評估中美航天技術之差距

[薛理泰] (2012-06-29)

 
今年6月24日，“神舟九號”載人飛船航天員以手控方式實現了飛船與空間實驗室“天宮一號”的交會對接。此即神九飛船發射升空的核心任務。同日，中國“蛟龍”號載人深潛器在西太平洋馬里亞納海溝下潛了7000多米，創造了載人深潛的歷史紀錄。據此，今年6月世界見證了中國科技的長足進步。

16日“神九”發射升空，18日即與“天宮一號”在距離地球343公里的近地軌道完成自動交會對接。24日“神九”與“天宮一號”分離，撤離至400米外，接著由航天員劉旺負責操作，飛船再次接近“天宮一號”，完成手動交會對接。

2011年11月，“神舟八號”和“天宮一號”在太空中實現自動交會對接，標誌著中國繼美、俄兩國之後成為第三個掌握空間對接技術的國家。這次“神九”航天員經由手控實現交會對接，主要著眼於應對飛船與地面通訊中斷等緊急情況而採取的措施。若論成功率，手控交會對接比自動交會對接要高，因為航天員在出現故障時可以隨機應變，人腦畢竟比電腦更可靠。

在2008年發射的“神舟七號”（相當程度上也包括“神舟八號”）上，航天員是在“坐飛船”，從發射到返回，都採用自動控制，不需要航天員手動控制。而“神舟九號”則不同，航天員進行人控交會對接時，就是在“開飛船”了。

接下來，在中國研製出大推力運載火箭並驗證其可靠性以後，就掌握了計劃於2020年建成空間站所需的全部技術。近年中國航天技術進展還是相當迅速的。

至於中國與美國在航天技術上的差距，還是相當明顯的。早在1969年，美國已經首次實現人類登陸月球的壯舉，而且是在先進電腦尚未問世，計算機運轉能力相當薄弱的情況下，即已完成登陸月球各項子工程所需的精確運算。

當然，當年美國是以舉國之力，每年花費在航天事業上的經費均佔GDP（國內生產總值）的相當比例，所以取得了突飛猛進的成績。相對而言，中國花費在航天事業上的經費所佔GDP的比例遠較美國為低。再說，目前中國航天界在設計和驗證階段普遍運用電腦技術進行各項計算，在這方面擁有的先進的手段，遠非當年美國航天界所能比擬。

1986年1月，美國搭載挑戰者號航天飛機的火箭才升空就爆炸失事；2003年2月，美國哥倫比亞號航天飛機結束了為期16天的太空任務後返回地球，在著陸前發生意外，航天飛機解體墜毀。航天飛機兩次失事，每次都有七名宇航員死亡。每次失事以後，美國航天計​​劃即告停頓兩年之久。

另外，過去二十年以來，美國調整了戰略目標，花費在航天事業上的經費一直凍結在當年的水準。考慮到每年通脹率約3%，實際上，今日美國每年花費在航天事業上的經費所佔GDP的比例，遠較當年為低。投資力度不足，自然不足以取得亮麗的成績。何況，美國太空總署（NASA）研究人員都已經50多歲了，亟待補充新鮮血液，否則，後勁必然不足。

中美航天技術差距在四個方面

目前中、美兩國在航天技術上的差距主要體現在四個方面：大推力運載火箭、空間站、航天飛機和衛星。就民用航天計劃而言，大推力火箭是中國發展航天技術的瓶頸；論及軍事用途，則中國各種應用衛星的質量和數量遠遜於美國，打一場高技術局部戰爭的能力高下立判。

大推力運載火箭是發展航天技術的基礎，涉及技術和經驗積累的後勁。在當今世界主要航天國家中，中國大推力火箭的運載能力是倒數第二，僅領先於印度。例如，美國登陸月球所使用的土星5號巨型運載火箭的LEO（近地軌道）運載能力達到百噸級(早已退役)。眼前美國主流運載火箭的LEO運載能力為22噸、GTO（同步轉移軌道）運載能力為12噸。目前中國推力最大的長征3號BE運載火箭理論上的LEO運載能力為12噸、GTO運載能力為5.5噸。在長征5號運載火箭服役前，長征3號B火箭仍將是中國發射大型通信衛星的主力。

中國空間站20噸級大型艙段、質量6.5至7噸的東方紅5號大型通信衛星以及探月計劃三期的大型取樣返回月球探測器陸續投入了研製。當前中國如何研製大推力運載火箭，已經成為技術瓶頸了。

目前中國正在研製最大推力的長征5號運載火箭。今夏該火箭120噸級液氧煤油高壓補燃循環發動機研製成功，將為載人航天、月球探測等重大專項任務提供有力保障。該項目2000年9月經國務院批准立項，作為長征5號的動力系統。2006年，長征5號也立項，在主要性能指標上可以與美國大型運載火箭媲美。然而，長征5號尚未研製成功，即使首次試驗發射成功，可靠性尚待多次反複測試，用於載人航天更要排在若干年以後。

大推力火箭的可靠性得以認證確定以後，即可著手建造空間站。至於航天飛機又是一個頗大的工程。在這些工程獲得突破以後，中國就可以實現登陸月球的壯舉了。當然，中國在實施空間站和航天飛機兩個工程期間，還不能出現類似美國航天飛機發生的兩次慘劇，否則，航天事業必然又要推遲數年。

談到多種用途的衛星的研製，重在部件的質量以及敏感器的性能。這兩點是中國衛星欠缺之處，自然需要急起直追。

上述對中、美兩國航天技術發展過程作評估時，還有一個前提，即假定在未來20年中美國航天事業處於停頓狀態。假如美國再次加大發展航天事業的力度，情況又要改觀了。

綜上所述，中、美兩國航天技術仍然存在不小的差距。美國對中國航天技術現況及其今後在軍事上的應用，無須過分擔憂。

作者是斯坦福大學國際安全和合作中心研究員

《聯合早報網》