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原创  摩天大楼的“挣扎”:高楼崇拜背后的危机

1970-01-01 作者: 查看次数:次
导读

中国航天即将迈向空间站时代

1992年9月21日,中共中央政治局常委扩大会议正式批准了载人航天工程,又称“921工程”。

中国启动载人航天工程时,世界航天大国在载人航天领域已经行进了30年。当时,尽管中国已经掌握大推力火箭和返回式卫星技术,但对于载人航天,几乎要一切从零开始。

经过反复论证,我国确立了载人航天工程“三步走”的发展战略:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人航天工程;第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

截至目前,我国已成功发射十一艘神舟飞船和两艘天宫空间飞行器,圆满完成了前两步任务,即将开展第三步建造空间站的工作。

中国空间站命名为“天宫”,其基本结构包括天和核心舱、问天实验舱I和梦天实验舱Ⅱ,通过交会对接和舱体转位组装构成空间站本体。空间站设计寿命为10年,也可根据需要,对其进行维护维修,进一步延长其使用寿命。空间站额定乘员为3人,乘组轮换期间,空间站内短期最大可容纳6人。

空间站乘员天地往返运输系统由神舟载人飞船和长征二号F火箭共同构成,主要负责航天员乘组和部分物资的往返运输;空间站货物运输系统主要由天舟货运飞船和长征七号火箭共同构成,主要为空间站上行运送航天员生活物资、推进剂、平台维修设备附件及消耗品、载荷设备等补给物资,下行销毁空间站废弃物,并可用于空间站姿态和轨道控制。

此外,共轨飞行的光学舱也是空间站的一部分。光学舱可开展大规模多色测光与无缝光谱巡天,包括深度和极深度巡天观测等,同时光学舱可以与空间站对接,进行在轨维护,实现长期运行。未来,光学舱有望引领我国光学空间天文技术发展,开启空间天文研究的新局面。

根据飞行任务规划,空间站工程分为关键技术验证、建造和运营3个阶段实施。中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍,为完成空间站建造,共规划了12 次飞行任务。在长五B首飞后,将先后发射“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱,进行空间站基本构型的在轨组装建造,也规划了发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船,进行航天员乘组轮换和货物补给。

“未来的11次任务是高密度的发射任务,充满了大量的新技术和新挑战,发射频率和任务复杂性都大幅提升。” 中国载人航天工程总设计师周建平说。这也将是一段非常辉煌的试验历程。11次任务的完成,将意味着中国空间站正式建成。

周建平说,中国的空间站可以进一步扩展,为未来留有发展空间。根据空间科学研究和应用的需要,可以对接更多的舱段,也可以通过在轨维修、在轨技术升级等方式来满足需求。中国空间站的研发,遵循规模适度原则,有利于控制工程的成本,重点突出载人航天的特色,突出发挥人在太空中的作用。

竞争与合作:太空中的“小联合国”

在第二次世界大战中,为纳粹德国效力的冯·布劳恩发明出实用性的火箭。二战结束后,德国的火箭人才分别流落到美国和苏联,由此展开了东西方持续近半个世纪的太空竞赛。

1965年8月,中央专门委员会批准了这一规划。规划里有这样的内容,“1969年、1970年发射第一颗人造卫星,卫星上天后10年要发射载人飞船”。1970年4月27日,深陷“文革”浩劫的中国发射了第一颗人造卫星“东方红”。

由于航天工程几乎涉及当今世界所有的基础科学和理论技术,运载火箭的难题也还没有完全解决,更重要的是,由于当年可以想见的政治混乱与经济困难,“曙光号”飞船的研制工作停滞下来,永远停留在了图纸和档案馆里。

虽然美国总统里根在1983年就提出建设“国际性”空间站的设想,但由于当时冷战方炽,载人航天技术作为高精尖技术的极致,水平最高的美苏两巨头虽有表面上的交流,实质上互相封锁,根本无法实现合作。直到苏联解体后的1993年,美俄才达成联合建立“国际空间站”的意向。

在可以预见的未来里,人类还无法摆脱千万年来形成巩固的国别界限,但由于载人航天高风险、高投入的特殊性质,展望未来的太空移民,必须集合全体人类的力量,才有望走向成功,而国际空间站的发展正是迈出了人类的这一历史性的一大步。

1998年11月20日,俄罗斯“质子-K”火箭将国际空间站的第一个组件——“曙光”号功能货舱送入轨道,从而拉开了国际空间站在轨建设的序幕。如今,国际空间站已经成长为一个长72.8米,高20米,宽(桁架长度)达109米的庞然大物,在轨质量约419.5吨,太阳能电池翼板宽73米,功率84千瓦,压力舱容积约916立方米,相当于一个6个房间的公寓房,或者一架波音747的内部空间大小,可容纳6名航天员常驻工作,其轨道高度为278~460千米,每天可以绕地球运转15.54圈。

迄今为止,已有超过10万人不同程度地参与了国际空间站的建设工作,项目总耗资已超过1200亿美元,空间站每飞行一个小时耗资35万美元。

从2000年11月2日,第一批3名航天员抵达国际空间站开始,除了继续执行空间站的组建任务之外,相关的科研活动也逐渐开始进行。到目前为止,共有来自17个国家的220名航天员在国际空间站工作、生活过,平均每个航天员的在轨时间约6个月,累计进行了1000小时以上的舱外太空活动,完成了超过1500项科研项目。国际空间站上的多个实验舱段可以进行最先进的微重力试验研究,约50%的资源都用于各项科学实验。

由于大部分组件的设计寿命是15年,从1998年底最先入轨的“曙光”号功能货舱开始,国际空间站的各个舱段和组件已经陆续到达了设计寿命,这给宇航员们带来了极大的维修压力。在2015年3月28日召开的新闻发布会上,俄罗斯航天局局长科马洛夫和美国国家航天局局长博尔登共同宣布,美俄双方已经就延长国际空间站使用期限的问题达成一致,同意其继续运行到2024年。

被美国拒之门外,中国自主发展空间站

国际空间站涉及到很多敏感的高新技术,美国愿意与俄罗斯合作,却一直将中国排除在外。神舟九号飞船与天宫一号进行首次对接之后,美国宇航局顾问称之为“一个强有力的政治符号”,标志着中国迅速发展太空的计划已进入到了最新阶段。

全世界已经发射了10个空间站,其中苏联共发射8座,美国发射1座。由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲航天局下属的11个成员国(比利时、法国、德国、意大利、荷兰、英国、丹麦、西班牙、瑞士、挪威、芬兰和瑞典)参与投资建成的国际空间站,是目前唯一在轨运行的空间站。

当国际空间站的所有建设工作接近尾声时,中国的空间站建设计划才刚刚起步。如果能参与国际空间站的合作,不仅可以获得更为先进的太空探索技术,还可以降低太空探索的成本。那么,中国当年为什么没有加入国际空间站计划呢?其实,中国一直在做这方面的努力,却一直没有拿到进入国际空间站的许可证,阻力来自美国。

国际空间站实际上起源于美国著名的“星球大战”计划,其中的一部分是建设美国的“自由”号空间站。苏联解体后,俄罗斯已不再对美国构成昔日那种威胁。老布什执政期间,“星球大战”计划搁浅,“自由”号空间站计划也被压缩,1993年克林顿上台后停止了对空间站的建设。

但是,美国副总统戈尔却对建立空间站计划非常感兴趣。在戈尔的极力主张下,“自由”号空间站的计划设想从一国建造改为多国合作。除了表现国际合作的和谐场面,美国倡导多国合作还有经济方面的考虑。

国际空间站的建设费用超过1000亿美元,其每年的运营费用也超过了900亿美元。如果都由美国来承担这些费用,就会面临比较大的经济压力和国内的政治压力。在这样的背景下,美国就要谋求众多的、并且和它没有太空利益冲突的国家参与到国际空间站的合作之中。

从技术上讲,俄罗斯的作用是不可替代的,国际空间站属于第四代空间站,而前三代空间站均是苏联制造的。俄罗斯具有空间站建设和运行方面大量的人才和丰富经验。美国迫切需要俄罗斯的合作。而俄罗斯又缺少进行太空探索的雄厚资金,就这样,美国和俄罗斯这两个航天大国走到了一起。虽然名义上是国际空间站,但是美国在其中有着绝对的领导地位。

至于加拿大、日本、巴西和欧洲空间局国家之所以能够加入到国际空间站的合作中去,除了政治制度方面的因素以外,这些国家在太空领域并不是美国的强力竞争者,到目前为止,它们还没有独立实施载人航天的能力。而这些国家参与到国际空间站的合作部分可以减轻美国的经济负担。除了美国和俄罗斯以外,其他参与国每年缴纳的“入门费”至少都在1亿美元以上。

国际空间站在1993年完成设计并开始建设。中国要想加入国际空间站与美国等西方发达国家合作,就必须要用自己的航空实力来证明。而20世纪90年代之前,中国的航空技术还是很落后的。应该说,技术落后是中国早期不能参与国际空间站的重要原因。

早在2003年,中国首次载人航天飞行任务“神舟五号”取得圆满成功之后,世界上第二位登上月球的人巴兹·奥尔德林就曾呼吁,美国宇航局应考虑在国际空间站项目上对中国报以欢迎的态度。俄罗斯的航天专家当时也表示,有意邀请中国参加国际空间站的建设,但主导国际空间站项目的美国政府始终没有允许中国加入到国际空间站的建设计划之中。

2010年6月奥巴马政府公布了新的《国家太空政策》,较之四年前布什政府发布的太空政策,新的政策更注重国际合作。不过,美国对中美在太空领域的合作仍持较为保守的立场。白宫科技政策办公室主任柯林伯格在召开的媒体简报会中说,虽然中美在过去一年中就太空技术合作进行过多次讨论,但是目前邀请中国参与国际空间站项目还“为时过早”。

如果说早期没有技术资格参与国际空间站的建设的话,那后来中国成为继美国、俄罗斯之外的世界第三大航天大国之后,美国对中国航天技术的崛起深感忧虑并怀有戒心,为了防止航天技术的扩散,美国一直拒绝中国参与国际空间站计划。

实际上,中国航天事业自诞生以来就一直受到美国等西方国家的技术封锁和遏制。太空竞争本质上是地面竞争的空间化,而且总体上政治和军事诉求的分量更重。2012年度的《美国全球安全利益威胁评估报告》明确指出,“中国的航天项目,包括一些民用项目,提升了中国摧毁或瘫痪潜在对手空间设备的能力;同时,也促进了中国常规军事能力的发展。”

国际空间站的合作不是一般的民用领域,它涉及到很多敏感的高新技术,因此存在政治和军事利益冲突的国家,其合作往往难度比较大。就在神舟九号飞船发射之前不久,英国广播公司(BBC)就报道,美国一架间谍飞机X-37B的运行轨道几乎完全与中国“天宫一号”空间实验室的轨道一致。美国《航天》杂志,猜测X-37B或许被用于密切监视中国现在这个萌芽阶段的太空站。

大国“局气”:中国空间站向世界展现开放态度

进入21世纪,世界各主要航天大国,都将航天视为提升综合国力和国际地位的战略性高技术产业,相继出台了一系列雄心勃勃的航天发展规划、航天政策白皮书或新的太空探索构想。各国航天投入在经历了冷战结束后的10年低迷之后,重新步入快速增长的轨道。预示着新一轮国际太空竞争热潮正在暗中涌动。

与冷战时期美苏太空争霸的不同之处在于:此次不是太空竞赛,而是太空竞争,但其主要战略意图,仍然是大国间综合国力的竞争,具体体现在确保或提升大国地位,增强科技、经济与军事的国际竞争力。

正是“得益”于西方的封锁和遏制,中国的航天事业依靠自己的力量艰难发展,在夹缝中为中国拼出了一个航天大国的地位。今天,中国有了可以发射低、中、高不同轨道的12型运载火箭;有了以墨子、悟空为代表的在轨卫星超过200颗,总量世界第二;还拥有自己独立的空间实验室,凭借自己的一己之力打造出的探月工程……

有一天,当我们依靠自己的努力有机会走到世界科技前列,成为一种别人的现实需求时,我们又会以怎样的姿态去面对那些曾经想要“扼杀”我们的对手呢?在许多西方国家什袭而藏的科技领域,中国都是以开放共享的态度去力促国际合作。

如果目前的国际空间站(1998年建站,由16个国家共同建造和使用,但不包括中国)不延长使用寿命,很可能在2024年退役。这意味着,在未来一段时间内,中国空间站可能是世界上唯一的空间站。

不过,中国并不打算独享空间站资源。2016年3月,中国与联合国签署了利用中国空间站为各国提供实验机会的备忘录。2018年5月,中国载人航天工程办公室与联合国外空司联合发布公告,邀请联合国各成员国参加中国的空间站科学和应用研究计划。中国空间站将为项目申请方提供免费的上行发射和空间站运行机会,以及测控、回收等保障性服务支持,研发经费由项目申请方自行承担。公告发布后,共收到来自27个国家的42份项目建议书。经过一年的评审,共有来自17个国家、23个实体的9个项目成功入选。

“中国把自己定位为外空开发国际合作的先锋”,俄罗斯宇航科学院院士亚历山大·热列兹尼亚科夫就中国有关本国空间站的倡议做出此番评论。他指出,迄今为止还没有一个航天大国邀请联合国所有国家开展航天合作。

亚历山大·热列兹尼亚科夫说:“直接邀请联合国所有国家合作,还是首次。无论是苏联还是后来的俄罗斯,以及美国,虽然都提出过类似建议,但它们都有一些限制以及政治或经济特点。而如此公开,不附加任何前提条件,这的确是第一次。”

中国载人航天工程总设计师周建平说:“君子坦荡荡,我们不能因为过去人家对我们怎么样,我们就用同样的方式对他。探索太空和宇宙是人类共同的事业。中国政府一直秉持和平利用太空、合作开放共赢的宗旨,我们要本着这个原则追求自己的目标。”

(参考资料:王绍,《人类入驻国际空间站15年纪》;钱航,《中国航天即将迈向空间站时代》;王亚男《中国空间站向全球发出合作邀请》;孔繁,《中国为何不参与国际空间站计划?》;广林、星云,《中国自主空间站:回顾、猜想与展望》;尹洁、贾宇帆,《周建平:中国空间站向全世界开放》;刘向、王腾飞,《大国“局气”,中国空间站向世界发出邀请》;余建斌、刘诗瑶,《独家揭秘中国空间站》。)