中国的太空雄心 继飞往火星后今年还有何大动作

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50年前,中共在建政21年之后,成功发射了首颗人造地球卫星“东方红一号”;50年后,9月下旬,以“弘扬航天精神,拥抱星辰大海”为主题的2020年中国航天大会召开,中国探月工程副总设计师于登云在大会上表示,预计今年底之前发射嫦娥五号,实现月球区域软着陆及采样返回。

探索外太空是一场具有高度战略意义的竞争,全球已有多个国家出炉了太空战略规划,争夺太空话语权已成为各国战略竞争的重要方面。上世纪80年代初,美国退役陆军中将提出“高边疆”战略,暗示美国应该对地球的外层空间进行新的开拓,从而使得太空领域成为美国新的边疆,著名的“星球大战”计划由此出炉。冷战时期的美、苏两国在太空领域展开过剑拔弩张的竞赛,而随着苏联的解体,今天更让华盛顿警惕的或许是中国的太空计划。

对中国来说,其面向太空的志向已很明显。作为太空竞赛的后来者,中国出发时间晚了数十年,但现在,中国于1970年发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”;2003年实现了第一次载人航天飞行,已是全球第三个实现载人航天的国家;在国际空间站面临“退役阴影”之际,中国空间站建设正稳步推进,出于多种原因,未来太空将极有可能唯有中国空间站。

作为太空竞赛的后来者,中国近年来在多个领域取得了举世瞩目的成就,美国专家们在2016年众议院的一次听证会上,即已讨论了“我们在太空竞赛中输给中国了吗”这一话题,认为美国在该领域有“黯然失色”的风险。

实际上,2020年全球七大激动人心的太空任务中,由中国进行的就有两项。7月23日,中国已成功将其首次火星探测任务“天问一号”探测器送入预定轨道,迈出了中国行星探测第一步,彼次发射任务也成为中国航天走向深空的重要里程碑。而即将于年底发射的嫦娥五号,则是中国迄今为止最为大胆、最具挑战的月球探测任务。

作为富饶的“矿场”、理想的“太空补给站”,月球对人类有着天然的吸引力。2019年7月,美国航天局公布了“阿尔忒弥斯计划”,提出2024年以前再度实现载人登月,且计划让女航天员完成登月,并最终在月球表面建立长期生存基地;2020年7月,俄罗斯航天局提出2021年开启探月计划,计划2027年到2028年间向月球发射载人航天飞船;不甘寂寞的欧洲空间局也出台了“月球采矿”计划……

中国的探月工程分为“探”、“登”、“驻”三大步,简单的三个汉字实际上却是无人探测、载人登月、短期驻扎(建立月球基地)的简称,极具高科技含量。“探”、“登”、“驻”也是实现月球探测最宏观层面的“三步走”,从世界范围来看,美国已走完前两步,苏联/俄罗斯已走完第一步,中国和其他有探月实力的国家正在走第一步。

而第一大步的“探”又可分出“绕”、“落”、“回”三小步,其中“绕”,即实现环绕月球探测,已由嫦娥一号实现;“落”,即实现月面软着陆和自动巡视勘察,业已由嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号完成;“回”,即实现无人采样返回,则将由嫦娥五号、嫦娥六号来实现。

目前,承担运载嫦娥五号升空任务的“神州五号”火箭已运抵海南文昌清澜港,预计11月24日执行发射任务。嫦娥五号的发射之所以特别引人关注,在于其标志着中国探月工程“绕”、“落”、“回”三小步的最后一步即将完成,“探”、“登”、“驻”三大步的第一阶段开始收官,而且它将有望实现中国航天史上的4个“首次”,这对中国航天人而言,将是一次大考。

嫦娥五号有望实现的4个首次🔑🔑

首次在月球表面自动采样,在引力只有地球1/6的月球环境下,中国的着陆器将挑战如何钻孔、铲挖,再顺利将月球样本封装进上升器;

首次从月面起飞,不同于以往从地面固定发射,嫦娥五号将在月面以着陆器为平台发射上升器,挑战导流、散热、控制等新问题;

首次在38万公里外的月球轨道进行无人交会对接,上升器发射到月球轨道,将与轨道器、返回器组成的组合体交会对接,把采集样品转移到返回器后分离,挑战高精准度;

首次带月壤以接近第二宇宙速度返回地球,中国的月球轨道器、返回器组合体带着样品飞向地球,在距地面数千公里时分离,最后返回器回到地球,以往的返回舱都是以第一宇宙速度(7.9公里/秒)返回,嫦娥五号任务将以第二宇宙速度(11.2公里/秒)返回,速度更高、摩擦更大,这对返回器的气动外形、防热材料、姿态控制将是巨大的挑战。

今年底中国将发射的月球着陆器拟在月球最近一侧的西边尝试采集近4.5磅的月岩和土壤。在样本采集完成后,月球探测器的上升级将会返回轨道器,并将返回舱送回地球。该项太空任务一旦成功,也将是自1976年苏联“月球24号”任务以来,全世界首次返回地球的月球样本。

“从人造卫星,到月球和火星,中国在这些领域中正迅速变成太空超级大国”,美国《时代杂志》报道引述美国宇航局(NASA)的前高级顾问凯西•劳里尼(Kathy Laurini)的话说,“他们(中国人)设立战略性,长期性的目标,而且为达到这些目标进行专注的,系统性的努力。”

作为人类最具挑战性以及广泛带动性的高科技领域之一,太空探索为人类社会进步提供了重要动力。基于太空领域的科学技术超越了政治和军事角力,全球的商业、通讯、导航和天气预报系统,以及为提供食物与能源的可靠供应所进行的资源和灾害监测等,都受益于太空科研。

但是,必须承认,太空探索需要巨大的经费支持。从国际经验来看,仅1千克的物质运到国际空间站轨道即要花费四五万美元,1克水约与黄金的价值相当,而人一天所需水量通常在两公斤以上,公开资料显示,国际空间站已经动用了上千亿美元。

现在,中国在民用以及军用太空计划上的支出已远超俄罗斯和日本,仅次于美国。来自美国非盈利太空基金的统计显示,中国每年太空项目的投入高达80亿美元,近年来可能投入更高。对于在2021将迎来自己建党一百周年的中共来说,如何将太空项目的规划设计、管理执行做得更好,以更少的代价来实现科学的追求、技术的追求,保持可持续发展,不可谓不是一项大挑战。

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