4月24日是中國航天日。
眾所周知,中國載人航天事業走的是發射火箭運載宇宙飛船上天的技術路線,成就舉世矚目。如果稍微梳理一下世界航天史的話,我們會發現,美國、俄羅斯(前蘇聯)在上世紀五六十年代走的也是宇宙飛船的路子。但是,從上世紀六十年代起,歐美全都放棄了宇宙飛船的技術方案,改為研製並發射太空梭。到了1980年代,美國的太空梭成功上天,傲視全球,震動世界。
接下來就有問題了,中國載人航天工程正是在1980年代中期啟動的,那時恰好是太空梭大放異彩、最為風光的時候,中國為什麼沒有受影響上馬搞太空梭,而選擇了「落伍」的宇宙飛船發展道路呢?
鮮為人知的「曙光號」飛船計劃
在世界航天發展史上,前蘇聯拔得頭籌。前蘇聯不僅於1957年10月4日率先發射了世界上第一顆人造地球衛星「伴侶一號」,掀開人類邁向太空的新篇章,而且於1961年4月12日成功發射世界上第一艘載人飛船,將人類歷史上第一位航天員加加林送入了太空,開創了人類進入太空飛行的新紀元。
在那個時代激烈的太空爭霸中,美國似乎處於下風,美國的第一顆人造衛星是在蘇聯之後的1958年2月1日發射成功的,其第一次載人航天飛行也是在蘇聯的加加林上天一個月後進行的,而且還沒有成功。美國成功進行首次載人航天飛行是在1962年的2月20日,航天員約翰·格林被送上太空並停留近5小時。而在此之前,蘇聯人已經於1961年8月6日第二次飛上太空,航天員季託夫在太空中停留了25個多小時。
在美蘇太空爭霸的刺激下,新中國的決策層和科學家也將目光投向了浩瀚的太空。1958年5月,在毛澤東「我們也要搞人造衛星」的最高指示下,中國人造衛星計劃在十分艱難的情況下上馬了,歷經艱難與波折,終於在1970年4月24日成功發射「東方紅一號」人造衛星,震驚世界。
「東方紅一號」人造衛星
其實,在「東方紅一號」成功發射之前,載人航天的前期準備工作就已經納入中國科學家的研製之中。比如,在人造衛星計劃停滯的1960年代初,探空火箭就被保留了下來,探空火箭的研製任務除了試驗火箭本身的性能外,另外一項重要任務就是太空生物試驗。在世界航天史上,載人航天總是從動物試飛開始的,美國、蘇聯都不例外,小狗、兔子和猴子都被送上天過。中國的探空火箭就曾在1966年7月把名為「小豹」的小公狗送上離地面70千米的高空,並成功返回。緊接著,又在當年把名為「姍姍」的小母狗送上高空,同樣成功收回。
1966年春,國防科委召開了關於載人航天的論證會,周恩來總理在聽取匯報之後指出:中國在加快人造衛星研製的同時,宇宙飛船的研製工作也應該逐步開展起來。就這樣,中國載人航天計劃在逆境中艱難起步。
儘管很快就受到「文革」的衝擊,但載人航天事業在逆境中不斷前進。科研人員參考美國和蘇聯的各式飛船,最後決定以美國第二代飛船「雙子星座號」為藍本,設計中國第一艘宇宙飛船。1967年9月,經中央專委研究決定,中國第一艘宇宙飛船定名為「曙光-1號」,錢學森為技術總負責人。1968年1月,錢學森主持召開「中國第一艘載人飛船總體方案設想論證會」,對「曙光-1號」飛船方案進行全面論證,形成飛船初步方案。
1970年4月24日,「東方紅一號」人造衛星發射成功。在人造衛星事業取得突破的鼓舞下,國防科委向中央上報了實施載人飛船的方案,報告提出我國第一艘飛船計劃於1973年年底發射升空。1970年7月14日,毛澤東圈閱了這個報告,這樣,「曙光-1號」飛船的研製正式啟動,代號「714」工程。
「曙光-1號」飛船研製任務全面啟動,1970年11月召開了「曙光-1號」飛船方案論證會,在錢學森的主持下,兩百多名專家出席會議,形成了《「曙光號」飛船總體方案》。次年4月,又在北京召開了由400多名專家參加的討論會,主題仍是「714」工程。緊接著,空軍「太空人訓練籌備組」正式成立,選拔航天員的任務也秘密地迅速啟動。當時,航天員被稱作太空人,直到1992年統一改成航天員。1000多名在全國各地的飛行員奉召參加「體檢」,經過嚴格篩選,只有19人成為中國首批航天員候選人。
就在中國載人航天事業緊鑼密鼓進行的時候,1971年9月,林彪事件發生,「714」工程被暫停,「載人航天的事先暫停一下,先處理好地球上的事,地球以外的事往後放一放。」就這樣,「曙光號」飛船被擱淺。
863計劃與載人航天事業的重啟
儘管「曙光號」飛船在1971年9月被擱淺,但因選拔訓練航天員而成立的航天醫學工程研究所卻在錢學森的力挺下而得以保住,這為日後重啟載人航天任務打下了基礎。特別是,中國的火箭發射任務在「文革」中受到了特殊保護,研製任務取得長足進展。1980年5月,中國向太平洋海域發射第一枚遠程運載火箭,取得成功。1982年10月,中國首次成功進行了潛艇水下發射火箭試驗。1984年4月,「長徵3號」運載火箭把我國第一顆試驗通信衛星送入地球同步轉移軌道。這些成功表明,我國運載火箭技術是過硬的,發射宇宙飛船的技術條件已經成熟。
要談載人航天事業的重啟,就不得不談著名的863計劃。而863計劃的誕生,又與當時的國際大背景密切相關。上世紀80年代初,美國總統裡根為在美蘇爭霸中贏得主導權,拋出了一個所謂的「星球大戰」計劃,直指以航空航天技術為代表的高技術領域。緊接著,歐洲國家抱團,提出了所謂的「尤裡卡」計劃。鄰國日本也躍躍欲試,出臺了十年科技振興計劃。一時間,世界主要國家在高技術領域的競爭日趨激烈。
面對國際上高技術的發展和激烈競爭,中國怎麼辦?有識之士不再被動等待,他們要行動了。1986年3月,王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位著名科學家(四人都於1999年被授予「兩彈一星」元勳)聯名上書鄧小平,提出了「關於跟蹤世界戰略性高技術發展」的重要建議。鄧小平同志旋即於3月5日做出批示:「這個建議十分重要……此事宜速作決斷,不可拖延。」
於是,一個代號為「863」計劃的國家高技術研究發展計劃應運而生。可以說,正是「863」計劃的橫空出世,改變了中國科技發展的徘徊狀態,使中國科技發展一下子找到了明確的方向和目標。也可以這麼說,「863」計劃的出臺,是那個時代中國科技發展進程中的一場及時雨。這場雨雖然來得有些晚,但也澆灌了中國科技界乾渴的土壤,讓中國科技界迅速恢復元氣和肥力。
當時的863計劃涉及七大領域,其中第二個主題鮮明是「大型運載火箭及天地往返運輸系統、載人空間站系統及其應用」。這兩個系統工程既有聯繫又有區別,各有各的使命。其中,「大型運載火箭及天地往返運輸系統」代號863-204,主要是要解決用什麼工具往返於天地之間的問題;「載人空間站系統及其應用」代號863-205,目標明確,就是建設空間站,開展空間科學研究。這樣,載人航天工程正式重啟。
然而,一場激烈的爭論也隨之而來。
搞太空梭還是搞宇宙飛船?
載人航天重啟振奮人心,一陣熱鬧喧譁之後,在具體的方案論證上,技術路線之爭開始產生。爭論聚焦在代號863-204 的「大型運載火箭及天地往返運輸系統」這個主題項目上。主要問題是,這個「天地往返運輸系統」到底該怎麼搞?也就是說,我們要用什麼工具往返於天地之間呢?
當時,國際上有先例的「天地往返運輸系統」有兩種方案:一是飛船;二是太空梭。如前文所述,無論是前蘇聯還是美國,他們的第一次載人航天之旅,走的都是發射宇宙飛船的技術路線,宇宙飛船方案也臻於成熟,這是沒有異議的。但是,美國自六十年代末實現載人登月之後,就放棄了宇宙飛船的研製,轉而著重發展太空梭;蘇聯也從六十年代起開始研製太空梭,歐洲也跟風要研製太空梭,日本甚至都把「希望號」太空梭的名字都起好了。到了1980年代,各國太空梭的研製與發射競爭激烈。這一次,美國人一雪前恥,遠遠走在了蘇聯人的前面。
1981年4月,美國「哥倫比亞號」太空梭首飛成功,而蘇聯的「暴風雪」號太空梭也於1988年11月首飛成功。整個1980年代,那絕對是太空梭最耀眼、最光輝的時代。而中國的航天事業,恰在此時起步。那麼,我們該走什麼樣技術路線呢?在太空梭大放異彩的時代背景下,「天地往返運輸系統」走太空梭之路的呼聲極高。力主太空梭的意見也很有道理:從飛船到太空梭是一種技術上的進步;飛船是一次性運載工具,而太空梭具有重複多次發射等優越性。
正是在這種背景下,競標「天地往返運輸系統」的六種方案中,有五種方案是太空梭,只有一種方案主張搞宇宙飛船。這種一邊倒的意見顯然也影響到了決策。1989年8月,航空航天部高技術研究組致函國家 航天領導小組辦公室,認為「太空梭方案」大大優於「飛船方案」,指出:「載人飛船作為天地往返運輸手段已經處於衰退階段,太空梭可重複使用,代表了國際航天發展潮流,中國的載人航天應當有一個高起點。搞飛船做一個扔一個,不但不能爭光,還會給國家抹黑。」
中國要走太空梭的技術路線,似乎就要塵埃落定了。然而,很快峰迴路轉,錢學森再次在歷史發展的關鍵時刻,起到一言九鼎的作用。
錢學森建議宇宙飛船方案
國家航天領導小組在向中央報告太空梭方案的同時,也呈送了一份給已退居二線的時任中國科協主席的錢學森。錢學森只在報告上寫了「應將飛船案也報中央。」就是錢學森的這九個字,迅速改變了幾乎已經板上釘釘的太空梭技術路線。
錢學森
錢學森是學飛機出身的,他的碩士、博士學位都是研究飛機的,「卡門-錢近似」公式就是著名的飛機理論,在空氣動力學領域具有重要地位。作為學飛機出身的專家,錢學森當然清楚太空梭更先進、可以重複發射等優點,但錢學森也很了解中國國情。太空梭高度複雜,是由200多萬件零件組成的高度複雜的太空飛行器,非當時的中國科技條件所能企及,而且研製太空梭需要巨額資金。錢學森認為,作為一個發展中國家,中國搞載人航天,還是應該走飛船之路。飛船是一種經濟性好、技術難度不大而且很成熟的運輸器,中國已經掌握了返回式衛星的回收技術,完全可以用於飛船回收,因此搞飛船是符合中國國情的。
在錢學森的建議下,航空航天部組織了「太空梭與飛船的比較論證會」,經過思想的碰撞和務實的分析,專家們逐漸取得一致意見,中國是載人航天工程,要從飛船起步!
1990年5月,863-204專家委員會最終確定了「投資小,風險也小,把握較大」的飛船方案。1992年1月,中央專委專門研究我國載人航天重大專項,會議決定:「從政治、經濟、科技、軍事等諸多方面考慮,立即發展我國載人航天史必要的。我國發展載人航天,要從載人飛船起步。」1992年9月,中央政治局常委會會議討論同意了中央專委《關於開展我國載人飛船工程研製的請示》,正式批准實施我國載人航天工程。中國載人航天工程正式進入工程研製階段,直至今日之輝煌。
必須深刻認識到,錢學森的眼光是深邃銳利的,黨中央決策搞載人飛船而不是太空梭,是完全正確的。下面讓我們來看看曾經風光一時的太空梭的下場。
美國每架太空梭的設計壽命應是20年、100次發射,但美國的5架投入使用的太空梭總共才發射了100多次,每次發射的成本也被實踐證明遠遠高於設計之初。此外,機毀人亡事件的一再發生更是令人驚慌錯愕不已,美國有14名航天員在太空梭失事中喪生。
俄羅斯製造了3架太空梭,然而僅飛起過一次,因為飛行成本太高,到了九十年代根本就飛不起來了。
歐洲抱團搞的小型太空梭,研製方案一變再變,進度一拖再拖,經費一再增加,最後只好下馬。
20世紀末,俄羅斯和歐洲,在技術、安全和經濟等多重壓力下,太空梭計劃紛紛下馬。
進入21世紀,曾經不可一世的美國太空梭也逐漸偃旗息鼓。2004年,美國總統布希發表演講,宣布太空梭在2010年停飛。2010年9月,美國太空梭進行了最後一次飛行。之後,美國的「太空梭時代」正式結束。筆者對當時萬人空巷觀看太空梭落幕表演的電視畫面,至今記憶猶新。
回過頭來再看中國。在堅定搞宇宙飛船的正確技術路線下,中國的「神舟」系列載人飛船接連成功,令世界稱讚;而在此基礎上的「天宮」空間站、「天舟」貨運飛船也相繼成功,更是驚豔世界。
中國航天,已後來居上。
(本文作者系上海交通大學科學史與科學文化研究院副研究員)