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登月之旅:中國航天正走向輝煌
（2004年02月09日 22:48:58）
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□作者:
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登月之旅:中國航天正走向輝煌(附我登月艇組圖) |
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2002-12-06 12:08:00 千龍新聞網 |
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1958年李大耀進入上海機電研究院，現在上海航天局的前身。當時他還是復旦大學數學系的學生，再有兩年才畢業，嚴格地說是60屆的學生。“毛主席在1958年的中國八大二次會議上說，‘我們也要搞人造衛星’，我理解這是一個‘號召’，號召將更多的資源投入的航天領域上。”當年李大耀所在的上海機電研究院的任務就是研制我國第一枚探空火箭T-7M，“我當時也不懂什麼火箭、衛星，我的工作就是計算航天器的空氣阻力。”發射場就在上海南匯縣的海邊，發電站用蘆葦席圍上一後蓋了張油布蓬，人員之間沒有神通信設施，連擴音器也沒有，全靠手勢和嗓門大，給液體火箭發動機加注燃料用上了自行車的打氣筒，火箭上天後怎麼跟蹤呢？就是幾個人手里拿著天線對著天空，看上去像玩遙控飛機。
中國航天就這樣拉開了帷幕
現在，坐在記者對面的李大耀更像一位退伍的老兵，兩年前他剛剛從北京508所退休。“1970年4月24日晚上正值東方紅一號發射，那時候是文革時期，我們這些人被下放到東北農場勞動鍛煉，我們都站在田野里等，火箭的末級裝上了發光的裙邊，相當于五等恆星的照度，用肉眼可以觀測到，到晚上九點多的時候我們終于看到了”，李老先生回憶說，那是一個激動人心的年代。
今天，中國的航天事業又將進入一個新的紀元。2003年初神舟四號即將升空，如果不出意外，這將是中國載人航天的最後一次預演；中國人要掙脫地球的引力前往太空世界。按照2000年11月發表的《中國的航天》白皮書，在未來的十年中，“開展以月球探測為主的深空探測的預先研究”，或者說2010年實現登月是一個更明確的目標，中國人要邁出自己的一小步。
中國航天的新紀元不僅簡單意味著載人航天與登月
描述這個飛速前進的宇航時代，套用美國總統肯尼迪1962年的演講仍舊不過時:“把人類有史以來的的5萬年濃縮成半個世紀的時間跨度，我們對于開始的40年知之甚少，除了知道在這40年的最後出現了學會用獸皮遮體的人類。在這個標準下，大約數年前，人類從洞穴中走出，建造新的家園。僅僅在5年前人類才學會了寫字和使用有輪子的車輛。基督教誕生于不到2年前，印刷出版今年才出現……上個月出現了電燈、電話、汽車和飛機，僅僅在上周我們才發明了青霉素、電視與核動力。如果現在美國新的飛船能夠成功抵達金星，那麼我們可以真正算得上在今天午夜抵達別的星球了。“在這篇在賴斯大學講演的最後，肯尼迪說，“我們決定登月……願上帝保佑這個人類有史以來所從事的最危險和最偉大的冒險。”
很難講清楚是什麼推動航天技術的飛速發展；但可以很定的是:航天--掙脫引力--去月球--去火星--是每一個民族光榮與夢想載體。“大國需要一些象征，我們跟別的國家比什麼呢？比人口、比汽車還是比鋼鐵？盡管還有很大差距，但能拿出比的就是航天了，數一下發射的衛星，排個一二三”，一位中國的宇航學家接受采訪時說。
從另一方面講，中國航天的新紀元也並不僅簡單意味著載人航天與登月。“當年我們搞‘兩彈一星’，國際環境很惡劣，處在美甦的夾縫中，我們可以不修路，可以沒有火車，但不能沒有‘兩彈一星’，餓著肚子也要上”，這位宇航學家最後說，“而現在，我國航天的發展要依靠經濟的持續繁榮，依靠人民的富裕。冷戰之後，航天為人民。”登月之旅︰中國航天正走向輝煌[續] 2002-12-06 12:13:00 千龍新聞網 怎麼去月球？（附登月飛船模型） “去月球，是一件太復雜的工程，決不是你所能想象到的復雜”，王博士對記者說。在清華大學逸夫樓中的動力學與控制實驗室中，每逢周一上午10點，實驗室的研究人員和一些校外的科研機構趕來的專家學者都會坐在一起，開一個航天科技學術討論班，討論班的主題一般會圍繞航天器動力學與控制的一些熱點和難點問題進行。這是實驗室的傳統，歷經二十余年而從不間斷。王博士是實驗室的博士後，采訪就是討論班開始前進行的。 目前我國的衛星最遠發射到了地球靜止軌道，距地心大約3.6萬公里。而地球到月球的距離是38.44萬公里，遠大于這個距離。“從地球發射的探測器的到達月球附近的速度很大，會掠過月球或者直接撞擊在月球表面上，而不能被月球的引力捕獲直接形成環繞月球的衛星。探測器直接撞擊在月球表面上的這種方式被稱為硬著陸，撞擊前探測器相對于月面的速度一般都大于2.5公里/秒，探測器以這麼大的速度撞擊在月球表面上會被破壞掉。 這樣，我們所能獲得的關于月球的信息就極其有限，所以這兩種探測方式只是在早期的探月活動中采用過。”王博士說，“但如果要讓探測器持續不斷地完成對月球的觀測任務，就必須通過止推發動機在適當的時機和軌道進行工作，衰減探測器相對于月球的速度，使其成為環繞月球運動的衛星，完成科學觀測任務。更進一步的探測工作是讓著陸器‘軟著陸’在月面上，進行月球表面的巡游等任務。阿波羅登月就是采用的這種方法，他的工作方式也是相當復雜，簡單地說是這樣:阿波羅飛船從地球飛出後，利用反推力制動，類似于剎車裝置，衰減速度，然後環繞月球軌道運動，確定登陸點，阿姆斯特朗坐著登陸艙脫離阿波羅號，降落在月球上，登陸艙又一分為二，其一為帶 轆的月球車，阿姆斯特朗坐在上面可以移動，另一半的返回艙又分為兩部分，其中一部分載著阿姆斯特朗回到阿波羅飛船上，不要忘記飛船還在月球軌道上飛行呢，要飛上去和飛船對接。多麼微小的疏漏，在38萬公里外月球都會被放大成一個天文數字。” 中國登月所面臨的主要技術困難 徐世杰教授是北京航空航天大學航天飛行器與導彈技術系副主任，他告訴記者，中國探月也是分三步走，第一步是先發射環繞月球的衛星；第二步，進行月球空間探測；第三步，放著陸器，這里面也涉及無人著陸先，載人著陸後。由于月球沒有大氣，衛星軌道高度可以降低到100公里，以月球的南極-北極-南極的方式運行。 “中國飛向月球的主要困難不是運載能力，我們目前在近地軌道的運載能力是10噸，相當于可以把兩輛東風卡車送到200公里的高度，如果到月球運載軌道的話，估計可以有1.5噸左右的量級。”王博士說，“目前主要的困難是遙測技術。”遙測技術簡單地說有點像上網，你用鼠標在網上操作，而信息會根據你的意圖反饋回來；同樣，前往月球的飛船要與地面聯系，受地面控制，同時反饋回信息，38.44萬公里對中國航天目前還是一個不短的距離。同時月亮27天左右繞地球公轉一周，也就是說一天大約轉15度左右。我國的國土資源覆蓋的時區有限，不能完全覆蓋，也就是說，大多數情況下無法觀測到探測器。另外，探月的衛星運行到月球的背面時，也地面上也無法收到信號。因此，衛星即使發射成功，如果不能進行有效的測控，衛星就會失控，或者傳不回信息，無法正常工作。 “這就是現在經常說的遙測瓶頸，以目前水平，動用全國的觀測站和天文台，剛剛可以完成遙測，但還是比較勉強”，徐世杰說，“美國在全球建了3座測控站，在本土的加州、澳大利亞的堪培拉和西班牙的馬德里，每隔120度建一座，總有一個站能觀測到，此外它還有數座直徑為70米、36米和26米的接收天線，已經具有了探測太陽系的能力。” “我們的工作不僅是研究怎麼去月球，還要作一個最優化的方案，怎樣燃料最省”，王博士說。同樣在清華大學，關于月球車的研究項目已經啟動，機器人的項目則在幾個機構同時展開，武漢的中國地質大學教授鄢泰寧準備做月球的鑽探機，中國天文台對月球土壤與地質狀況也開始相關的分析。目前除了航天院所外，哈工大、北航、國防科大、西工大、中科學院的空間中心、地化所等都有涉及月球探測的項目。月球已經成為一個科研的新大陸。 去月球干什麼？ 徐世杰告訴記者，很多日本的大公司已經開始研發如何在月球建度假村，他們在地球上建房子做試驗。航天界有一個概算，如果發射近地軌道的衛星，每公斤1萬美元；再遠一些要2萬美元，也就是說一個體重70公斤的人，被當作資源衛星或通信衛星送入太空，發射費用就至少要70萬美元，回收要花多少錢？去月球玩一圈會花多少錢？“去月球干什麼？這是一個很難回答的問題，這幾年月球研究熱，已經召開了兩次月球探測會議，一直都在爭論。”王博士說。 “我們不說月球資源，說太空資源，月球只是其中的一部分。人類航天最終是要取得回報的，也就是說我們要開發太空資源。”李大耀給記者總結了六個方面。第一，是相對于地球表面的高遠位置，也就是“勢能”，所謂站得高看得遠，“比如應用衛星，目前開發最多、最充分的就是這一項。”第二，高真空、超潔淨資源，也就是大氣密度與大氣中所含塵埃數的密度極低。徐世杰告訴記者，目前太空制藥的某些實驗中，純度要比地球環境高100倍。第三，地球引力場資源，它可以保證航天器的長期駐留。第四，太空微重力資源，也就是說擺脫了重力之後的環境，物體不再有輕重之分，目前應用比較多的是冶金。在地球上有些合金，在重力環境下，就好像水與油一樣是要分層的，而在太空可以冶煉出新的合金，制造新材料。第五，太空的太陽能資源，地球只有一半的時間可以接受太陽能，折射、反射、雲層、水汽吸收都要損失大量能量。而幾乎所有的衛星都是靠太陽能電池作為能源，可以設想是建立太空太陽能發電站。第六，才是月球資源，在這個地球最近的鄰居上可以做很多事，“月球很早以前就進入寧靜階段，保留了大量原始信息，可以研究宇宙的起源。月球的引力場很弱，只有地球的1/6，發射航天器的阻力就小了。而且月球上也找到了水，有水就可以電離出氫、氧，燃料也就有了。月球上有100多種礦物，其中5種是地球上沒有的。最引人注目的是月球上有氦3元素(氦的同位素)，這在地球上十分罕見，它是核電的主要原料之一。有過一個估計，月球表面深度3米以內的氦3有70多萬噸。這意味著什麼？上個世紀末，全球一年的用電量相當于100噸氦3的核反應，以此計算月球的氦3夠地球7000年的電量。” 空間站與中國航天的五大步 事實上，太空資源對中國而言，也只是利用到了衛星階段。接下來，無論是研制新材料還是空間試驗都指向了另一個標志性的技術——空間站。空間站是利用太空資源的關鍵平台。 記者在采訪中了解到，載人航天之後，中國航天的下一步目標是建立空間實驗室，“短期有人看管，長期無人值守，是空間站的前身”。目前空間實驗室計劃已經通過了預研階段。實驗室之後則是空間站，空間站將是永久性的設施。對于空間站，是自己搞還是參與國際合作，即加入美俄主導的國際空間站，仍舊是個巨大的未知數。“這里面既有國際政治原因，又有技術和資金因素，畢竟這個400噸的航天器，已經吃掉了1000多億美元。”徐世杰說，“回頭看一下我國的航天之路，基本上是一條自力更生之路。” 李大耀和記者聊起，他1958年開始進入航天領域時哪里懂什麼火箭，還是復旦數學系沒畢業的學生。“1957年甦聯發射了第一顆人造衛星，1958年毛主席說‘我們也要搞人造衛星’，就在這一年中國科學院成立了“581”領導小組，錢學森任組長。為什麼叫“581”？中科院將衛星的研究稱為1958年的第一號任務。”李大耀說，“1958年正好趕上大躍進，航天領域也受到影響，制定了一個非常高的目標:要在第二年也就是1959年國慶前發射一顆衛星，而且要比甦聯的重。甦聯衛星的質量是84.6公斤，還設想用‘氟’為燃料，它的毒性高，‘比沖’比氫氧化溶劑也高。但我們知道現在的火箭沒有用‘氟’的，基本都是氫氧。直到1959年初，鄧小平出面糾正了航天的大躍進思想，才改變技術的研究方向。航天工程中，火箭是一個基礎，于是我們在上海發射了T-7M和T-7A探空火箭。”多年以後，李大耀從技術崗位上退下來，專門做航天史研究，他認為這是中國航天的第一階段。 “1965年是一個轉折，我國經濟開始好轉，當年6月就確定1970∼1971年發射我國第一顆衛星。1970年4月24日，‘東方紅一號’升空，用的是我們自己的長征一號火箭。這是一顆政治衛星，原定任務是探測空間環境參數，後來改播《東方紅》樂曲，我國航天進入了第二階段，從試驗向應用過渡。‘文革’後70年代中到80年代中，是第三階段，張愛萍將軍提出了80年代的三大任務:遠程火箭飛向太平洋；水下發射火箭和東方紅二號試驗通信衛星，我國的航天技術開始深入應用領域。東方紅二號試驗通信衛星、風雲氣象衛星，還有以測繪為目的的返回式遙感衛星，都發射成功。第四階段則貫穿了80年的後期和90年代，我國的業務衛星發展很快，航天技術真正應用于專業領域，1992年載人航天技術提上日程，1999年1月神州一號發射成功，繞地球飛行14圈。第五階段，就是新世紀的前十年，克服飛船載人航天技術，實現中國人首次登月。“航天的回歸”很長時間內，我們是勒緊褲腰帶搞航天。”一位不願透露姓名的航天科學家對記者說，“當時國際環境很惡劣，處在美甦夾縫中，我們可以不修路，可以沒有火車，但不能沒有‘兩彈一星’。為什麼航天發展得很快？因為無論美甦還是日本，在很長時間內，航天等于國防，而國防是不講成本的。” 中國新一代大推力火箭模型 “70年代後期，鄧小平就說過，中國不參加太空競賽，現在不必上月球，要把力量集中到急用、實用的應用衛星上來。”李大耀回憶說。除去國際政治環境的變遷，這樣的轉型延續到今天有了更深的含義，即航天如何依托社會經濟基礎。在我國神舟號誕生之前，曾經有公開的爭論，究竟采用什麼手段實現中國人的太空夢，當事者回憶說:“一種觀點認為，從國外載人航天的實踐和中國國情出發，中國應該以‘飛船’起步突破載人航天技術。而另一種觀點認為，航天飛機技術比‘飛船’技術更先進，為了縮短與國際水平的差距，我們應該先發展小型航天飛機。最終我們認可了前者，航天飛機的技術要比‘飛船’復雜很多，舉一個例子，進入大氣層後，由于空氣的劇烈摩擦產生了電離層，形成‘黑障’，無線電通訊就無法保證，怎麼讓航天飛機降落到機場呢？這是一個基本的回收問題，相比之下，‘飛船’的成本就省多了。” 從另一方面看，航天科技已經成為今天世界不可或缺的動力，GPS全球定位系統就發端于美國飛機導彈制導系統，照相機的CCD芯片就源自軍事偵察衛星，更普遍例子的還有現在的羽絨服和互聯網。虛幻的夢想總會退去光環，我們究竟能飛多高，最終還是取決于像GDP、經濟增長率這些地面上的實在數字。
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責任編輯:skylook
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