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天宫一号:太空“中国屋”第一块基石(图)

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天宫一号太空“中国屋”第一块基石

当“天宫一号”发射进入“倒计时”,中国推迟了外界预期的8月31日发射计划,为了万无一失,发射时间延至9月上旬。其主要原因是,半月前升空的“实践十一号04星”未进入预定轨道。

“天宫一号”肩负的任务艰巨。此前,当大连港外的“瓦良格”号占领着几乎所有媒体显要位置之时,航天科技五院负责“天宫一号”交会对接任务的四支试验队已举旗成立近6个月。

“精确交会对接、稳定组合运行、安全撤离返回。”是中国载人航天工程办公室定下的目标。

“天宫一号”是我国首个空间实验室的名称,该目标飞行器成功发射后,我国还将连续发射“神八”、“神九”、“神十”飞船与“天宫一号”交会对接。从而建立第一个中国空间实验室。

如果说“神七”飞船解决了中国在太空“打开房门”的问题,这一次要解决的则是“两道房门”的开关,因为中国在太空不能只有一个“房间”,英国《航天飞行》杂志撰稿人陈蓝这样比喻。

建立太空“中国屋”?

建造较大规模、长期有人照料的空间站,是中国载人航天发展战略的第三步。中国的空间站技术,虽然在上世纪80年代的863计划问世之初,就开始前期探索,但真正正式研制,仍是在载人飞船基础上演变而来。

“天宫一号”就相当于“神舟”飞船放大的一个小型简易空间实验室,以突破交会对接技术为核心任务。由于在轨时间较长,也将承担一些观测等方面的任务。

预计2015年前发射的“天宫”二号和“天宫”三号两个空间实验室,则将重点突破再生式生命保障、航天员中期在轨驻留、货运飞船等关键技术,同时开展一定的科学应用。预计2020年前后发射的中国空间站则将目标定为“突破和掌握近地空间站的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术,并开展较大规模的空间应用”。

中国的这一蓝图,常常与“国际空间站”的未来联系了起来。16国参与的“国际空间站”,堪称“人类航天合作最大成就”,耗资高达1200亿美元。这个“人类最为昂贵的项目”,到2010年才接近完工,其俄罗斯部分要到2015年全面完成,而这已是其最初设计的寿命终点。

美国2009年已考虑不再为“国际空间站”投入资金,因其与重返月球和探测火星等宏大目标存在资金上的矛盾。为了改变“国际空间站”在2016年坠入大气层烧毁的命运,在美国国内多家机构以及俄罗斯、欧洲等合作伙伴的强烈建议下,执掌“国际空间站”命运的多边协调委员会终于决定,将其继续运行到至少2020年,当前美、欧、俄三方都积极探讨以“国际空间站”充当前往月球、火星和小行星等深空探测任务前哨基地。

“国际空间站”取得的科研成果不容忽视,如今已拥有22个可供舱外实验的电源和数据端口,而留给多国科学家一个无法回避的现实,这是一个科研潜力并未得到充分利用,前途多次摇摆不定的平台。

“国际空间站最大的教训仍是缺乏协调。”欧洲航天局局长让·雅克·多尔丹在2011年6月20日指出,美国因本国需要就决定退役航天飞机,而欧洲的ATV和日本的HTV都只是货运飞船,而且没有重返地球的运输能力,“联盟”号飞船又无法将大型货物运回地球。

邀请新的合作伙伴或许成为必然。

2010年2月,多尔丹建议邀请中国、印度和韩国参与“国际空间站”。对此,韩国和印度早就表示了强烈的兴趣,印度强烈希望自己研制中的载人飞船能够有所作为。实际上,作为亚洲唯一“国际空间站”参与国的日本,在已经发射到“国际空间站”的日本HTV2飞船上,搭载了约400克受马来西亚、印尼、泰国、越南等国之托运送的植物种子,日本还决定将其在“国际空间站”上的“希望”号实验舱免费向韩国等亚洲国家开放。

此际,中国自己的空间站计划正逐步成型,其地位正变得越发微妙。以独立掌握载人航天技术而论,中国在该领域开展国际合作的实力无疑超过了所有亚洲国家,但合作却最没有进展。

难怪俄航天局局长佩尔米诺夫猜测:“鉴于中国目前的经济发展,以及他们在空间探索领域的远大抱负,我认为中国可能不会加入国际空间站。”

“有实力, 自然有魅力”

值得注意的是,中国当前独立发展的状态,并非中国拒绝合作,也不是与美国正展开太空竞赛。

陈蓝认为,在太空领域,美国已经习惯了俄罗斯的乏力、欧洲的依赖、日本的自愿配角。中国起步之初,美国在该领域与中国合作的可能性趋近于零,但在自主发展的过程中,中国对国际合作保持着不卑不亢的态度。从中国突破载人航天,又以14亿人民币实现探月初步目标,现在中国“有限,但自主”的太空策略,对时时想着保持世界第一又力不从心、时常目标过大的美国来说,反应显得保守而拘谨。

中国空间技术研究院研究员庞之浩提醒:“中国完全是量力而行,我们计划的空间站只有60吨,3个舱,国际空间站是近400吨,13个舱,‘和平’号也有123吨。不过中国设想中的货运飞船起点较高,一艘的载重是‘进步’号的三倍。”

追求“国际空间站”那样规模的长期存在,并非中国国力可以轻松承担,更别说未来的月球开发和太空移民之类耗资天文数字的工程。

前驻华武官、传统基金会专家拉里·沃策尔建议的合作原则是:“美中太空合作的途径,应该是既不损害军事安全,也不改进中国的商业和军事航天能力。任何技术转让都应有认真的筛选和许可。”在他的设想中,与中国可能的合作只是与医疗和制药等领域相关的基础研究。

早在2004年12月,中国航天局局长孙来燕造访NASA局长奥基夫时,NASA的国际部居然没有会说中文的。2006年4月20日布什总统和胡锦涛主席会晤时,有报道称布什建议“中美双方应在联合探月问题上立即展开谈判”。虽然当年9月NASA局长迈克尔·格里芬首次访华,然而“事后表明,这无非体现了美国在当时的全球登月热潮中对中国的潜力和目标的关注,以双方航天合作的程度,没有下文是自然的。”陈蓝评价道。

随着中国空间站上马,“神舟”飞船出租给一时缺少载人工具的“国际空间站”的想象空间渐渐关闭。一位不愿透露姓名的业内人士估计:“从利益和技术上来看,中美之间的合作还是体现在空间探测领域,载人航天的合作比较困难。当中国完全掌握飞船对接技术时,美、俄也将拥有新的载人航天工具”。

从另一个角度说,太空应该属于全人类,而不是谁领先就谁拥有。这也正是当年“神五”发射成功的新闻发布会上,时任载人航天工程办公室主任的谢名苞就表示“我们愿意与一切愿意同我们在平等互利基础上合作和交流的国家携手共进”的真正用意。

对此,庞之浩有一句精辟的比喻:“有实力,自然有魅力”。

直至2011年,虽然1月19日中美两国领导人的联合声明表示将“深化在航天领域的对话和交流”,但外界看到最明显的进展也只是NASA新局长博尔登参观了格里芬抱怨没看到的酒泉。在中国方面,多位专家对中美之间,以及空间站方面的国际合作前景也拒绝发表任何评论。“这里面其实也没有太多利益博弈,中美合作在技术上完全是可行的,双方的接触也完全是公开的,就是政治上距离太远。”陈蓝说,“倒是德国将有一些科学实验搭载‘神八’上天,这将是中国飞船的首次国际合作。今后欧洲航天员上中国空间站也都是可能的。与中国信心十足地追赶美国不同,欧洲、俄罗斯都不打算在太空领域追求与美国完全平起平坐了。”

另外,“‘天宫’也不大可能成为唯一,美国民营的近地轨道基础设施进展很快。2020年‘国际空间站’退役,中国大空间站上去的时候,可能至少会有一个商业空间站已经在轨。”陈蓝预计。

奥巴马政府最新的太空战略,将美国保持领先的目标又定在了登陆小行星上。2010年5月6日,中国载人航天工程办公室组织的一场载人登月专题研讨会,则将载人登月列为我国载人航天工程 “三步走”战略之后“可供选择的一个重要战略目标”。

值得注意的是,中国的载人空间站具体将做什么,仍集中在太空育种、高级材料制造、人类长期太空停留等美俄已经开展多年的领域。“从登月到探测火星,都仍是科学考察性质的。空间站实现较大规模和经济效益的太空应用,并形成产业还有难度,这正是美国转移方向后着力突破的。”陈蓝认为,“人类在太空到底先做什么好,我觉得其实并没有唯一路径,倒是各国的竞争影响着很多决策。”

“交会对接”, 可不是开门关门

交会对接是“天宫一号”飞向太空的价值所在,它将与今年四季度升空的神八“香吻”。

“交会对接”是举世公认的航天技术瓶颈,国外航天器在空间交会对接过程中就曾失败,如俄罗斯“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站在对接过程中相撞。

关于交会对接的难度,航天科技集团一位不愿公开姓名的技术人员介绍说:“美国1960年代在世界上率先突破这项技术的‘双子座’计划和1970年代‘阿波罗’登月计划的对接,用的是当时的设备人工操作完成,前苏联的无人对接也是同一时期的技术,所以这并非高不可攀,但航天器的交会对接一旦出现故障,往往使整个任务以失败告终,甚至危及安全,从这个意义上,必须把一切想不到的都预先想到,所以会有如履薄冰之感。”据统计,在1960~1990年间,前苏联载人航天飞行影响任务的33次重大故障中,交会对接故障占到24.2%。

早在1971年的“阿波罗14号”登月任务中,正常情况下只需25分钟的指令舱与登月舱对接花了近两个小时,接连尝试5次均告失败。

航天员阿兰·谢泼德向地面提议,由他出舱,用手拉出对接通道中的探头。这个想法很快被否定,在狭窄的对接通道中,穿着航天服的航天员行动和视觉都将大受限制,一旦手套被利物划破,死亡将无可挽回。幸而第6次尝试获得成功。

“同整个载人航天技术一样,中国的交会对接技术也享有后发优势,起点相对较高,但独立自主的条件下,需要配套的技术也相当复杂。”陈蓝说,“特别是中国要在没有经验的条件下,用尽可能少的发射次数掌握技术。”

迄今为止,之所以只有美、俄两国“掌握完整的交会对接技术”,是有两国共计三百多次的实践经验这笔重要财富。欧洲和日本分别在2008年和2009年就用ATV和HTV货运飞船与“国际空间站”对接成功,但都直接得到了美、俄帮助。ATV采用“进步”号货运飞船的对接机构,HTV的相关技术从1997年就开始研究,但最后的对接仍通过“国际空间站”的机械臂将其捕获来完成。

即使如此,与“国际空间站”的对接中,故障仍偶有发生,2010年7月2日和10月31日,两艘“进步”M货运飞船都首次自动对接失败,不得不改为手动。美国的DART卫星,2005年甚至对目标卫星一头撞了上去。

韩国《朝鲜日报》报道,宇宙空间站距离地球表面约300公里,以每秒8公里的速度绕地球运行,其速度为枪弹的10倍。宇宙飞船需要找到国际空间站,并以相同的高度及速度飞行,若两者处于相对静止状态时,将飞船连接口与空间站对接。一个很小的误差,也会让飞船抛向离空间站很远的地方。

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