軍情瞭望046期:中國載人航天工程可以有
6月18日,神舟九號與天宮一號完成首次載人空間交會對接,中國航天員進駐天宮一號。這標誌著中國首個空間站正式投入使用,是中國載人航天事業一個新的里程碑,許多網友為之激動。 …[詳細]不過與此同時,也有人批評中國載人航天缺乏實際意義,不過是一項勞民傷財的面子工程,有些西方媒體則認為神九的成功意味著中國距離太空軍事強國更近了。實際情況如何?騰訊軍事與您一起探討。
2012-06-19 第 0046 期 載人航天本來就是「面子工程」
為了實現載人登月,美國研製了土星5號巨型運載火箭,其起飛重量達到3000噸,相當於一艘護衛艦。
為了與美國爭奪載人登月頭把交椅,前蘇聯研製了重量比土星5更大的N1運載火箭,但未獲成功。
眾所周知,早期彈道導彈與搭載衛星、飛船等航天器的運載火箭是採用相同技術的「同胞姐妹」。彈道導彈最早出現於二戰期間,納粹德國使用V-2導彈對英國城市展開了大規模襲擊。V-2彈道導彈最大速度接近5倍音速,高速度帶來的「不可攔截」性給世界軍事強國留下了深刻印象。
意識形態主導的早期航天競爭二戰結束,冷戰鐵幕又很快落下,美國、蘇聯這兩個分屬不同陣營的超級大國隨即以V-2導彈為藍本發展本國的彈道導彈及運載火箭技術,競爭一觸即發。1957年蘇聯發射第一顆人造衛星,這意味著蘇聯彈道導彈首先實現覆蓋美國全境的能力,深深地震撼了美國。1961年4月12日蘇聯航天員加加林乘坐東方號宇宙飛船從拜科努爾航天發射場升空,108分鐘後返回地面完成了首次載人太空飛行,同樣領先了美國一步。
冷戰時代,美蘇雙方在力所能及的所有領域進行競賽,用勝利標榜己方制度的優越性和光明前途。航天技術尤其是載人航天作為最尖端的技術領域,作為經濟、軍事和技術的第一大國,美國無法容忍競爭對手蘇聯的領先,於是對航天工業大量投資奮起直追,並集中民用部門的資源建立了美國航空航天局(NASA)全力展開航天競賽。美國載人航天的水星計劃中實現了首次載人航天飛行,隨後在雙子星計劃中開始趕上和超越蘇聯。
1970年9月15日,乘坐阿波羅11號飛船登上月球的3名宇航員在華盛頓受到美國民眾英雄式的歡迎。那是一個為航天瘋狂的年代,NASA預算曾佔到美國聯邦預算的4.41% 。
美國總統肯尼迪1961年5月25日正式批准載人登月的阿波羅計劃,指出「在未來10年內,把一個美國人送上月球,並使他重返地面。整個國家的威望在此一舉」,提出要「把蘇聯人摔倒在月球上」,一雪前恥。蘇聯在這個時代也開始了登月計劃,雙方展開針鋒相對的登月競賽。為了實現登月的宏偉目標,美蘇雙方都先行進行了出艙行走和太空交會對接等實驗,雖然太空出艙行走上美國略微落後,但雙子星系列飛船很快完成交會對接實驗,大大領先於蘇聯,為阿波羅計劃的成功鋪平了重要的一步。
美國人的抱怨:一次登月發射打掉半艘航母1969年7月20日,土星5號火箭發射阿波羅11號飛船完成了首次載人登月。第一個踏上月面的航天員阿姆斯特朗留下「這是我個人的一小步,但卻是全人類的一大步」的名言。此後,阿波羅13號任務失敗未能登月,其他都成功登月,截止1972年12月7日的阿波羅17號任務,總計12人完成登月。阿波羅登月計劃是冷戰期間航天競賽的最高峰,為了執行阿波羅登月計劃美國集結舉國之力,NASA的預算在高峰期的1966年佔到了美國聯邦預算的4.41%,是近些年NASA預算所佔比例的將近8倍。在不計成本不惜代價的投入下,美國贏得了登月競賽的偉大勝利,在載人航天領域徹底擊敗了蘇聯。
正如肯尼迪所言,到達月球的是人而不是儀器,才能激發世界的熱情與夢想。載人航天計劃的一個重要原因是國家聲望,這直到今天也是支持載人航天的最主要動力之一。但既然徹底擊敗了對手、捍衛了國家榮譽,那還有什麼必要不惜代價地投入載人航天事業呢?畢竟阿波羅登月並沒有為美國帶來什麼實實在在的收益,倒是很多人痛心疾首於耗費的巨大,抱怨一次發射打掉了半艘航母。所以,在隨後的1970年代,NASA就迎來了預算大削減,被迫取消此前已列入計劃的3次載人登月發射,黃金時代一去不返。
載人航天的軍事應用早已被放棄
支持載人航天的另一個重要因素是潛在的軍事應用。中國每次神舟飛船發射都會惹來一些西方媒體、香港媒體對「中國太空軍事威脅論」的渲染,此次神九發射也不例外。但這些報道都對航天技術缺乏最基本的認識,不過是為了推高報紙發行率的劣質評論。
美國空軍MOL/KH-11載人偵察空間站的3D構型圖。其相比後來的偵察衛星並沒有多大優勢,但研發費用遠遠超出,在花費13億美元後項目取消。
早期載人航天所用的運載火箭,無論美蘇、還是中國,都脫胎於洲際彈道導彈,不過後來洲際彈道導彈轉向維護簡單可靠性高的固體燃料發動機,很早就和航天發射的運載火箭分道揚鑣,因此早已不存在通過發展載人航天的運載火箭發展洲際彈道導彈的可行性。美蘇兩國軍方在人類進入太空時代之初還曾極力證明將人送入太空有助於執行太空軍事任務,但這些努力均以失敗告終,最終放棄載人航天的軍事應用。
美國軍用載人航天項目均胎死腹中美國空軍曾提出Dyna Soar X-20A載人太空飛機方案並進行了深入的研究,計劃使用波音公司的X-20A進行武器投放、偵察等多種任務。由於X-20A進度緩慢而且耗資巨大,最終完成了一個全比例模型後就被取消,沒能進行實際發射。在DynaSoar項目中,美國空軍提出了過高的要求,如再入後氣動輔助變軌這類直到今天也未能實現的技術;同時美國空軍還缺乏對Dyna Soar的實際需求,無法證明載人飛行的必要性,因此胎死腹中也就不足為奇了。
1963年美國空軍得到在人軌道實驗室(MOL)項目作為取消X-20A的補償。MOL又被稱為KH-10,編號很明顯的說明了它作為對地偵察的主要用途。20世紀60年代美蘇雙方偵察衛星能力都很有限,缺乏高清晰度、實時回傳判別的太空偵察工具,於是MOL/KH-10應運而生。MOL比原有的返回式偵察衛星要大得多,可以裝備更大口徑的相機獲得更高的解析度,同時作為一個載人軌道空間站,可以由航天員靈活掌握拍攝的角度、位置和時機,必要時還可以變軌進行更靈活的偵察,同時回傳拍攝的照片。不過MOL同樣陷入進度拖延之後和經費超支的困境,最大問題是性能對比新型KH-9偵察衛星並沒有多大優勢,而在研製和使用費用上遠遠超出。1969年MOL在花費13億美元之後被取消。考慮到1972年尼克松批准太空梭項目時,研製合同不過是26億美元,MOL實在是一個過分奢侈的項目。
前蘇聯禮炮一號空間站也有相當任務為軍事偵察,但蘇聯軍方對其作用並不滿意,還是大量發射返回式膠片偵察衛星執行戰略偵察任務。 蘇聯軍用載人航天也未獲成功
雖然MOL同樣出師未捷身先死,但MOL項目極大地刺激了蘇聯人。蘇聯同時代載人航天除了登月大業外,近地軌道上可以說是完全出於軍事目的的。OKB-1設計局空間站項目是聯盟R軍用空間站,這是兩個聯盟飛船的對接體,廉價簡單、但對比MOL性能實在太差。與此同時,OKB-52設計局則提出了更龐大的鑽石空間站計劃,鑽石空間站設計上包括載人軌道站(OPS)和貨運補給飛船(TKS),計劃使用質子火箭發射。鑽石空間站攜帶了大型光學偵察系統,對地解析度可以達到1米級別。
為了搶在美國人之前發射空間站,蘇聯OKB-1和OKB-52設計局合作,以鑽石空間站的載人軌道站設計為基礎,最終將禮炮一號空間站搶先一個月發射上天,隨後蘇聯發射了眾多的禮炮和鑽石空間站。但蘇聯載人空間站對地偵察的效果很值得懷疑,因為即便缺少美國KH-9/KH-11那樣的高性能偵察衛星,蘇聯仍然大量使用返回式膠片偵察衛星執行偵察任務。載人航天偵察任務,在美蘇兩國都沒有顯示出對無人數據傳輸型偵察衛星、甚至返回式衛星的優勢。
回顧美蘇冷戰期間的軍事航天發展史,可以發現,雙方軍事力量都不需要、更不要說依賴於載人航天,軍事人員在太空的作用還在「開發中」。
民用國際空間站項目也受到廣泛質疑目前國際空間站已達重400噸的龐大規模,花費超過1000億美元,但缺乏有價值的科研成果,被人諷刺為作用主要是「證明人類可以合作建成400噸的空間站」。 對空間科學研究作用有限
推動載人航天發展的理由還有空間科學研究。太空軌道具有微重力、高真空、太空輻射等諸多特點,是開展空間科研項目的良好場所。不過載人航天工程在科研領域上並沒有取得令人震撼的成果,更尷尬的是實際上並沒有那麼多的太空科研項目。蘇聯曾在禮炮空間站與和平號空間站進行了一系列的科研活動,在空間材料、太空環境對人體影響、太空生物學等領域取得了一些成果,但對比空間站的巨額投資,這點收益實在是不值得一提。
20世紀80年代美國開始自由號空間站的研製前,曾有一群科學家聯名呼籲取消空間站的開發,他們指出當前並沒有多少空間科研項目,更不要說需要航天員參與的載人航天科研項目,他們認為應該20年後再考慮是否啟動空間站項目。不過部分科學家的呼籲遠遠無法與NASA的雄心抗衡,在空間站項目在60年代為登月、70年代為太空梭兩次推遲後,80年代自由號空間站終於得到批准,並最終在冷戰結束後發展成為國際空間站。國際空間站同樣面臨科學價值不大的問題,在2010年11月2日國際空間站完成人類不間斷太空飛行10周年之際,space.com網站發表了《國際空間站是否值1000億美元》的質疑文章,批評者們指出太空微重力環境對於科學並非必不可缺。生物化學家Gregory Petsko說,他所了解的空間站唯一成果是在太空微重力環境下蛋白質分子形成的晶體優於地球上形成的晶體,在最理想的情況下這項發現能用於製造效果更好的藥物。
截至今天,對人類經濟發展最具促進作用的應該是美國空軍GPS衛星定位項目。GPS定位系統為人們帶來實實在在的便利,這是載人航天項目目前所不具備的。
在這種情況下,載人航天的尖刻反對者們諷刺說:「和平號空間站證明人類可以建設百噸級空間站並在太空長期生存,國際空間站最主要的作用是證明人類可以合作建成四百噸的空間站。」
廣義收益難掩實際收益缺失的尷尬
長期以來我們耳濡目染的宣傳不斷的強調航天技術尤其是載人航天工程對新技術的推動作用,以及新技術擴散對國民經濟的推動作用。我們經常聽到所謂航天投資廣義帶動率高達10甚至更高的報道,也就是說一塊錢的投入廣義的帶來十幾塊錢的收益,似乎航天投資是一本萬利的生意,至於阿波羅計劃帶動美國國民經濟發展和技術產業升級的佳話也被屢屢提起。
不過較真起來,如果回報如此豐厚,如何解釋阿波羅計劃之後NASA預算的大削減呢?事實上強調廣義收益的本身,已經難掩缺乏直接受益的尷尬。美國研究航天計劃的學者多數認為,耗資巨大的載人航天工程並沒有取得實際收益,這也是載人航天迄今為止完全由政府出資的最根本原因。發展載人航天技術的確推動了工業水平的提高,獲得了一系列經濟收益,但這是間接經濟收益。如果考慮機會成本,把載人航天數十年累計投入的數千億美元用於其他投資,完全可以直接獲得更多的收益。
載人航天的意義:「人類不會永遠呆在搖籃里」這是目前流傳最廣的地球照片,也是第一張地球全景照片——由美國阿波羅17號登月飛船上的宇航員在距離地球45000公里處拍攝所得。這枚藍色星球是人類的搖籃,但人類不會永遠呆在搖籃里。
在軍事、科研和經濟上,載人航天工程現在缺乏有效性和必要性,但並不意味著載人航天一無是處。航天先驅齊奧爾科夫斯基說:「地球是人類的搖籃,但人類不會永遠呆在搖籃里。」,堅定的表達了人類征服太空的決心和信心。或許有一天,我們普通人也能駐足太空回望美麗的地球,這種質樸的願望是人類支持載人航天的根本動力之一。活生生的人而不是冰冷的探測器,能最大限度的激發了國民對航天事業的關注與支持。載人航天有助於提高國家聲望和國民凝聚力,這是任何無人航天項目都無可比擬的。
對於世界其他國家,載人航天是一個國家最好的宣傳舞台。當我們感受美國先進的技術和強大的國力時,阿波羅登月和太空梭是揮之不去的畫面,其中剛剛退役的太空梭更是作為這30年來美國高科技與征服太空的象徵。載人航天領域所取得的進步,是一個國家最重要的軟實力之一。
1969年,美國威爾遜教授作為費米實驗室的創始人,被要求報告實驗室對增強國防的作用。威爾遜回答:「我們的實驗室將給國家帶來榮譽,但不會對國防有任何實際作用。不過我可以肯定一點,建造它可以使這個國家更值得保衛。」對於現在只是為未來積累技術和經驗的載人航天工程來說,再沒有其他語句更能說明它的意義。
中國載人航天工程對新型火箭具有實際推動作用與國際空間站一樣,中國載人航天工程目前所能起到的直接作用也僅僅是為未來積累技術和經驗。但與美、俄、歐等發達國家和地區不同的是,中國載人航天工程對本國航天產業的推動作用要遠遠大於前者。
中國使用長征2號丙/SD火箭為美國銥星公司發射銥星。在整個1990年代,中國航天的最大資金來源是外國衛星發射合同。 載人航天工程幫助中國航天渡過最艱難時期
中國目前的長征2、3、4系列運載火箭的基本技術源於東風5號洲際彈道導彈,包括此次發射神舟九號的長征2F遙九火箭,其火箭發動機還是60年代研製的YF-20發動機的改進型。在改革開放初期,國防建設讓位於經濟建設,缺乏資金投入的中國航天頓時陷入財政上的困境,只能依靠國際衛星發射合同來維持。在這一時期,中國航天困頓到有時因缺乏足夠的資金製造新火箭,只好從戰略導彈部隊調來已服役的東風5號洲際導彈,改裝後發射國外商業衛星。
但到1999年《考克斯報告》出台後,美國開始禁止各國將包含美國技術或零部件的衛星,交由中國長征火箭發射。由於美國衛星技術當時在世界上一枝獨秀,其它國家製造的衛星或多或少都含有美製部件,美國的這一限制等於將中國長征火箭驅逐出國際商業衛星發射市場。從1999年底直至2004年底,除了中巴合作資源衛星外,中國沒有發射過一顆外國衛星。而從1999年底至2003年底,長征火箭共進行了16次發射,其中5次是神舟飛船發射,在2001年乾脆只有神舟二號的一次發射。可見,正是載人航天工程幫助中國航天渡過了最艱難的日子。對一個特定的產業來說,沒有什麼事情比項目斷檔帶來的傷害更嚴重,這方面的反面例子是國產核潛艇。1990年最後一艘091型核潛艇建成後,直至2000年左右,我國才開始093型核潛艇的建造,項目斷檔、專業人才流失直接導致我國新一代核潛艇研製舉步維艱。
中國正在研製的長征5號重型運載火箭三維模擬圖。長征5號、7號等新一代運載火箭採用全新設計的火箭發動機,在正式投入商業發射時需要進行驗證,發射載人航天工程、探月工程中價格較為便宜的航天器可以積累發射次數。 載人航天工程可促進新一代長征火箭的成熟
隨著國產通訊、氣象、光學等實用衛星技術的成熟,中國航天得到了更多經費支持,不再依賴載人航天工程來維持發射次數。而隨著北斗星座建設的展開,長征火箭的發射次數更是呈現了井噴式的增長,去年發射次數更是達到了創紀錄的20多次,僅次於俄羅斯的36次。但目前發達國家的先進商用衛星有越來越重的趨勢,例如歐洲阿斯特里姆公司的新一代重型通訊衛星質量達到了8500千克,我國新一代東方紅5號衛星平台質量也將達到6.5-7噸,現役長征2、3、4號火箭均缺乏將這些重型衛星發射到地球同步軌道的能力。為此,我國展開了新一代長征5號、7號系列運載火箭的研製,以在未來國際衛星發射市場佔有一席之地。
由於長征5號、7號採用全新設計的火箭發動機,在投入正式商業發射時需要進行驗證,載人航天工程、探月工程二、三期工程正好可以為新一代長征火箭積累發射次數。新火箭發射具有較大的風險性,先用於發射造價較為便宜的空間站艙段、貨運飛船、探月衛星在經濟上是更合算的。例如近年中國為委內瑞拉發射的通訊衛星僅委方出資就達到了1.4億美元,美國先進極高頻通訊衛星造價更是高達17億美元。而同一時期,日本HTV貨運飛船的造價僅為1.3億美元,俄羅斯進步貨運飛船更只需約5000萬美元。
對於技術仍較為落後的中國航天來說,載人航天工程並不僅僅是「面子工程」,也不只是為人類未來積累經驗,而是對新一代運載火箭技術發展具有實際推動意義的項目。所以,中國載人航天工程可以有,關鍵在於資金的投入是否適度,以及經費使用上的公開透明。
對於技術仍較為落後的中國航天來說,載人航天工程並不僅僅是「面子工程」,雖然缺乏實際的軍事、科研價值,但卻對國產新一代運載火箭技術發展具有實際的推動意義。同時,載人航天工程也是中國人參與人類太空探索活動的最直接方式。
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