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大推力火箭之梦
中国近年来在火箭发射次数上赶超了欧洲,并且“长征2号F”火箭已经成为全球仅有的三种轨道载人运载器之一。中国的运载火箭可靠高,但至今仍未落实任何研发大推力火箭的计划。这使得中国火箭的运载能力从字面上来看与欧美火箭强国存在相当差距。
 从上世纪六十年代至今的半个多世纪时间里,全球共进行了大约4500多次轨道发射,把1万余个卫星、飞船、实验设备、探测器、着陆器和其它航天器送上各类飞行轨道、地外星球,涉及从地球轨道任务到太阳系以外的任务等各类任务,其中约有290余项为载人航天任务。
  是否拥有火箭运载能力对于一个国家能否参与航天活动有着至关重要的影响,运载系统制造和新平台研制占航天基础设施投资的很大一部分。截至2009年,已研制出航天运载火箭的国家有13个,即中国、法国、印度、伊朗、以色列、意大利、日本、朝鲜、俄罗斯、韩国、乌克兰、英国和美国。
  目前看来,美国、俄罗斯在运载火箭技术上,略胜其它国家一筹。而中国近年来在火箭发射次数上赶超了欧洲,主要是有国产有效载荷的需求和有竞争力的国际商业发射定价模式作保障。本文将对上述国家和联合体的运载火箭做一个简单的比较。
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低纬发射,始于文昌
中国现有的航天发射场的垂直组装、垂直测试、垂直发射技术已经看齐了国际先进水平,平均20多天便会发射一发火箭。但发射场的规模和综合能力仍与美俄两存在相当差距,且发射潜力一般。2013年文昌基地建成后,中国将拥有极具竞争力的低纬发射优势。
人类进入太空时代以来,已经建设了22个发射场。这些发射场有的对公众开放而广为人知,其他的则是最高的机密地点。地球上的这些发射场,它们的位置受制于政治现实以及把卫星发射到地球轨道上的技术要求。从1957年以来,已经有5000颗卫星从这些发射场发射了。
  目前,世界上最繁忙的发射场分别是美国的肯尼迪航天基地,俄罗斯的拜科努尔,普列谢茨克,法属库鲁(圭亚那),日本种子岛,中国的酒泉、西昌和印度的斯里哈里科塔。其中肯尼迪、拜科努尔、酒泉三座发射场能够发射载人航天器。本文将对中国等世界几个主要的航天“始发站”做一个简要的对比介绍。
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探月谱上的排名
中国很好的利用了最近20年,至少没有让自己在这一轮的月球竞争中掉队。目前中国和日本、印度等探月国家站在非常相近的起跑线上。在这种情况下,国家意志在“谁率先载人登月”的问题上将起到决定作用,而在这点上中国的优势不言而喻。
在2007年10月24日中国发射第一颗月球探测器“嫦娥”1号之前,已经有美国、苏联、欧洲、日本等国家和地区组织发射了大约108颗与月球相关的探测器或飞船。如果说上个世纪美苏的月球较量是地面上政治的延续,而最终以美国的完胜而收场的话,那么随着地球环境变化和人口增长、资源枯竭的压力越来越明显,本世纪人类的月球探索则代有更强的实际意义和目的性。
  在可预见的未来20年,航天列强还将发射大约20颗月球探测器或飞船。中国很好的利用了20世纪的最后十年以及21世纪的第一个10十年,至少没有让自己在这一轮的月球竞争中掉队,为将来的月球探索和开发占据了一个有利的位置。奥巴马上台之后曾表示要放弃旨在重返月球的“星座计划”,于是西方媒体纷纷预测下一个登月者将会是中国。
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深空探测:未完成的图景
当中国第一颗探月卫星——“嫦娥”1号迈出深空探测第一步,抵达38万公里外的月球时,美国的“旅行者”1号已经飞出了4万个地月距离,已经到达太阳系的边缘。在比月球更遥远的深空探测领域,中国目前还是一片空白。
2010年,当日本的“隼鸟”号探测器失而复得,并从小行星上成功采样返回地球。作为日本的紧邻,此前中国因为航天事业重心和他国不一样等原因,深空探测一直没怎么开展起来。直到今天的嫦娥一期工程才算迈出了深空探测第一步。
  从“嫦娥”2号的技术水平来看,中国的探月水平上升很快,但是更长远的深空探测计划不明朗。只有一颗小卫星“萤火”1号打算跟随俄罗斯的火星探测器“福布斯”飞赴火星。但是俄罗斯(苏联)在火星的失败记录令人忧心,该计划也被推迟。至于金星探测、水星探测、木星探测……对中国人还是影子。
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“神舟”接班航天飞机?
中国是美、俄之后世界上第三个能够独立将人类送入太空的国家。当美国航天飞机退役后,中国的“神舟”飞船将有机会成为俄罗斯“联盟”号与“进步”号飞船执行飞往国际空间站任务的候补力量。
几千年来,人类从未停止对星空的梦想和探索。在近代科幻作家的笔下,人们终于开始用科学的方法思索如何进入太空。“2010年,中国宇宙飞船‘钱学森号’抢先登陆木卫二‘欧罗巴’……”这是美国人阿瑟·克拉克20世纪60年代在著名小说《2001太空漫游》的续集里预测的场景。
  而随着人类航天科技和工业的发展,人类终于借助宇宙飞船、航天飞机等运载器,进入了太空,并且能在太空停留。太空环境极为恶劣,面对高真空、高缺氧、宇宙辐射、温度差异等不利的环境因素,载人航天器提供了一个基本与外界隔绝的密闭环境,用来保护航天员安全完成任务,自1961年人类第一艘载人飞船上天以来,载人航天器已有近50年的发展历史。
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宇航员培训学苏俄
中国曾经派出航天员到俄罗斯进行学习,并租用俄的实验设备,这些航天员后来成为了中国航天员的教员。和美、俄相比,目前中国的航天员队伍还不是很壮大。目前约有来自32个国家的400多人符合宇航员资格,只有14人是中国人。
中国的航天员选拔基本采用的是苏联/俄罗斯的标准,同时参考了美国标准,最终从空军一千五百零六名飞行员中经过层层筛选,选出了十二名预备航天员,1998年1月5日,中国第一支航天员大队正式成立,开始了长达五年的训练。中国目前有宇航员14位,全是男性,都有10年以上的驾龄,1000小时的高空飞行经验。他们的身高都在170厘米左右,体重65千克左右,大学以上学历,身体和心理素质一流。
  目前,中国已经开展了第二批航天员的选拔,最终将选出5名男预备航天员、2名女预备航天员,经过6-7年的训练之后成为合格的航天员。已有两位女预备航天员参加了空间交会的训练,可能在即将执行的“天宫”系列任务中上天。
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构筑“天宫”
“天宫一号”从结构上与上世纪70年代苏联的礼炮号类似,远无法与和平号、国际空间站等相比。在长征-5号大推力火箭研制成功后,中国有可能在2020年左右开发重达60吨的空间站,从而使中国成为世界上第三个独立发射组装空间站的国家。
空间站是人类为了长期停留太空进行科学研究而制造的航天器,目前人类已经发射了11个空间站,在轨运行的仅有多国合作的“国际空间”。中国在2011年即将发射“天宫”1号目标飞行器,与神州系列飞船进行对接实验,形成中国未来空间站的雏形。
  中国的载人航天计划起步较晚,目前尚未拥有自己的空间站,也没有参加“国际空间站”的合作,不过,中国已经启动了自己的空间站计划,即将在2011年发射“天宫1号”目标飞行器,与之后的神舟系列飞船对接,形成一个小型的实验空间站,作为在建设空间站方向上迈出的第一步。可以肯定的是,在“天宫”上进行的各种工程试验、开发的各项技术都将运用在这个技术更先进、规模更庞大、结构更复杂的中国空间站上。
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航天体制,中国之困
放眼全球,美国宇航局NASA无疑是最成功的一个航天机构。与之形成强烈对比的是前苏联僵化、封闭、集权的体制,葬送了本国的航天工业本来的领先地位。而中国航天由于长期受苏联模式影响, 体制上仍处转型期,种种航天机构呈现相当分散且对民众封闭的局面。
中国航天机构经过几次频繁变迁,现行体制与当年的国防部第五研究院相比变化很大,形成了比较分散的局面。国内涉及航天事务却又彼此没有清晰隶属关系的单位有好多家,比如工信部国防科工局国家航天局(很多人误解它是全中国航天工程的领导机构)、工信部国防科工局月球探测工程中心(中国探月工程实际领导单位)、解放军总装备部(中国载人航天实际领导单位)、中国航天科技集团公司、中国航天科工集团公司、中科院部分研究所……形成了比较分散的局面。
  根据国外航天机构的经验与教训,太集中容易出现集权专断,立项随意,而太分散则难形成合力,容易出现推诿扯皮,容易形成一些事情谁都可以不负责、谁都负不了责的现象。
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航天民用,有名无实?
在中国人目前能享受到的航天科技成果中,绝大部分是国外航天的成就。中国的“北斗”卫星导航还没实现民用,而市场上很多所谓的“太空商品”,大多只是商家花钱取得关有部门认证的自我包装。
人类为什么要从事航天活动,这是一个值得思考的问题,当初入太空的激情退去,太空争霸的钢铁雄心成为昨日黄花,今天人们的航天活动显得更加的理性,除了对未知世界的探索这一人类的天性之外,增强科技实力、拉动高新技术产业链、转化航天科技为经济效益、获取地外新资源,变成了越来越重要的航天推动因素。
  自“阿波罗”计划以来,人类在发射人造物体和航天员进入太空方面的能力并无明显提高,运送“阿波罗”飞船登月的“土星5号”火箭甚至连图纸都丢失了。不过由于空间站的出现,人类的太空生存时间大大延长了。在深空探测方面,美国的火星车在火星上实现了软着陆。另外,人类对小行星、彗星等天体展开了一些研究。航天科技更多的直接成就体现,是运行在地球的周边的数百颗卫星。这些卫星提供了我们生活中所需的遥感、通信、导航定位等服务。
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火星,2030
美国一直宣称要着手登陆火星,甚至火星宇航服都在设计中了,时间大概在2030年之后。此时,中国的国力和科技实力若是允许,可能也会考虑载人登陆火星,和美国形成竞争。如果不是竞争,那一定是合作伙伴。
在阿波罗登月成功后的1970年代,乐观的美国人相信至迟到1995年人类就会登上火星。以对技术的精准预言著称的阿瑟-克拉克曾预测美苏宇航员会在2010年联合探测木星系统(为保险起见,他把这个预言包装在科幻小说《2010太空漫游》中)。遗憾的是这些伟大的预言都落空了。说遗憾,是由于上述预言涉及的技术在当时并非无法实现,而是预算无法落实。或者说,政治风向变了,没有政府愿意为这些耗资巨亿的大项目买单。
  从苏美开始在人造卫星领域展开较量以来,冷战时期的航天活动多少都有些政治色彩。随着意识形态对抗的减弱,航天成就不再是大国博弈的重要筹码。从前,只有超级大国才有能力把人送出100千米高的卡门线(太空的下边界)并安全返回,现在这一禁囿不但被新兴强国窥测,还成为私营企业的淘金乐园。
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策划:陈子宇 编辑:王暐 技术:周鹏
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