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俄羅斯火箭技術：基礎雄厚，但已日暮西山：日本火箭技術：以民掩軍，側重國防：美國的航天模式有什麼特別之處？載人登月流程和嫦娥五號一樣嗎？中國什麼時候可以載人登月？發展航天技術對日常生活有什麼影響？月球探測有什麼重大的科學意義？
本文為嫦娥五號發射直播系列之三，
系列之一、二見
《推遲發射三年，嫦娥五號究竟經歷了什麼？| 科技袁人》
《中國取回的月壤會和哪些國家分享？美國表示，已在線等 ｜ 科技袁人》
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西瓜視頻：
https://www.ixigua.com/6904928491846926859
本視頻發布於2020年12月13日，播放量已超八百萬
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袁嵐峰：跟其他的國家相比，中國的探月技術發展到什麼水平？這個所謂其他的國家指的是哪些國家？其實也就是美國、蘇聯，然後歐洲整體的那些歐空局，然後還有日本的，還有印度的。跟這些國家相比，中國探月技術是什麼水平？
吳京平：我們第一梯隊講的是美國跟俄國；然後第二梯隊，歐空局、日本、我們還有印度，我們算是第二梯隊領頭羊了，也算是不錯了。印度人好像去月球繞了幾圈吧，他們肯定沒有落下去嘛，對吧！
袁：不，印度落下去了，去年印度去落了。只不過它這個落的軟著陸變成硬著陸了，它一頭撞上去了。
吳：撞上去也算是下去了，確實是落了。
周炳紅：我可以重點講一下俄羅斯。俄羅斯他是因為前蘇聯時期，他這個火箭技術基礎很雄厚，到現在為止總的發射次數應該最多的還是俄羅斯和前蘇聯。他們發射了好幾千次，大概接近3千次，我們現在也就發射了350多次，也就是說他火箭發射次數比我們大一個量級，所以他是基礎雄厚。
吳：那是他當年他那個偵查衛星的壽命太短，他不得不一個星期打上去一顆。
袁：當然這個也有一種對比。就是說這個在二戰的時候，像美國和日本這樣的國家他造100多艘航空母艦，跟現在一比那不嚇死人了。現在航空母艦要造100艘？但當年那個航空母艦跟現在的航空母艦這個技術水平當然不能比了。但是，不管怎麼說，可見原來蘇聯人俄羅斯人確實是對這個（航天）是下了大力氣，花了大力氣的。
吳：蘇聯的第一代的返回式偵察衛星用的就是那個東方號飛船，只是不載人的，它直接掉下來，就把膠捲帶回來。美國人還費勁巴拉地把那個膠捲扔下來，還得在空中接著。結果人家蘇聯人直接簡單粗暴，那個衛星直接回來不就完了嗎，那代價多大啊！
周：所以我們總結一下這個俄羅斯的火箭技術就叫做基礎雄厚，但是已經日暮西山。他們很多專家，因為他們整個俄羅斯的這個經濟水平現在基本上跟我們整個廣東省差不多了，只相當於我們一個省，他根本沒有錢去投入。他們那個專家來跟我們中國的科學家合作很有意思，我們有時候，你給他買一身好一點的西裝，一兩千塊錢的西裝他會很高興，這是第一點。第二點，他會給你留下一句話，他說，下次你不要買這個西裝，你把它折換成現金給他帶回去。
袁：我覺得這個建議不錯。
周：就是很麻煩的一件事情，就是他的經濟投入，科學家的收入實在是太少了。具體多少我忘了，但是這個我記得這個故事，我們同事跟我們說的。
吳：他們大批的人往美國跑。
袁：這是非常令人遺憾的一件事情，我也聽過一個同事說他跟俄羅斯有很多合作，去過那兒好多次。我問過他，說俄羅斯那邊科學怎麼樣？他說主要的問題就是人才流失太嚴重。就是你去那兒發現大部分都是頭髮花白的，都是老年人，然後有一些年輕人，這些年輕人對科學是真愛了，他不能維持這個工作。但是他們為了維持在這個科學事業工作他必須在外面打好幾份工，才能夠維持一個生活。像這樣那你怎麼搞？你不但是靠愛發電，你還得到外面發了電然後供應到這邊來，這個日子怎麼搞得下去呢？所以這真是讓人為俄羅斯的科學非常的擔心。
周：然後日本，我昨天剛好也是參加一個論壇，咱們國家的應該說是現在的最著名的火箭專家龍樂豪院士他做了一個報告，我聽到幾點，是關於日本的，他說日本叫「以民掩軍」，他們的火箭是。
袁：你說是「掩護」的「掩」是吧？
周：對！以民掩軍、側重國防，他們的火箭技術發展。我覺得他這個概括也是很到位的。他們那個固體飛彈，固體運載火箭，用來發射衛星根本沒有什麼價值，他就是為了發射，發展固體飛彈技術。比如他們發展了兩款，一款大一點的固體運載火箭，一款小一點。他們是真的是以民掩軍，日本有點……
吳：但是當年美國人給他們下了一個套。是這樣的，當然咱們中國不是要發射第一顆衛星嘛！
日本人感覺到了什麼，就弄個探空火箭發了一個比土豆大不了多少的東西，發上去了，然後號稱叫亞洲第一顆人造衛星。他們就是這麼幹的。結果後來美國人一看，哇，不對啊！你居然敢用探空火箭往上發東西，那不能讓你走這條路！後來美國人適當轉移了一部分氫氧火箭發動機的技術給日本，然後日本就奔著氫氧火箭發動機這路數去了。但是氫氧火箭發動機是根本不可能作為戰略飛彈來使用的。所以美國人當時就是下了這種套的。
袁：不過日本人雖然煞費苦心，但是無論如何五常都在盯著他呢！不可能讓他真的具有這種戰略能力的。
吳：但是你也得看出美國人的那種心思，比如說當時鼓搗印度你去搞鈽元素做核彈，你不要搞鈾元素，鈽元素很容易的，你提取起來比鈾方便多了！把印度人坑得七葷八素的。
周：講到這個我覺得美國的火箭技術確實他們在做很多前瞻性的研究，包括他們確實是在扎紮實實地為載人登陸火星做很多技術儲備研發，這個我們國家可能相對來說，這個從公開報導來看我們做得很薄弱的一個地方。他們這個載人登陸火星現在三種途徑都在推進：第一個就是傳統的推進劑補加的方式，像SpaceX他就在推進這個事情載人登陸火星；那麼第二個方式就是核火箭技術，他們也是最近每年都投了很多錢在地面開發核火箭技術；還有一個就是電火箭，電火箭其實比核火箭還更成熟一些，他們正在運用電火箭將來可以做月球跟火星之間的往返運輸，用這個電火箭。
所以美國人他們確實是投入是非常的大，包括他們上一期那個重返月球，那個花掉的錢其實就是上千億美元，合人民幣就是上萬億人民幣。其實他們最後也就是說直接的這個工程的成果是沒看到，但是儲備了很多關鍵的技術，這些技術又用到下一期的現在的這個叫Artemis阿特彌斯計劃繼承到這裡面，但是他的工程的錢是扎紮實實得已經花掉了，培養了很多人才，這也是SpaceX能夠快速地崛起的一個原因。就是他們砸的錢實在是太多了，就是比我們多得多的，光重返月球計劃就多了將近1萬億人民幣的投入。
吳：我感覺他們美國人不管是NASA也好，還是他們國防部高級研究計劃局就是DARPA他們這個模式是挺有意思的。他們是國家當做一個教練員和裁判員然後發訂單、發包，我有一個任務交給你私營公司，私營公司去把它研究出來，然後國家還可以有一些調配，比如說NASA的一些研究中心還會研究一系列的技術。包括像土星5號第一級完全就是土星5號它也是做了大量的發包嘛。就是說你第二級火箭我給哪個公司，我登月艙給哪個公司，然後一級一級地發包發下去。這個時候就等於他這個教練員兼裁判員帶出了一支隊伍，帶出了一支私營公司組成的隊伍，然後這些私營公司拿到這些技術以後，他們這些技術會擴散，會向各個方面擴散。然後呢，因為私營公司之間他肯定是有人員流動的、有技術轉讓的等等一系列的這種手段，所以很快，那麼出現馬斯克這種人他各種資金流、人流還有技術就會往他那兒跑。他只要提出一個很大的夢想就會吸引到很多人。
他們這個機制還是很有意思的。如果，你想吧，像尿不溼這種東西因為最早就是航天技術嘛，如果說它出現在蘇聯的話那會出現什麼樣的情況？出現在蘇聯的話肯定是某個研究所研究出來以後跟太空人用了，然後就鎖進保險箱了，這個是不可能有商業應用的。但是在美國就不一樣，它航天研究的所有技術很快就會擴散出去，然後儲備大量的人，然後再迭代，然後這些技術都在民用上面發展又會促進到軍用方面和國家這種高科技方面的發展，這個是挺有意思的一個循環機制。NASA自己是沒有廠的，他一天到晚就是發訂單、發包，然後我給你方案，我提個要求，然後你給我能不能把它做出來。我出個卷子讓你去考，你考出來了你這個公司就上一個檔次，就這個意思。
袁：然後下一個問題是說什麼時候去載人登月啊？
吳：理論上應該是差不多的，因為當年阿波羅就是按照這個路子走了一遍嘛。目前看來這個是最合適的一個方法，對我們來講各方面都比較平衡，花的能量不太多，然後技術上也不是特別難，而且這個效果也很好。就是阿波羅因為它實實在在走了一遍，所以按照他們那個路數去應該是效益比較好。當然也可能有點其他什麼方法，也是有可能的，主要還是看落點，如果落在月球的背面的話可能還會有點麻煩，但相信差得不太大。
周：它這一次實驗的話為這個將來我們載人登月其實有好多技術都做了一個鋪墊。就是它那個樣品返回艙，咱們現在這個其實是有好幾百公斤重的，應該說是，我看網上說是有300多公斤重，其實跟我們，有一米多高呢！其實它帶回來2公斤樣品，但是它自己幾百公斤重，這個將來再放大一點就可以作為載人飛船，實際上它已經在研製了，也就是說它將來測的這個參數和這個工作模式都為我們後面載人飛船、載人登月工程，其實整個的關鍵的技術是相同的。所以它能取得一部分初步的這個參數為後面這個，所以它這個技術，現在嫦娥五號的這些技術會有很好的繼承性和可擴展性，可能擴展到載人登月上。
袁：後面那個問題，什麼時候載人登月？這個問題方便回答嗎？
周：什麼時候載人登月，我們可以先說一下美國的載人登月，美國的載人登月現在預計的目標是2024年。如果按美國的這個登月流程，或者我們中國來做的話，我們第一步應該會做載人環月。也是跟這個探測月球一樣，我們先環著月球飛，然後呢再來載人登月。那麼很有可能是他們在載人登月的時候，如果他們再推遲幾年，那麼到時候我們就可能是我們也開始做載人環月了。就是比他們落後個三年、五年。如果他們推一下那就可能時間上我們猜測，這個應該是很有可能是這樣一個結果。
當然具體的要看載人工程的這個立項情況，現在是我們國家沒有正式立項，但是隨著這個新聞的披露：我們的大發動機什麼都開始研製了480噸的液氧煤油發動機以及200噸的氫氧能源發動機都開始在做一些早期的試車，它的渦輪泵，就是冷試車都開始基本上完成了，就差我估計過兩年可能就會聽到這個點火的消息。那點火以後，一般來說發動機只要成功了就具備了載人工程的立項的條件，就是我們說的是叫什麼，叫動力先行，就是你火箭要立項這個動力，就是主要的這個發動機要先行。如果發動機點火熱點火成功試車基本上就具備了這個立項的。
袁：周老師說到的這個火箭，我想它應該叫做長徵九號。現在的長徵五號它是不足以把人送到月球上去的，它可以從月球採樣回來，但是人是去不了的，人太重了。所以未來的是我們要造一個叫做長徵九號的東西，它的這個運載能力是跟當年的土星五號是相當的，或者原來蘇聯的能源號，這種量級的火箭才能夠把人送到月球去。美國五十年前就證明了載人登月的可行性，那我們為什麼不直接開啟登月技術呢？
周：我們為什麼不直接開啟這個問題，就是說他應該指的是載人登月技術，對吧？
那麼載人登月技術，它最關鍵的幾個就是它沒有科學和經濟價值，它主要是一個政治價值，就是誰先上的問題，所以它耗資又這麼巨大，可能需要合現在的人民幣幾千億甚至上萬億的人民幣，這麼大一個規模，所以在沒有迫切需求的情況下就不會輕易地立項的。我們重型加速器，那個超級加速器也就是幾百個億、一千個億吧，也是很難啟動的。這個袁老師講講吧。
袁：關於大型對撞機的這個問題我還做過幾次節目來解釋這個問題，那是我們中國科學院高能物理研究所他們提出來一個設想，它是分為兩期，第一期叫做CEPC，環形的電子和正電子，就是正負電子對撞機，這個的預算是400億人民幣。如果在這一步走得比較好得到一些比較有趣的新現象，下一步就把原來那個CPEC拆了再把它重新再建成另外一個質子對撞機，然後那個能量變得更高，那個的造價就有一千億人民幣了。所以這兩個加起來總共是一千四百億。你覺得這個數字很大嗎？這個數字已經讓很多人在那兒叫苦不迭了，很多人一聽就覺得這麼貴了，肯定不能建嘛！可是我們要去登月的話花費比這個又要高一個量級，花一萬億人民幣這樣的量級去登一次月，所以你想好了你真的要去登月嗎？你如果真有一萬億人民幣你是去登月呢？還是去造一艘航空母艦再說呢？
吳：登月是消耗品，它一次火箭一次性地打掉了，然後你那個對撞機起碼好歹還在地上還可以有很多很多用途啊。
周：也就是說這個登月，載人登月這個火箭它是耗資又巨大，它的需求又沒有持續性。所以說像美國阿波羅它那個火箭後面也沒有生產、沒用了，他花了幾千億人民幣最後又發展其他工程，很多技術其實，他那個發動機技術就沒有繼承下來。現在又開發了新的發動機，所以他就不可持續的。我們長徵5號火箭能夠做很多很多的事就不如先發展長徵五號，不用直接去載人登月了。
袁：在這個月球探測技術的發展過程中對於其他領域的技術產生了哪些積極影響？這個其實是一個標準問題，這就是每當我們想宣傳航天對人類的好處的時候就會來專門講一個，如果我不是一個託兒的話他肯定不會提這種問題的。實際上我們日常生活中有很多很多的技術都不會意識到它那個起源是來自於航天，比方說尿不溼是吧，好像還有方便麵，反正有好多東西，這個都是為了當初載人登月的時候發展出來的。
周：我覺得從技術上有很大的產出，就是這個登月工程我不管是大的航天工程，它都是一個龐大的系統工程。這個團隊幾萬人協同、發展、鍛鍊出來的系統工程技術對國家的治理還是對我們其他的工程的借鑑，發展出來的這個系統工程方法是非常有用的。
其實從最近的我們國家行政領導人的這個任命上都能看出來，現在最近有好多省的部級的領導都是航天部門培養出來的人才，他們都是在承擔重大工程中，比如好像最近湖南省的省委書記許達哲、袁家軍、張慶偉，他們都是航天培養出來的人才，他們就在國家的行政管理中，也用到這種系統工程的方法，就是說他就能夠管理更複雜的一個系統。
那麼還有就是從技術上，管理一個複雜的系統就是它的組成的要素、系統要素也就是說零部件會非常的多，一個飛機的零部件大概是幾百萬個，火箭的話其實更簡單一點是幾十萬個。但是它發展出來系統工程方法，包括軟體，也是幾千萬行代碼，他們投入的資金也都是要幾十個億、幾百個億，投入幾萬人來協同來開發的。像這種工作都是要很好地運用系統工作方法，有一種說法就是說美國人比我們先進其實很關鍵的一個地方就是他們這種複雜系統工程方法上比我們國家更先進。
袁：是的，所以周老師這是提到一個一般人很少想到的這個系統工程上的。一般人只能想到那些具體的技術，但是實際上在更高的思想層次上……下面是問月球探測的重大科學意義是什麼？
周：一個重大的科學假說就是彌補太陽系起源與演化的形成過程中10到30億年前有一個巨大的空白等著我們去探索。就是我們拿回樣品來如果能夠標定那個樣品確實是20億年前形成的，那麼那個地方到時候有多少隕石坑，這個隕石坑的密度，我們能跟40億年前的進行比較是不是能夠，這個假說能不能夠，我們到時候實驗的結果，能不能夠推翻以前的「晚期大轟炸」假說，這就要等著我們的科學探索、科學數據才能回答的。所以它是，我覺得是有非常重大的科學意義。
那麼還有其他的，我們現在都是走向，我們說是走向，以前都是在月球表面，我們慢慢地要走向月球的深處，就是我們現在會其實嫦娥四號就已經開始用一些，就是探測器能夠探測月表，當時月表，但是比以前更深，能夠探測大概40、50米深。它幾十米深就發現了月球表面的分層結構，有的時候是有一段時期它撞擊以後形成了很多相當於碎屑，然後後面又由於遠處的隕石坑把它的大石頭又給它撞擊又甩過來了，又鋪蓋了一層石頭，然後上面最表面又有一層月層，月壤又有將近1米深，然後最表層又有太陽風粒子跟它作用形成的月球的塵粒。
就是說現在就可以更仔細地去探測月球分層結構的形成的機制，以及大的、長時間尺度的整個太陽系演化的。歷史上的一些重大的假說都有希望來進一步豐富和發展，甚至也有可能會提出新的科學理論，這都是有可能的。