【分享】载人航天仍是新世纪的空间热点活动—胡文瑞

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载人航天仍是新世纪的空间热点活动—胡文瑞   
  
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     作者：胡文瑞
  
    人类的空间活动是阶梯式发展的，它包括许多常规的活动和每个阶段的热点活动。热点活动是空间活动的重点，它集中于一个重大的科技目标、持续相当长的时间和较多的投资，因而对空间科学和技术的发展起着重大的推动作用。由于空间科学、空间应用和空间技术涉及的领域非常广，因此热点活动不可能取代大量常规的空间活动，常规的空间活动在空间科学和技术的发展中仍然起着重要的作用。
  
    1. 20世纪的空间热点活动都是围绕载人航天
  
    从1957年人造地球卫星上天至1989年前苏联解体，人类的空间活动都是由美、苏两个超级大国的 空间竞争所主导。美国空间政策的基石是在空间称霸，保持空间科技的领先地位。前苏联的空间政策也 是将空间活动作为国家的主要战略，力争国际领先。当前苏联航天员加加林于1961年4月首先成功完成环绕地球的太空飞行后，美国朝野震惊，极力寻求新一轮空间竞赛的成就，由此诞生了“阿波罗”计划。
  
    上世纪50年代末至70年代，美、苏两国的空间竞争是围绕着载人登月展开的。1959年1月，前苏联发射了“月球-1”号月球探测器，1959年9月发射的“月球-2”号探测器实现了月球硬着陆，1966年1月发射的“月球-9”号号探测器首次实现了月球软着陆，1970年9月发射的“月球-16”号探测器，首次从月面取回月球岩石样品。1959年5月，美国发射了“先驱者-4”号月球探测器，1964年发射的“徘徊者-6”号探测器实现了月球硬着陆，1967年发射的“勘测者-5”号探测器在月面软着陆。为了实现载人登月，必须发展大推力的运载火箭。美国于20世纪60年代中期研制成功“土星-5”号大推力火箭，为“阿波罗”登月计划的成功提供了保证。1969年7月发射的“阿波罗-11”号飞船首次将美国的航天员送到月球表面并安全返回地球，直至1972年12月“阿波罗-17”号飞船发射成功，先后6次将航天员送到月球，使美国首次在空间竞争中扬眉吐气。“阿波罗”计划耗资254亿美元，相当于现在的3000亿美元，是经费最多的空间计划。在“阿波罗”计划的总结中指出，“阿波罗”计划的意义在于：首先，它达到了政治目的；第二，它实现了工程、技术和组织巨系统的管理；第三，它使人类用一个新观点来看地球；最后，它给国家航空航天局(NASA)和航天界留下了一笔宝贵的财产。20世纪60年代中期，前苏联大推力火箭研制的失败，使探月计划只停留在无人探测上。在这一轮的空间竞争中以前苏联大为失色而告终。
  
    20世纪末期的空间热点活动基本上是围绕空间站计划和航天飞机计划。前苏联致力于发展有人长期照料的空间站。前苏联从1971年4月发射“礼炮- l”号空间站到1976年6月发射“礼炮- 5”号空间站，历经艰辛，遭遇许多失败，但也积累了经验。1977年发射的“礼炮-6”号空间站在空间运行了58个月，1982年发射的“礼炮-7”号空间站在空间运行了更长的时间，标志着前苏联已掌握了空间站的全套技术。1986年发射的“和平”号空间站除生活舱和公用舱外有6个对接口，可扩充4个工作舱并问时与一艘载人飞船和一艘货运飞船对接，形成空间大型复合设施。空间站计划使前苏联在空间生理学和医学。
  
    交会对接等载人空间科技方面处于领先地位。在前苏联实施空间站计划的同时，美国开展了航天飞机计划。航天飞机是一种可重复使用的有翼天地往返运输器。1981年4月，美国“哥伦比亚”号航天飞机进行了首次飞行，然后又制造了4架航天飞机。航天飞机的出现极大地震惊了前苏联的领导层，他们也决定不惜巨资进行研制，1988年11月“暴风雪”号航天飞机首次进行了无人飞行。为了应对前苏联空间站的挑战，1984年美国总统里根倡导欧洲和日本、加拿大等国联合建造“自由”号空间站。该站采用桁架式结构，比“和平”号空间站的复合结构更先进。随着前苏联的解体，冷战时期的空间竞争告一段落。由于俄罗斯加入“自由”号空间站计划，该计划也更名为国际空间站计划。
  
    纵观20世纪人类空间活动的历史，空间的热点活动都是与载人航天紧密联系在一起的。作为一个新兴的空间大国和一个发展中国家，中国也适时地启动了载人航天计划，并成功地完成了飞船起步和航天员首次邀游太空的任务，在人类的载人航天领域中也占有了一席之地。它不仅对中国的航天事业，而且对人类的空间活动都有重要意义。
  
    2.国际空间站计划是当代(至 2016年)的空间热点活动
  
    国际空间站计划已经进行了近10年，原定于2004年建成。根据美国的新空间政策，它将推迟到2010年建成，同时，美国也准备于2017年停止向国际空间站计划拨款。欧洲的“哥伦布”舱和日本的实验舱也分别拟于2006年和2007年(可能会略有推迟)发射，其寿命为10年，大致也将持续到2016年。因此，国际空间站计划前后20年的时间，耗资达1000亿美元左右，成为20世纪末和21世纪初的国际空间热点活动。
  
    今年1月14日，美国总统布什发表了美国空间探索新计划并对国际空间站计划给出了一个时间表，即2010年完成国际空间站的建造，2016年结束国际空间站的使命。美国空间探索新计划提出后，国际空间站的多方管理委员会(Multilateral Control Board)于今年2月12日召开会议，讨论了相关协调事宜。现在不仅要安排国际空间站的组装，也要计划国际空间站的善后，为此，至少有如下两个重要问题需要协调解决：
  
    一是人和货物的天地往返运输。天地往返运输是维持空间站运行的前提。美国的航天飞机将于2005年3月恢复飞行并于2010年全部退役。美国已计划于2014年完成取代航天飞机的新航天运输器——“乘员探索飞船”(Crew Exploration Vehicle)的研制。在航天飞机停飞期间，只能依靠俄罗斯的“联盟”号飞船运人和“进步”号飞船运货。按照计划，欧洲航天局将研制“自动转移飞行器”(Automated Transfer Vehicle，ATV)运货，日本将研制“H-II转移飞船”(H-II Transfer vehicle，HTV)运货。把货物送上国际空间站不会成问题。目前，将大量货物由空间站送回地球主要依靠航天飞机，但当航天飞机于2010年退役后一段时间，就将成为一个问题。此外，新的“乘员探索飞船”也不具备人员救生功能，救生可能还要靠俄罗斯的“联盟”号飞船。
  
    二是国际空间站计划的科学研究任务。国际空间站的主要用途是进行长时间的和有人照料的生命科学和微重力科学实验。美国、欧洲、日本和俄罗斯都为此进行了长期和大量的前期研究，并安排了在国际空间站上进行的协同研究计划。美国总统布什要求调整科学研究计划，将重点转移到与载人行星探测相关的研究领域，这样就从原来相当广泛的科学研究领域集中到空间医学和生理学等较窄的研究领域。这种安排的变化必然会影响到整个国际空间站计划的研究任务及其重点。美国NASA已许诺将完成美国对国际空间站承担的义务，同时保证继续执行现有的全部合作任务。可以预计，由于美国对国际空间站计划科学研究方向的调整，其他各国在国际空间站计划中的科学研究任务及其重点也会做相应的调整。
  
    现在的国际空间站计划很清晰，也更明朗和稳定。对各参加国来讲，将抓紧在2016年以前的时间，利用空间站的宝贵机遇做出更多、更好的成果。近20多年来，以空间站为背景，许多国家投入了大量的资源进行了空间生命科学和微重力科学的研究。预计未来10年在空间站上进行的科学研究与实验会取得一批重大突破。显然，2016年以前只能看成是初步收获期，应该有更多和更重要的项目有待突破。目前国际空间站计划的安排对中国可能是一个机遇。中国的载人航天计划和空间站计划起步较晚，使我们具有后发优势，有条件总结和吸取各国的经验教训。如果在第十二个“五年计划”的中、后期，中国的空间站能发射升空，这将可能是2017年后国际上在太空运行的唯一的空间站，我们有可能在国际空间站应用的研究基础上，取得一批重大的科学和应用研究成果。
  
    3.载人行星探测(和重返月球)将成为下一个空间热点活动
  
    美国总统布什发表的空间探索新计划将下一个热点目标定在载人行星探测上。事实上，近10多年来，许多国家一直在议论国际空间站以后的空间热点活动，倾向性的意见是载人火星探测。美国空间探索新计划的要点是把载人登月作为载人火星探测的前期任务，试图利用月球资源为火星探测提供推进剂或氧气，并试图在月球上建立探索太空的研究试验基地，从而降低今后太空探索的成本。
  
    美国计划于2014年研制成功的“乘员探索飞船”，可以作为地面和空间站之间的运输器，也可以作为月地之间的飞船和探测太阳系其他天体的飞船。美国还计划于2016年利用“乘员探索飞船”将人送上月球，并利用月球的高真空、低重力和强辐射环境进行探测火星的相关研究。在冷战时期，肯尼迪总统提出和执行的“阿波罗”计划获得了美国朝野和民众的热烈支持和响应，极大地振奋了民族精神，也激发了各国人民探测宇宙的激情。但是，布什总统今年提出的“重返月球计划”还没有激起人们像对“阿波罗”计划那样的热情。
  
    2002年，欧洲航天局启动了火星探测的“曙光(Aurora)”计划。计划的目标是2030年载人登陆火星并安全返回，以证明人类在火星上的生存能力，以及探索和扩展科学知识。为此，要研究火星上生存的生命形式，空间辐射对人类生存的影响，空间医学、生理学、。心理学，以及火星土壤、大气、辐射环境等。“曙光”计划还安排了相应的火星探测任务和利用国际空间站进行的前期研究。“曙光”计划并没有提出利用月球进行载人火星探测的预研项目。事实上，载人火星探测也并不一定要利用月球进行预先研究。美国提出空间探索新计划后，欧洲航天局成立了“空间探索政策评估组”，以讨论欧洲空间战略和对美国新计划的响应。
  
    日本一直把月球和火星探测作为主要的空间科学研究方向，并确定由宇宙科学研究所负责。日本于1998年发射了第一个火星探测器——“希望”号(Nozomi)，并将于近期发射利用月震研究月球内部结构的“月球-A”探测器，还计划近1－2年内发射全面探测月球的SELENE卫星，继后发射的SELENE-2卫星将实现月球表面的软着陆。日本的行星探索计划都是无人的科学探测，目前的载人航天任务是参加国际空间站的建造，尚无自主的载人航天计划，因此也没有对美国的空间探索新计划的载人月球探测做出响应。
  
    作为空间强国的俄罗斯拥有大推力的运载火箭和“和平”号空间站的经验，具有进行载人登月的能力，但是航天经费比较有限。俄罗斯航天局宣布，目前还没有载人登月计划。
  
    各国在决策是否参与载人月球探测时，必须认真分析与研究重返月球的目的、作用、经费，以及重返月球计划的自主性。美国重返月球的主要目的并不是为了研究月球科学，也不是全面开发月球资源，而是为载人火星探测进行前期研究。其主要研究项目包括空间辐射和低重力环境对人的影响、人在恶劣环境中的生存能力，以及相关的生存保障设施、利用月球资源开发行星探测所需的推进剂等。当然，许多研究也可以利用国际空间站进行，最大的问题还是经费。美国重返月球的具体内容还没有完全确定，许多估计都表明，实施这项计划需要数百亿至近千亿美元。如此巨额经费对美国这样的超级大国也不 是轻而易举的事，必然会引起国会和民众的争议。参加这项计划需要按份额缴费，对参加国也是一笔不小的预算。美国在各项空间热点活动中都强调其主导作用。在国际空间站计划中，由于美国的技术原因，造成计划的一再延误，也使其他参加国计划延误、经费倍增、无所适从。这也是国际空间站计划的一个教训D，必然会对今后空间热点活动的国际合作产生影响。
  
    4.载人航天的意义
  
    载人航天计划是冷战时期美、苏两个超级大国空间竞争的手段，直至前苏联解体以前，一直是国家的政治任务，也是显示其竞争实力的方式。“阿波罗”计划首先是达到了政治目的，而在计划的决策过程中，并没有重视科学需求。在前苏联的空间站计划中，将大量的舱段用于天文观察和对地观测，而不像后来认识的那样，空间站应主要是进行生命科学和微重力科学研究的空间实验室。
  
    在冷战结束后，民用空间热点活动的立项也和其他项目一样需要进行严格的科学和技术的可行性论证，而不是以政治目的作为决策的主要依据。美国克林顿总统要求 NASA对国际空间站进行重新设计后，NASA也只能从空间站对科学和产业发展的重要性方面进行论述。结果被美国议会小组委员会否决，最后在议会全体会议上仅以一票之差获得通过。目前的国际空间站计划和下一步行星探测计划的主要意义在于其科学上的重要性，可以极大地扩大人类的知识，揭示新的自然规律；同时可以将空间实验的结果转移到地面，为改进人类的生活质量和发展高技术利用。由于空间热点活动的技术含量高、经费投入大、要求空间技术有突破性发展，因此，这些活动不仅能增强人类探测空间的能力，也必然会带动地面许多民用和军用技术的进步。空间热点活动一直是发展科学和技术的重要推动力。
  
    冷战以后的民用空间活动从对抗转为合作，这是大的趋势。空间合作各方可以发挥自身的优势，可以充分利用各种资源，并可以节省经费。美国空间政策的基石是在空间活动中起主导作用，这种政策与互助、互利、协同发展的合作精神是有矛盾的。因此，各国或国家集团必须要根据自己的战略考虑来安排空间活动，不能完全附存于美国。换句话说，国际空间活动必然会存在竞争，这不是冷战时期的大国竞争，但仍然是一种利益竞争。今后的国际空间活动会在大趋势的空间合作和独立的利益竞争之间发展。
  
    5.结束语
  
    回顾40余年的空间活动历史，人类民用空间活动的热点一直是围绕载人航天任务发展的。载人航天是带动空间活动的前沿。空间大国在执行空间热点计划的同时，仍然执行大量的常规空间计划，两者是相辅相成的。
  
    由于载人航天任务比无人航天任务的难度大、费用高，现在不用人操作的任务大都尽量用无人的空间飞行器来完成。美国军方在上世纪80年代就进行了大量研讨，至今尚未提出载人军事空间站计划的明确需求。当然，这并不排除利用国际空间站进行某些具有军事背景的试验研究。
  
    中国作为一个发展中国家，空间活动应该以空间应用为重点，努力提高应用水平，为发展国民经济、提高国防实力和改善人民生活水平服务。近10多年来，中国载人航天实现了飞船起步，完成了航天员安全进入太空和返回地面，这是十分可喜的。中国载人航天的后续任务是继续发展载人航天技术，并在科学研究和应用上取得实质性的进展，这是一项艰巨和繁重的任务。
  
    可以看出，载人航天作为国际空间活动一个接一个的热点，推动着空间事业的发展。在今后相当长一段时间内，国际空间活动的热点仍将围绕着载人航天的新目标而开展。现在，太空旅游已作为载人航天的一项商业项目而初现端倪。随着航天技术的进一步发展，建造空间太阳能电站、开发月球资源、太空移民等新的太空产业将会成为现实。载人航天事业将会为人类的发展做出更大的贡献。
  
    稿件来源：载人航天2004年第4期  

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文章写得不错,顶!