欒恩傑,飛彈控制技術和航天工程管理專家,中國工程院院士,國際宇航科學院院士。現任國家國防科工局科技委主任,中國科協榮譽委員,曾任國防科工委副主任兼國家航天局局長。他參與組織、主持了中國首型潛地戰略飛彈和首型陸基機動中程戰略飛彈研製,提出陸基機動中程戰略飛彈「型譜化、系列化」發展思路,適應了發展需求;他也參與組織、主持中國首次月球探測工程,提出深空探測「探、登、駐(住)」和「繞、落、回」的技術發展路線,開闢了深空探測新領域。
欒恩傑院士:中國人的太空徵程
摘要:
2016年,中國決定將每年4月24日確立為「中國航天日」,以宣傳航天精神、普及航天相關的科技知識。那麼,「航天精神」究竟是如何形成的?中國如何從「一窮二白」開始,掌握了處於人類科技體系頂端的航天技術?一批批中國航天人的智慧與奉獻,成為中國在這個領域趕超世界的關鍵。中國人的太空徵程,是一部波瀾壯闊的史詩。
航天,從百廢待興中崛起
2016年,中國決定將每年4月24日確立為「中國航天日」。對於所有的航天工作者來說,這都是一則振奮的消息,中國的航天事業,終於有了自己的節日。
中國的航天事業,起步於新中國成立初期的1956年。經過60年的努力奮鬥,中國航天取得了讓世人驚嘆的偉大成就。
1957年10月15日,中國與蘇聯籤訂了《中蘇國防新技術協定》,開始引進蘇聯的航空、航天與核能技術,並在其基礎上進行逆向工程,也就是根據已有的實物來重新繪製圖紙,準備用8年的時間掌握這些尖端國防技術。但在1959年夏天,中蘇關係走向惡化。蘇聯撤回所有的援華專家,並廢除了《中蘇國防新技術協定》。當時,中國正因為嚴重的天災,以及先前的「大躍進」運動等經濟政策失誤,面臨著嚴重的物資匱乏和饑饉。蘇聯撤回援助的做法,令中國的境遇雪上加霜。
這一事件使中國老一輩革命家意識到,最先進的國防科技是不可能通過購買來獲得的。再加上美國等西方發達國家因為敵視社會主義新中國,對很多重要的高科技設備實施禁運。這樣的時局,使中國決定走出一條自力更生的道路,真正實現新中國成立之時「站起來」的誓言。
1960年,在蘇聯撤回專家之後,中國仍然完成了對蘇聯P-2飛彈的逆向工程工作,根據這種實際上是基於V-2開發的短程彈道飛彈,研製出了「東風」-1彈道飛彈。此後,中國開始了獨立研製彈道飛彈的徵程,第一種真正裝備部隊的彈道飛彈「東風」-2,在1964年研製成功。
圖註:陳列在中國人民革命軍事博物館裡的東風一號飛彈
彈道飛彈的飛行軌道無需環繞地球;而如果研發人員進一步提升飛彈的推力,直到可以讓它負載的太空飛行器能環繞地球運行,就進入了航天發射的領域。1970年4月24日,中國成功發射了「東方紅一號」人造地球衛星,成為世界上第五個擁有人造衛星發射能力的國家。
圖註:「東方紅一號」人造衛星模型
掌握了航天技術,也意味著具有發展彈道飛彈全球打擊能力的基礎。在研製陸基遠程彈道飛彈和洲際彈道飛彈的同時,中國也開始自主研製核潛艇,並開發在核潛艇上發射彈道飛彈的技術,以增強遭受核打擊之後反擊的能力。
不同於以柴油機和電動機為動力的常規潛艇,核潛艇可以在水下長時間高速航行,不必為充電而上浮,擁有更好的隱蔽性。如果未來發生核戰爭,陸基核飛彈往往會被摧毀,無論被固定在發射架上還是藏在發射井裡,生存力都不很高;只有通過公路或鐵路機動的核飛彈會有稍高一些的生存力。但潛藏在茫茫大洋深處的核潛艇,是極難被發現和探測的。因此,在其他核武器都被摧毀的情況下,彈道飛彈核潛艇通常代表著最後的核反擊能力。
圖註:行駛在海洋中的核潛艇
20世紀50年代,美國和蘇聯相繼掌握了核潛艇技術。中國也意識到了核潛艇的戰術和戰略優勢,並希望蘇聯在這方面予以援助,但遭到了拒絕。蘇聯認為,當時的中國工業基礎太差,不足以製造核潛艇這樣的高技術武器。蘇聯的高傲,極大地刺痛了中國老一輩革命家的自尊。
於是,中國從幾張國外報紙上模糊的新聞照片,以及美國製造的核潛艇玩具模型起步,逐漸摸清了核潛艇的秘密。1982年和1988年,中國兩次成功地從核潛艇上試射彈道飛彈,終於掌握了這種對於核反擊來說極為關鍵的技術,使國家安全從此更有保障。
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V-2飛彈
第二次世界大戰後期,納粹德國部署的V-2飛彈,是世界上第一種彈道飛彈。在1940~1941年的不列顛空戰中,德國空軍損失慘重,使德國不得不放棄入侵英國的計劃。英國由此免於被佔領的命運,並演變為西歐反抗法西斯徵服和統治的大本營,最終在1944年6月成為諾曼第登陸戰役的準備和出發地。面對西線盟軍的攻勢,德國憑藉在噴氣式發動機和火箭技術等方面的優勢,部署了名為「復仇性武器」(Vergeltungswaffe)的V-1巡航飛彈和V-2彈道飛彈。
從1944年6月到1945年3月,德軍總共發射了大約3000枚V-2飛彈。不同於速度較低的V-1飛彈,V-2以當年的技術無法被攔截,儘管命中率有限,但仍然引發了一些恐慌。戰爭末期和戰後,美國和蘇聯等戰勝國瓜分了德國的技術成果。對V-2飛彈的研究,成為人類進入航天時代的關鍵。
航天,需通力協作的結晶
中國航天事業的每一項進步,都是許許多多的人通力協作的結晶。比如,中國正在進行的「嫦娥」探月工程,就有數百個單位近萬人參與其中。
航天發射需要用到火箭,每一枚飛向太空的火箭,都涉及多個工業部門。以目前較為常用的「長徵」3號B火箭為例,它的總質量是561噸,其中推進劑佔到420噸,也就是說,火箭總質量的80%是推進劑。推進劑是化工產品,火箭本身有相當多的部分屬於有色金屬產品,電子設備屬於電子產品,而航天研究人員的職責是進行總體設計。對於航天來說,這些工業和研發部門缺一不可;沒有全國各部門的配合和各配套部門的支持,就不會有航天工程的成就。
圖註:「長徵三號乙」 (CZ-3B)運載火箭
除了直接參與航天工程的人們,還有一些國家機關也間接參與到了航天工程之中。為了保衛太空飛行器的安全,一些人甚至獻出了生命。
1990年4月7日北京時間21時30分,歷盡波折的「亞洲一號」衛星順利發射升空。中國製造的火箭,把衛星精確地送入軌道,從而幫助衛星省下了姿態調整所需的燃料。衛星的服役期很大程度上取決於它搭載的燃料,如果為調整軌道消耗太多,服役期裡可以用於維持軌道高度的燃料就會變少。對於「亞洲一號」這樣的商用衛星來說,延長壽命意味著巨大的經濟效益。這顆衛星上安裝了24個轉發器,每個轉發器一年的租金高達100萬美元。精確入軌使衛星的壽命至少延長了半年,由此產生的經濟效益是非常可觀的。2003年4月,這顆衛星完成歷史使命,光榮退役。
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「亞洲一號」的曲折「前世」
20世紀80年代初,美國休斯飛機公司為美國西聯電報公司(著名的國際匯款服務商)設計製造了一顆全新的地球靜止軌道通信衛星,命名為「西星六號」。
1984年2月,美國「挑戰者」號太空梭攜帶這顆衛星及另一顆屬於印度尼西亞的「棕櫚棚B2」衛星進入太空。但兩顆衛星脫離太空梭後,衛星上的近地點發動機均沒有按預定計劃點火,因而兩顆衛星均未能進入預定軌道,發射失敗。
承保衛星發射的保險公司在理賠衛星發射失敗後,得到了這兩顆衛星的所有權。保險公司發現,這兩顆衛星技術狀態良好,回收它們是划算的,於是委託休斯飛機公司和美國宇航局共同完成衛星回收任務。
1984年11月,「發現」號太空梭發射升空,太空人與機載機械臂配合,成功回收了這兩顆衛星。而後,「西星六號」被送回休斯飛機公司進行檢修,專家們認為,這顆衛星可在翻新後重新出售。1988年,「西星六號」被賣給了剛剛成立的亞洲衛星有限公司。兩年以後,它以「亞星一號」的新身份,重新活躍在太空之中。
中國航天事業前景廣闊
進入21世紀,中國的航天事業陸續取得了多項令人驚嘆的成就。我們發射了「神舟」系列載人飛船,將航天員送入太空並掌握了太空行走技術;「嫦娥」系列月球探測器實現了測繪月球和著陸月球的目標;「天宮」系列空間站也取得了引人注目的成就。
圖註:「長徵」2F運載火箭模型(攝影/馬之恆)
圖註:「嫦娥」探月計劃工藝品(攝影/馬之恆)
圖註:「天宮」一號空間站與「神舟」飛船對接模型(攝影/馬之恆)
但中國人在航天領域的腳步不會就此停止。在海南省,我們興建了新的文昌發射中心,從而為研製更大型的火箭提供可能性。此前,中國的航天發射基地都建在內陸,因此火箭直徑要受制於鐵路運輸對貨物寬度和長度的規定,再加上酒泉發射中心和太原發射中心緯度較高,火箭的發射能力受到了很大的限制。但文昌發射中心處於低緯度的沿海地帶,不僅可以更好地利用地球自轉來「助力」,而且火箭可以用船來運輸,這就為大幅提高航天發射的運載能力提供了可能。
在「十三五」規劃裡,中國為未來的航天工程描繪了宏偉的藍圖,幾乎所有的航天領域裡,都有值得期待的科研計劃。通過此前數十年的趕超,中國的航天技術達到了世界先進水平;未來,我們需要繼續保持在航天技術的「第一梯隊」裡,而這有賴於新生力量的成長,或者說航天知識、航天精神的傳承。