会上指出:21世纪是人类全面探测太阳系并为人类社会可持续发展服务的新时代,深空探测的重点是月球探测、火星探测、巨行星探测、小行星及彗星探测。虽然还面临着诸如奔月轨道、月表尘埃、寻找落月点以及深空航天活动的天文学支撑等基础科学领域的挑战,以及预研成果、技术储备等难题,但与美国近日宣布2018年再次载人登月的时间相比,中国20年内实现月球无人采样返回,已经大大缩小了差距。

当然,这并不等于美国花30多年发展航天飞机和国际空间站是走了大弯路。载人飞船、航天飞机和空间站只是各有利弊的技术途径,中国国防科技信息中心龚念增研究员认为:“中国参加国际空间站已经没有意义,但今后空间站的方向到底在哪里,还需要思考。”以在轨组装、可重复使用的大型飞船飞往月球,建立基地后再完成载人火星探测只是目前美国主导的一种战略构想,不等于人类未来航天的终极目标,航天活动的目标注定是综合性,多方面的。从长远来看,中国载人航天“三步走”之后是载人登月,还是发展大型空间站,未来的天地往返系统是更先进的飞船,还是航天飞机,抑或二者的融合,是独立研制,还是国际合作,都还取决于技术进展、国际环境和经费等多种因素。从航天大国走向航天强国,将是一个长期的任务。■

太空经济与“ 神舟”的价值

9月19日,央视广告部透露了估计将有5亿人观看的“神六”直播的广告价码——5秒200万元,再次显示了“神舟”飞船的眼球价值。目前借助“神舟”的商业活动还有三种模式:一是搭载经济,借搭载产生知名度,然后将搭载品拍卖或衍生下游产品。二是获得“中国航天事业合作伙伴”冠名权,其产品、技术、服务可在各自领域内惟一使用“中国航天事业合作伙伴”、“中国航天专用产品”标识,蒙牛乳业、农夫山泉、中石化长城润滑油、飞亚达手表、科龙电器、香港查氏服饰等6家企业有的已从中获益匪浅。三是直接捐赠。

然而,除了个别航天真正必需的产品外,遍地以“宇航”和“航天员专用”为名的产品只能算“神舟”的广告效应,航天对国民经济最应该拉动的并非日用消费品产业。一位专栏作家在一篇《仅代表个人观点》的文章中表示了不平:“每个纳税人都出了钱,研发人员贡献了他们的智能与忠诚,最后,钱全让央视赚走了!”

由于整个行业还没有完全形成现代企业制度,“神舟”工程涉及的上下游企业、机构和协作单位的数量都只有“上百”、“数千”的概念,目前中国航天,特别是载人航天对社会经济的促进,以及航天技术向社会的转化难以准确估算也就不足为奇了,流行的“1200亿元航天产业链”的说法只是将每年航天产业上百亿元的投入,翻一番变成产值,再粗略假设五六倍的辐射效果而成。在回答航天将对未来中国的GDP发挥多大作用时,经济学者樊纲只能说:“关键在于从长远来讲,怎么使这个领域的技术更加民用化,怎么去带动各行各业的进步和发展。”

最近,沪深股市航天概念股涨幅不小,但实际上外界对这些公司的航天产品知之不多。不久前,记者曾有感于美国杜邦公司的宣传——“阿波罗”计划宇航员航天服的25层材料有23层为杜邦产品,于是向业内人士求教参与中国航天服研究和生产的单位是否也能有这样的机会,答案是“军工企业还大多是无名英雄”。

不久前,“神舟”及其运载火箭“神箭”被评为“中国第一世界品牌”,姑且不说“神箭”如何又代替了人们熟悉的“长征”,中国的载人航天远不是一个商业行为,而航天业本身的国际商业市场还是中国航天未来需要面对的一个重大课题。

据今年8月国际航天商业委员会公布的《航天工业现状:2005》报告显示:2004年世界航天与卫星系统的商业服务及政府项目的市场总额达1030亿美元,预计2010年将超过1580亿美元。其中最大的几个市场是:民用航天系统研发每年投资超过180亿美元,美国国防部每年的航天预算达220多亿美元,预计到2010年达到280亿美元,直播卫星电视业务市场达到400亿美元,卫星无线电与GPS定位市场也以每年数十亿美元的速度增长,2005年美、加两国还成功启动了卫星宽带业务,太空旅游的市场也正在萌芽。该委员会主席认为:到2015年全球需要发射1800〜2000颗军用和商用卫星,潜在发射市场达数百亿美元。从沃尔玛的销售网络到NASA的火星任务,航天工业将有一个极其多样化的市场。

在国际市场方面,俄罗斯正在掌握商业投资和市场运作的方法,业绩引人注目。近10年来俄航天业通过商业发射和国际合作共创收35亿美元,每年的外国订单价值共计7亿美元。在美国航天飞机停飞的情况下,2004年俄罗斯完成了全世界42.6%的航天发射,居第一位。现在,俄航天飞行控制中心及各型运载火箭上都出现了商业广告,航天员也在太空中拍摄广告,开发国际空间站太空旅游。

注册资金90亿人民币的中国航天科技集团公司近年也在经历大规模变革,形成了6家上市公司,从1999年到2004年主要上市公司共融资36.5亿元。近年,航天器制造企业科技经费结构已演变成政府、企业和金融机构资金比例为1∶3∶1的格局。面对“神五”不到10亿人民币的飞行成本和中国整个载人航天工程180亿人民币左右的投资,弗里兹在文章中问道:“为何美国无法像中国那样以尽量简单、廉价的方式推动太空计划,这又衍生出一个非常实际的议题——如何在发展更多突破现有能力的技术(如可重复使用航天飞机)和以更符合成本效益的方式完成计划之间取得平衡。”

中国航天进入国际市场的障碍一方面是美国的对华卫星出口许可证禁令,自1990年以来中国实施了24次商业发射,发射30颗卫星,但2005年之前的6年却没有公平竞争的机会,失去了市场份额。另一个原因是竞争的激烈,无论是美国还是欧洲航天业,都存在生产能力过剩,同时越来越多的发展中国家正在拥有空间技术。2004年12月,中国获得了向尼日利亚出口“尼日利亚1号”通信卫星的合同,这是我国首次整星出口、星箭在轨交付的项目,也是通过国际公开竞标获得的第一颗商业卫星合同,标志着中国航天重新迈向了国际市场。■

“东风”的神秘与开放

“东风航天城”的称呼是1992年8月江泽民总书记在载人航天工程正式批准上马后到那里视察时题名的,此前“东风”一直是酒泉卫星发射中心的内部叫法。“神五”发射后,媒体纷纷报道“东风航天城”将向游人开放,其实这里军地合作的旅游始于1996年。目前已经对国内游客开放的景点有卫星发射场、指挥控制中心、“长征二号”火箭、测试中心、场史展览馆、烈士陵园、东风水库、沙漠胡杨林等,2004年共接待游客1.57万人次,实现收入8.7亿元。今年9月30日,酒泉卫星发射中心已退役的部分卫星发射设施和烈士陵园还正式申报第六批国家重点文物保护单位。

酒泉卫星发射中心、“东风航天城”的名称和实际范围其实很容易混淆。整个发射基地的管辖区分为东风场区和综合落区,面积广阔,分布在甘肃、内蒙古、新疆三个省区。东风场区包括东风航天城,设有面积达5万平方公里的军事禁区,由60多个点号组成。基地机关设在10号区,也就是所说的“东风航天城”,位于甘肃、内蒙古交界的巴丹吉林沙漠西部边缘的弱水河(又称黑河)畔,内蒙古阿拉善盟额济纳旗境内,距甘肃酒泉市东北210公里,距发射基地6.5公里。之所以用百里之外的酒泉命名,一是因为附近较为著名的城市只有酒泉,二是因为阿拉善盟1969年被分块划到宁夏、甘肃两省,额济纳被划到酒泉,期间正值1970年中国发射第一颗人造卫星,1979年两省边界恢复原状,酒泉卫星发射中心已名声在外。

酒泉卫星发射中心共有南北两个发射场,北发射场包括北技术中心和北发射中心,主要用于发射“长征一号丁”、“长征二号丙”、“长征二号丙改”、“长征二号丁”等火箭,南发射场包括南技术中心和南发射中心,主要用于发射“长征二号E”和“长征二号F”火箭。据透露,发射“神舟”飞船是在南发射中心。

过去到“东风航天城”,一般经由兰新铁路在清水地区的一条支线,这条铁路可直达发射中心的场区。现在最快的方式是从北京乘飞机到甘肃的鼎新机场,飞行约两个半小时,再经76公里的“航天路”到达基地。鼎新机场跑道长达4100米、宽80米,可起降波音747等大型飞机。9月24日,从酒泉市到发射中心的“酒航公路”也正式建成,全长144.72公里,工程历时4年,总投资两亿元。

1956年10月,以钱学森为院长的火箭研究院成立。次年从全国调集的10万建设大军就开始在酒泉地区筹建火箭发射场,包括刚刚从朝鲜归国的志愿军第20兵团。1960年11月5日,我国自行研制的“东风一号”近程地地弹道导弹就从这里首次发射成功,1970年4月24日又成功发射了我国第一颗人造卫星“东方红一号”,1992年10月还完成了首次为国外用户提供卫星搭载服务。加上用国产燃料发射第一枚弹道导弹、第一枚导弹核武器、第一颗返回式卫星、第一枚远程运载火箭、第一次“一箭三星”发射和第一艘载人飞船,已经创造了中国航天和导弹事业的九个第一。

“神舟”飞船发射场区从选址到竣工前后不到四年。发射场由技术区、发射区、试验指挥区、首区测量区、试验协作区以及航天员区组成,采用垂直总装、垂直测试、垂直转运的“三垂”模式和远距离测试发射控制方式,具有同时测试一枚火箭、装配一枚火箭的能力。据不完全统计,发射场建设共完成土石方60万立方米,消耗钢材23000吨。

庞大的技术区建筑群是发射场的主体建筑,用于火箭、飞船、航天员、有效载荷进入发射区前的技术准备和远距离测试发射。其中,逃逸塔总装测试厂房、飞船总装测试厂房、飞船加注及整流罩测试厂房和高达百米的总装垂直测试厂房是技术区的核心建筑。后者也是亚洲最高的工业厂房,这座有白色外墙和蓝色线条的建筑内部相当于38层楼高,淡黄色的大门高74米,上宽14米,下宽25.6米,面积达1000多平方米,自重350多吨,堪称“亚洲第一大门”。逃逸塔、飞船整流罩测试完毕后,在这里与运载火箭进行垂直吊装和测试,组装完成后高达58.3米,重量近500吨。

1997年底,“921工程”发射场顺利竣工,经1998年3月发射演练后正式投入使用。1999年11月20日,“神舟一号”飞船发射成功。到2002年12月30日“神舟四号”发射成功时,酒泉卫星发射中心已成功发射33颗卫星,4艘飞船,还进行了1000多次导弹火箭试验。

酒泉卫星发射中心是在基本不具备生存条件的地方人工改造出来的国防城。外来客往往惊诧于这里齐备的设施,这种齐备80年代是商店、银行、邮局、电影院等一应俱全的水平,现在已发展到大到自己的电视台、图书馆、综合体育场、游泳馆,小到书店、酒吧的水平,居住人口达两万以上,1982年以来先后有2000余名地方高校毕业生来这里工作。

生态环境的维持是酒泉卫星发射中心一项艰巨的工程。1958年2月建立卫星发射基地时,占用了约占额济纳旗1/3面积的牧场和湿地,当地4000多牧民赶着10万头牲畜西移到700多公里外的马鬃山一带。但能放牧的地方不等于能支撑一个小城市。当地的井水是咸的,弱水河是条源自祁连山冰雪的季节河,夏秋之交才有来水。解决基地用水的东风水库是靠从遥远的山上拉来石块,从内地运来黄土,一层层将软沙覆盖才建成的人工湖,面积6平方公里,蓄水1775万立方米。

然而,由于近年来黑河断流等原因,额济纳地区生态环境急剧恶化。以西居延海为主体的湿地自1961年开始日渐缩小,绿洲面积由6500平方公里退化到目前的3328平方公里,梭梭林、天然次生林、胡杨林和草场均严重退化,植被覆盖度降低了30%〜80%,阿拉善盟的土地面积已有82.3%沙化。乌兰布和沙漠以每年8〜10米的速度前移,巴丹吉林沙漠以每年20米的速度扩张,并将与腾格里等沙漠连为一体,也使这里成为我国最大的沙尘源。从90年代中期以来,阿拉善盟已被迫搬迁转移牧区人口11000多人。

尽管发射基地从建设起就大量植树造林,环境的恶化还是严重威胁到“东风航天城”。在黑河流量每年只有2〜3亿立方米的情况下,尽管当地政府优先保证航天城供水,某场区仍一度有半数以上的饮用水井水质严重超标或不能使用。国务院制订的黑河分水方案实现后,东风水库库容增至1900万立方米,但由于地表水盐碱性大,饮用水质量仍然不高,需要通过压盐排碱和水处理设备再次处理。

2003年8月初,内蒙古自治区提出建设“额济纳国防绿色通道”,目标是形成纵贯额济纳旗的南北313公里、面积64.93万亩的绿色屏障,改善处在下风向的航天城生态环境,计划2004至2005年间投资1.02亿元,完成旗府达来库布镇至东风基地159公里23.84万亩的绿化,2006至2008年完成达来库布镇至中蒙边境策克口岸79公里,以及东风基地至空军某基地75公里的绿化。

“东风航天城”目前仍是我国规模最大、实力最强、发射卫星最多的发射场。如果考虑载人航天回收的需要,周边的荒凉并非坏事。作为主回收场的内蒙古四子王旗为回收飞船需要清理两三千平方公里的面积,但只需临时搬迁二三十户居民即可。然而,早在20世纪80年代,就有人经过综合比较后提出:我国三大航天发射场都是三线建设的结果,在技术、管理和后勤上各有利弊。因此近些年多次有人建议:在海南建设社会资源丰富、发射适应能力强、落区安全、交通运输方便的新发射场,以适应正准备研制的新一代运载火箭的发射需要。2005年初,俄罗斯获得了在靠近赤道的法属圭亚那库鲁航天发射中心建设“联盟”运载火箭发射设施的权利。正如航天城在神秘与开放之间的过渡一样,市场经济条件下中国航天的长远发展也许还需要新的模式。■

各国新一代飞船

美国的CEV

从2004年开始方案设计的CEV(乘员探索飞行器)继承了现有航天飞机的主发动机、外挂燃料箱和固体火箭助推器。2005年8月5日,经过两个月的研究,NASA局长格里芬领导的一个全面研究未来美国航天目标的小组提出:为月球探索的需要,CEV的低地球轨道运载能力应达到35吨(国际空间站乘员运输只需要25吨),第一级为固体火箭助推器,第二级为低温火箭,安装5个固体火箭助推器时,低地球轨道运载能力可达100吨。

CEV可由7种基本构件组合成5种载人航天器,满足不同的用途。最基本的布局由发射逃逸系统、乘员控制舱、提供电力和推进的资源舱,以及重型运载火箭组成,可将人员或货物发射到地球轨道上。第二种由两个月球推进系统(用于将轨道上的飞行器推到月球)、一个乘员控制舱和一个资源舱组成,可完成月球和深空探测任务。第三种依次由一个资源舱、一艘自动货运船、一个充气膨胀式乘员居住舱、一个乘员控制舱和一个资源舱组成,可组装月球着陆器、行星际飞船和太空望远镜,可将人员和物资运送到月球和近地小行星。第四种由乘员居住舱改装而成,作为临时的月球表面基地。第五种依次由一个资源舱、一个乘员控制舱、一艘自动货运船、一个乘员居住舱组成,还有一个能飞往火星的推力系统,可组成一艘载人星际飞船,飞往火星或其他行星。

用于登月的CEV借鉴了“阿波罗”飞船的样式,但体积更大,被格里芬称为“吃了类固醇的阿波罗”。月球登陆舱也沿袭了“阿波罗”计划的设计,由上、下两部分组成,上部是宇航员完成登月后返回月球轨道的飞行舱,下部是一个四条腿的着陆平台,通过火箭发动机缓冲实现“软着陆”。

CEV最大的特点是没有采用航天飞机那样的有翼布局,不通过滑翔方式返回地球,而是像飞船那样利用降落伞在美国西部着陆,因而不需要复杂的气动外形和防热系统,提高了返回时的安全性,但出于经济性考虑,仍要求能重复使用12次。同时,CEV将置于运载火箭的顶部,尽可能远离发动机着火、绝热瓦脱落这些危险。据NASA估计,CEV的安全系数将是航天飞机的10倍,失败几率将从航天飞机的1/220提高到1/2000。

CEV计划在2008年发射样机,2011年进行首次无人飞行,2014年首次实现进入地球轨道的载人飞行,开始接替航天飞机,同时开始对月球进行有人探测的准备工作,这是NASA“星座”计划的第一阶段目标。从2015〜2020年为第二阶段,为短期月球探测阶段,要实现宇航员在月球表面停留4天以上。按格里芬的估计:如果一切顺利,美国第一批宇航员将于2018年之前登月,最晚会在布什总统设定的最后期限2020年。2020年之后的第三阶段是长期月球探测阶段,宇航员将在月球表面停留几周到几个月,同时对飞往火星的技术进行试验。第四阶段将发展载人火星运输系统,预计2020年之后实现环绕火星的飞行。到第五阶段,宇航员将在实现环绕火星飞行之后,开始火星表面探测。

俄罗斯的“快船”

俄罗斯用于替代“联盟号”的可重复使用新型载人飞船“快船号”是“能源”火箭航天公司从2000年开始研制的,但到2004年2月17日才首次披露。在同年4月的宇航节上,俄航天局副局长尼古拉·莫伊谢耶夫表示:如果资金有保证,可望在2010年前研制成功。2005年6月和8月,“快船号”的实体模型分别在巴黎航展和莫斯科航展亮相。目前,俄罗斯初步计划建造座舱各不相同的4〜5艘“快船号”。为解决预计54亿美元的资金,俄正积极争取与日本、印度和加拿大,特别是欧洲航天局进行合作。

作为世界第一种可部分重复使用的飞船,“快船号”采用升力体设计,外形像一个无把手的电熨斗,原定总重14.5吨,全长10米,安装在运载火箭顶部发射。2004年9月后总重改为13吨,应急救生系统从前部移到后部,运载火箭也从“联盟”火箭的改进型“奥涅格”改为“天顶号”。整个飞船主要由可重复使用25次的返回舱和一次性使用的轨道舱(包括居住舱和仪器设备舱)组成。返回舱在顶部,后面是从“联盟号”继承来的居住舱,内有对接装置、卫生间和其他生命保障系统。居住舱周围是环形的设备舱,装有轨道机动和姿态控制系统,以及太阳能电源系统。

“快船号”飞船的座舱宽大,容积达20立方米,6名宇航员完全可以直立,卫生间的太空马桶男女都能使用。飞船还能承载700公斤货物,自动飞行5〜10个昼夜,最长在轨停留时间360天。相比之下,“联盟”飞船重7.2吨,座舱容积3.6立方米,乘员3人,可运送300公斤货物,能自动飞行5天,在轨停留200天。

“快船号”更加重视安全,逃逸救生发动机在发射的任何阶段都能使飞船快速脱离火箭,发射时过载也从“联盟号”的6克降到2.5克,再入过载低于2.5克。源自“暴风雪号”航天飞机的热防护技术使“快船号”能抵御1200摄氏度的高温,尾部的方向舵和升降舵使它能横向机动500公里,并具有在轨机动能力。落地前,3个减速回收伞只要有一个打开就可保证安全着陆,返回舱底部还有几台固体发动机用于缓冲和抵消侧风。水面着陆时可使用气垫,落入水中后返回舱会自动翻转,宇航员能从两个舱口的任意一个出舱。

为了尽可能吸收航天飞机有翼布局的优点,2004年11月“能源”公司与苏霍伊设计局合作,开始研制有翼式“快船号”方案,与升力体方案同步进行。2005年7月27日,“能源”公司宣布:替代“快船号”的混合型新一代飞船已处于技术论证阶段。飞船船体基本为舱式外形,像“联盟号”一样垂直发射,但返回舱再入大气层时将展开折叠翼,像航天飞机一样水平着陆,更加安全可靠。飞船返回舱的防热也将采用更便宜的耐高温合金层,而不是美国航天飞机那样的绝热瓦。

“快船号”可用于在地面和空间站之间运送宇航员和货物,也能用于火星、月球探测以及太空旅游,还能与空间站保持一年的对接状态,以便紧急情况下撤离宇航员。除了从“拜科努尔”和“普列谢茨克”发射场发射,它也能使用俄、美、乌联合建造的“海上发射平台”从赤道海域发射,直接与国际空间站对接,不必再耗费一天时间到达预定轨道,长时间地追赶空间站。通过改变下降轨道,它还能在俄罗斯境内而不是哈萨克斯坦着陆。

2004年5月,俄航天局还开始了代替“进步号”货运飞船的“渡船号”可重复使用轨道拖船的方案设计。它将先被发射到200公里高的轨道,与其他火箭送入轨道的集装箱对接后,将其运送到空间站或其他轨道,最多可拖运30吨的有效载荷,使空间站舱段或星际飞船等大型结构的在轨组装成为可能。“渡船号”可从集装箱中为自己加注燃料,能把用完的集装箱和空间垃圾推回大气层烧毁,或者把空间构件拖运到空间站维修。

欧洲的ATV

欧洲航天局的太空蓝图称为“欧洲空间站探索计划”,其核心是耗资几十亿美元的“哥伦布”实验舱,它将由一艘称为ATV(自动转移航天器)的无人货运飞船运送补给,但其自身与日本为国际空间站建造的实验舱一样,被设计为只能用美国航天飞机发射。

由欧洲航天局研制的ATV长10米,载重量比“进步”货运飞船大两倍,定于2006年中期用“阿丽亚娜-5”运载火箭发射到国际空间站。“哥伦布”实验舱也已建造完毕,存放在德国不来梅的航天发射转运站,等待2006或2007年由美国航天飞机发射,由于发射时间不断推迟,欧洲航天局已经直接损失了3.62亿美元。目前欧洲航天局正在研究“哥伦布”实验舱无法发射,或者发射了也不能充分利用,以及不使用“哥伦布”实验舱,直接由ATV与国际空间站对接的可能。2005年7月底,欧洲航天局理事长多丹表示:“我们已经为此投入了几十亿欧元,现在主要任务就是如何最大限度地回报这项投资。如果‘哥伦布’实验舱未能发射,ATV计划的最初理由也就不复存在。”欧洲航天局成员国将于12月在柏林召开会议,讨论是否有必要将这一计划继续下去。■

“神舟”前传

1970年,毛主席批准了第一个载人航天计划714工程,后来称为“曙光”,60年代末70年代初下马。1986年中国开始了全国性的高技术战略发展计划——863计划,年底明确了在航天领域的两个研究方向,分别组成了专家组。一个是重型运载火箭和载人航天运输系统,另一个是载人空间站系统。在1986〜1988年间,前一个方向引起了航天领域越来越浓厚的兴趣。到1988年6月,专家组评审了几个方案。

多用途飞船:中国空间技术研究院(CAST)提出的一次性飞船,由一次性运载火箭发射,计划2000年首次发射;带主发动机的微型航天飞机:由上海航天技术研究院(SAST)和航空部604所联合提出,称为“长城1号”,由运载火箭垂直发射,在上升段利用自身的主发动机入轨,计划2008年首次发射;无主发动机的微型航天飞机:由中国运载火箭技术研究院(CALT)提出,称为“天骄1号”,体积为美国航天飞机的1/6,由运载火箭发射,研制需要15年;完全可重复使用的航天飞机:由航空部11所提出,称为V-2,两级入轨,垂直发射,水平着陆,助推级和轨道器都有机翼,后者还有自己的发动机,计划2015年左右首次发射;空天飞机/微型航天飞机:称为H-2,由航空部601所提出,轨道器采用吸气式发动机的空天飞机加速至高超音速后入轨,计划2015年左右发射。

1988年7月,多用途飞船与“天骄1号”被纳入考虑。经过对航天飞机和飞船方案历时一年的讨论,达成先研制飞船的共识。1990年10月,国务院发展研究中心提出了载人航天计划全面研究报告。1991年1月初,航天部成立了载人航天计划小组,月底向中央提出建议,得到高层的支持。1991年底到1992年初,有关方面完成了对项目定义、短期和长期目标、组织和经费问题的广泛研究。这期间,CAST研究了三个飞船设计方案,包括三舱和两舱方案。同时CALT和SAST也提出了自己的三舱方案,CALT的方案中包括任新民1987年左右提出的较大的独立轨道舱。1991年11月,决策层最后决定采用带可独立工作180天的轨道舱的三舱设计。1992年9月21日,中国政府正式批准新的载人航天计划——921工程,两年后飞船被命名为“神舟”。■

(摘自英国行星协会《太空飞行》(Spaceflight)杂志2004年4月文章《太空中的龙》) 围棋航天技术东风航天飞机通信卫星月球轨道国际空间站太空旅游中国空间站计划载人航天飞船美国运载火箭东方红卫星航空航天酒泉卫星发射中心航天科技月球探测器卫星轨道太空中国载人航天计划