第十期:火星,2030_ 網易探索

火星,2030美國一直宣稱要著手登陸火星,甚至火星宇航服都在設計中了,時間大概在2030年之後。此時,中國的國力和科技實力若是允許,可能也會考慮載人登陸火星,和美國形成競爭。如果不是競爭,那一定是合作夥伴。由於航天花費較大,且未來可能持續和平發展的大主題,航天列強之間合作會是比較划算的選擇,也是必然的選擇。中國未來太空計劃的獨立性相對其他國家將會較強,在2030年前逐步獨立實現載人登月。預估主要航天國家2030年前航天成就

數據說明: 對於尚未發生之事,我們無法用確切數據來比較各國在航天計划上的異同。但從上表可以看出,中國未來太空計劃的自主性較強,在2030年之前將逐步獨立實現載人登月。而與之相對的則是國際間更緊密的合作,日本、歐洲參與美國載人登火星行動的計劃。預計發展速度:

2013年的太空競爭焦點也許會落在火星上。

在阿波羅登月成功後的1970年代,樂觀的美國人相信至遲到1995年人類就會登上火星。以對技術的精準預言著稱的阿瑟-克拉克曾預測美蘇宇航員會在2010年聯合探測木星系統(為保險起見,他把這個預言包裝在科幻小說《2010太空漫遊》中)。遺憾的是這些偉大的預言都落空了。說遺憾,是由於上述預言涉及的技術在當時並非無法實現,而是預算無法落實。或者說,政治風向變了,沒有政府願意為這些耗資巨億的大項目買單。

從蘇美開始在人造衛星領域展開較量以來,冷戰時期的航天活動多少都有些政治色彩。隨著意識形態對抗的減弱,航天成就不再是大國博弈的重要籌碼。從前,只有超級大國才有能力把人送出100千米高的卡門線(太空的下邊界)並安全返回,現在這一禁囿不但被新興強國窺測,還成為私營企業的淘金樂園。

中國:彌補深空探測劣勢

當航天員楊利偉飛上天太空、嫦娥2號邁出深空探測第二步,當美國人的探測器飛出太陽系,當日本的小行星探測器破天荒採樣返回地球,當印度、韓國總以中國為太空對手……中國未來的太空計劃已經揚帆航行在宇宙中,除了往前加速,沒有別的選擇。

中國大概會很重視三個領域:鞏固載人航天陣地、加強深空探測、積極進行國際太空合作。

中國未來空間站與載人航天器對接的效果圖。

中國未來空間站建設示意圖。

在未來十年內,中國有可能將第一位女航天員送上太空。

首先,中國載人航天非常成功。此後10年-20年,中國絕不會放棄載人航天,肯定會加大力度。可以清晰知道的是2011年中國就會發射試驗性空間站,通過幾次發射,掌握對接技術、長期太空居住技術,實現第一位女航天員飛上太空。同時,也可能嘗試6座的飛船。

當然,有鑒於美國倡導的國際空間站問題叢生,建設必要性、進度屢受質疑,且美國也坦承自己在國際空間站上犯了戰略錯誤。空間站這種在科幻小說中很好玩的航天器,未必適合人類10年-20年間使用。中國的空間站可能不會建設使用時間超長的永久空間站,畢竟得不償失。很有可能經過談判,美國等國最終邀請中國參與國際空間站。

火星是太陽系最適合人類移民的星球。

國外航天專業雜誌設想的幾種中國空天飛行器方案想像圖,有空天飛機方案(左1、2),也有基於長征-5號重型運載火箭的准空天飛機方案(左3、4),圖中最右的是作為對比的長征-2F火箭和神舟飛船。

長時間駐留太空難題解決後,中國「嫦娥」探月三期工程估計實施完畢,有可能會根據當時的情況,選擇登陸月球。這個時間可能在2025年左右。同時,美國一直宣稱要著手登陸火星,甚至火星宇航服都在設計中了,時間大概在2030年之後。此時,中國的國力和科技實力若是允許,可能也會考慮載人登陸火星。可能會和美國形成競爭。如果不是競爭,那一定是合作夥伴。

其實,載人登陸火星指標意義大於實際科學意義。人類肯定在登陸火星前就能取回火星很多地方的樣本,美國在這一塊已經輕車熟路。

未來10年,中國人一定會開展獨立的火星探測。現在中國已經和俄羅斯合作,將研製的「螢火一號」火星探測器,和俄羅斯的「福布斯」號,一起送上火星。隨著,中國深空測控技術的日臻完善,火星這顆太陽系中最適合地球人移民的星球,一定會引起中國人的關注。嫦娥1號撞月前,已經有人提出讓嫦娥1號飛赴火星的嘗試性想法了。

在日本的壓力下,除了火星探測,中國肯定也將開展太陽、小行星、彗星其他大行星等天體的探測研究。2006年9月,在中國科協年會空間技術開發與應用分會場上,有專家透露,我國已將目光瞄準更遠的深層太空,將發展類似美國「深度撞擊」的技術,計劃在未來研製小行星撞擊器。當時,航天的有關專家告訴媒體,我國也計劃探測小行星或彗星,「不過,我們可能不單是撞擊,撞擊本身意義並不大,我們要做的是撞擊或者直接在小行星表面登陸。」這將是技術難度和投入均高於「嫦娥」工程又一項航天工程。

由於航天花費較大,且未來可能持續和平發展的大主題,航天列強之間合作會是比較划算的選擇,也是必然的選擇。當然,合作必須有基礎,談判必須有籌碼。隨著改革開放的進一步加強,未來20年,中國可能會積极參与航天領域的國際合作,以延續優勢、彌補弱勢、減少資金投入。

載人航天:不再以月球為唯一目標

2030年之前的太空探索格局將延續2010年的模式,即國際合作與各國單打獨鬥並存,國家仍是主導力量。具體而言,投資巨大經濟效益不明顯的大科學項目將以國際合作為主。戰略高技術、涉及有限資源的航天項目仍以各國獨立開發為主。以營利為目的的私營企業在二十年內不會成為這個領域的主導力量,它們只是為形形色色太空探測項目提供軟硬體設備及服務。

2008年2月,美國天文學家、宇航員和前NASA官員在斯坦福大學舉行會議,討論了修改太空探索遠景計劃(小布希2004年提出)的可行性。與會者認為,有可能將載人火星探索日程提前。新計劃將重點突出載人小行星飛行,有可能先將宇航員送上火衛一和火衛二,以及距地球100萬英里的拉格朗日點。

近幾年來,無人小天體探測取得了不少進展。在美國「深度撞擊」號撞擊「坦普爾1號」彗星(2005年7月)四個月後,日本的小行星探測器「隼鳥」號攜帶的微型探測器「智慧女神」成功登陸小行星「絲川」並取得了岩石樣本,2010年6月,攜帶樣本的著陸艙安全返回地球。這是人類的探測器首次往返於地球和月球之外的天體。

未來人類探測火星想像圖:火星將成為未來航天探測的重點對象。

美國曆來對火星很感興趣,甚至登陸火星的宇航服也已經在設計中。

新研發的「戰神」系列火箭(右1、2、3)是未來美國前往更遙遠深空的基礎。

火星將會是未來航天探測的重點。2008年初,時任NASA局長的邁克爾·格里芬接受《航空周刊與太空技術》採訪時提出了美國和歐洲面臨的登月還是登火星的問題。他承認:「美國科學界多傾向於火星而非月球。但對月球的興趣是出於各種目標的驅動,不僅僅是科學家提出的目標……儘管科學目標確實是整個計劃的重要組成部分。」兩年後,奧巴馬在參觀肯尼迪航天中心時發表了美國的太空探索新計劃,取消2004年頒布、致力於重返月球的「星座計劃」。奧巴馬「期待」:到2025年,美國能對太陽系進行深入探索;到2030年代中期,美國具有運送宇航員平安往返火星軌道的能力。

這項計劃的實施取決於美國經濟復甦的程度,載人往返火星軌道可能要花費上千億美元。而且,奧巴馬政府可以否定四年前小布希政府的「新太空計劃」,未來的美國政府同樣可以修訂這個計劃。

目前,中國參與的火星探測與預研活動包括「螢火一號」和「火星-500」長時間生存實驗。這兩個項目都與俄羅斯合作。遺憾的是蘇聯/俄羅斯從未成功探測過那顆紅色星球。美國的航天器也多次在火星折戟沉沙。無人探測尚且如此,載人登陸火星風險可想而知。除非有重大事件推動,各國不太可能快速載人登陸火星計劃。

國際合作是未來太空計劃主流

2003年發射升空的斯皮策太空望遠鏡。

另外,太空望遠鏡曾經帶給了我們更廣闊、深邃的視野,但這方面可能不會有激動人心的新變化,但可能有激動人心的發現。詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將於2014年發射,以取代逐漸老化的哈勃太空望遠鏡。「哈勃」將於2020年退役,並在地面控制下墜落於太平洋。

天文望遠鏡獲得的科學數據除了投資方擁有優先使用權外,最後都將由全人類共享。這些數據中仍有可能蘊藏著潛在的科學發現。這也是不少財力緊張的國家不打算髮展太空望遠鏡的原因之一。

印度月船1一號攜帶的美國宇航局的Mini-SAR雷達,最近在月球北極發現40多個含有水冰的隕石坑。

而在深空探測領域,國際合作在未來會是主流,合作也往往在友好國家之間進行。例如:日本宇宙航空研究開發機構將與歐洲航天局共同實施水星探測計劃,這一計劃的目標是在2013年發射水星探測器。

英國與美國的科學家們將於2012年以後聯合進行月球探測任務,該任務使用類似火箭的鑽探器進入月表,會有3-4個探測器與科學儀器一起發射並鑽入月表。

在深空探測領域,國際合作會是主流,合作也往往在友好國家之間進行。例如:日本宇宙航空研究開發機構將與歐洲航天局共同實施水星探測計劃,這一計劃的目標是在2013年發射水星探測器。

俄羅斯將幫助印度實施「月球航行」2任務。「月球航行」2任務包括一個繞月探測器、一個著陸器和一個月表漫遊器。著陸器來自俄羅斯,漫遊器將由俄羅斯和印度聯合研製,探測器上大多數科學儀器由印度研製。

韓國首顆人造衛星「羅老號」發射失敗,曾歸咎於俄羅斯的火箭發動機。本著不將雞蛋放在一個籃子里的原則,韓國教育科學技術部也曾與NASA簽署未來航天合作意向書,希望通過在太空探測、載人航天等領域的合作,發展兩國利益。未來也會有更多的航天新秀國家產生,加入航天大國的航天計劃中。

私人航天:到外太空兜一圈

此前,所有國家的航天計劃都是以國家意志推行的,但隨著航天技術的普及,越來越多的私營航天機構也慢慢具備了獨自開展航天的能力。隨著,利益的牽引,他們可能將在未來10年-20年間扮演重要角色。

私營航天機構的「太空船」維珍銀河2號已經完成試飛。

XCOR航空宇宙公司設計的「山貓」號太空飛機飛行示意圖。

計劃在太空建造的第一家旅館——「銀河套房」(Galactic Suite)有望在十年內正式營業。

以維珍銀河為代表的太空旅遊公司力圖讓現世更有意義。他們相信總有一天「人一生要去的100個地方」里會包含近地軌道乃至月球。雖然初期20萬美元的亞軌道飛行船票價格不菲,但目前仍吸引了成百上千人交納定金。畢竟比起3000萬美元的國際空間站旅行來說,這個要現實得多。如果把在國際空間站逗留一周比作攀登珠穆朗瑪峰之旅,那麼亞軌道飛行充其量也就是到玉龍雪山玩一趟。二者的差別在於高度和象徵意義,但本質都是雪山。

在微重力和人工白晝條件下,療養、娛樂都將變得與地面有天壤之別。甚至僅僅是為了在漂浮狀態下俯瞰藍色地球和遠眺漆黑太空,都會激起消費者的體驗慾望。

隨著提供太空旅遊服務的航天企業增加、市場擴大、成本降低,到2030年,很可能花上1000美元就可以進行亞軌道之旅,花20萬美元就能到運行在400千米高的原國際空間站(那時它早已報廢墜毀了)軌道上的太空旅館住上一周。但萬一出現安全事故,這個由富人消費支撐起來的行業有可能遭受滅頂之災。

私人航天的另一個增長點可能屬於太空殯葬。人人都渴望「不朽」,無論是聲名還是肉體、精神。構成人體的化學元素來自遠古的超新星爆發。從這個意義上說,我們來自太空,最後也將回歸於太空。太空殯葬提供了這樣的可能性,通過小型火箭把客戶的骨灰、DNA、個人數據光碟裝在「漂流瓶」射入太空。保持軌道高度還要額外收費,沒有客戶希望花了大價錢後骨灰瓶又在地球重力和稀薄大氣阻力的作用下重返大氣層。因為軌道資源有限,這項服務將變得越來越昂貴。與地球位置相對不變的拉格朗地點將是最貴的太空墓園。

結語

首先,中國載人航天非常成功。此後10年-20年,中國絕不會放棄載人航天,肯定會加大力度,幾年內甚至可能實現第一位女航天員飛上太空。同時,也可能嘗試6座的飛船。另外,在日本的壓力下,除了火星探測,中國肯定也將開展太陽、小行星、彗星其他大行星等天體的探測研究。

而美國一直宣稱要著手登陸火星,甚至火星宇航服都在設計中了,時間大概在2030年之後。此時,中國的國力和科技實力若是允許,可能也會考慮載人登陸火星,和美國形成競爭。如果不是競爭,那一定是合作夥伴。由於航天花費較大,且未來可能持續和平發展的大主題,航天列強之間合作會是比較划算的選擇,也是必然的選擇。

預計發展速度: (文/趙洋)

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