为什么各国都在执着地向太空进军?

发布于 2022-06-04 13:53

4月16日,神舟十三号载人飞行任务刚取得圆满成功,神舟十四号就已经蓄势待发了,根据计划,神舟十四号载人飞船将在 6月份发射,3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月。

2022年,将会成为中国航天重要的一年,在这一年内,我国航空航天领域将会完成重大战略部署。

据了解,在接下来的时间里,还将会有6次飞行任务,主要包括:天舟四号货运飞船、神舟十四号载人飞船、空间站问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船。

届时,中国空间站将在天和核心舱的基础上,形成“T”字基本构型,完成在轨建造。如此快速地搭建空间站,放在人类历史上可以说是相当罕见的。

我们为什么要如此执着地向太空进军呢?

01


1946年,随着铁幕从波罗的海到亚得里亚海落下,冷战正式开启,美国与苏联开始在各领域展开激烈角逐。

在技术与意识形态两大因素的共同推动下,太空领域成为两国争夺和交锋的重点,毕竟火箭能把卫星和人类送到太空,就能把核弹头送到对方家里。

1955年,弹道导弹发射卫星的技术已经初步成熟,美国和苏联便先后发表公告,声称将在1957年或1958年将发射人造地球卫星。

为了抢得先机,苏联快马加鞭,从提出设想到1957年第一颗人造卫星上天,仅用了一年零三个月,尽管这个183磅重、篮球大小的玩意儿,只绕地球飞行了98分钟,却深深地刺激了美国,太空竞赛的序幕也由此拉开。


1958年2月1日,美国成功发射了第一颗人造地球卫星“探险者1号”,并于同年成立国家航空航天局(NASA),开启探索太空的“举国行动”,争夺相对于苏联的太空优势。

此后,苏联一路开挂,不但拿下人造卫星、月球探测和载人飞船“三连冠”,还实现了人类第一次太空行走、第一位女宇航员上天、筹备人类第一个太空站。

这时,美国发现不能追着苏联跑了,得弯道超车,于是在1961年5月,总统肯尼迪宣布启动“阿波罗”计划,准备把人类送上月球。

1969年7月20日,“土星5号”运载火箭载着“阿波罗11号”飞向太空,宇航员尼尔·阿姆斯特朗成功登月,这也标志着美苏间的太空竞赛达到顶峰。

在整个20世纪60年代,美苏为了在太空竞赛中拔头筹,陆续向太空发射了三十多艘载人飞船,完成六十多人次的太空飞行。


尽管后来苏联匆忙之中出台的登月计划,因为N-1火箭的四次失败而流产,但是这些探索却为后来的空间站建设积累了宝贵经验。

冷战时期的太空军备竞赛在20世纪80年代达到高潮。

那时候,美国推出了“战略防御倡议”,俗称“星球大战计划”,其核心就是以各种手段攻击在外太空的敌方洲际导弹和航天器,防止美国及其盟国遭到核打击。

当时美国计划用250亿美元研究反弹道导弹技术,还邀请英国、意大利、西德、日本等一帮盟国参与。

这就把苏联整急眼了,眼看着明里暗里反对这计划没效果,只得跟风投入巨额资金研发反制手段,使得本不富裕的家庭雪上加霜,结果没几年就解体了,而美国政府则于1993年5月,宣布中止“星球大战计划”。

冷战期间,美苏两国主导的太空争霸,其实对两国乃至东西阵营的相互制衡,发挥了很大作用。

当时,全球发射到太空的所有卫星中,有70%是军用卫星,尤其各式各样的侦察卫星,可以非常直观地观察对方的核力量,这就提升了军事透明度,防止由误判引发的核战争。

而太空中的核武器试验,则促使美苏两国心平气和地坐下来,签订了《战略武器限制谈判》、《反弹道导弹条约》等条约,毕竟这玩意儿威力太大,太空中爆核弹,很容易玩脱。

这种体制后来被美苏推广到全世界,形成了国际空间法,包括《禁止核试验条约》《外空条约》及其他条约文件。

随着苏联解体,冷战结束,太空领域呈现出“一超多强”的格局,这“一超”就是美国,因为无论是发射能力还是在轨卫星数量,美国都是世界第一。

02

目前美国拥有的卫星数量超过了中国、俄罗斯之外所有国际行为体拥有的卫星数量的总和,种类和功能也最为多样、齐全。

尽管美国试图限制太空技术的传播,但显然效果不怎么好,欧洲、日本、印度等越来越多的国家,纷纷加入航天俱乐部。

除了传统强国外,许多发展中国家也在大力发展太空产业,通过国际合作、商业购买等手段提升太空能力、利用太空资源。

尽管冷战时期美苏太空争霸本质上是军备竞赛,但是确实大大加速了人类探索太空的广度与深度,极大地促进了科技的进步,造就了如今的高科技时代,其相关技术衍生出的民用产品,也在影响和改变着人类的生活方式。

尤其是20世纪下半叶以来,以互联网、材料学、生物医药学、航天技术为代表的第三次科技革命席卷全球,这一切与太空竞赛的科技遗产密不可分。

最显而易见的,是卫星通信,整个冷战期间两国发射到太空的所有卫星数量占全球总量的93%,而现在全球大概有700多颗通信卫星,通讯范围覆盖地球绝大多数面积。

人们能坐在电视机前就能收看世界杯直播,靠的是通信卫星发来的信号,而有了卫星导航系统,人们即使在陌生的城市也能轻松找到捷径。

阿波罗计划时期,为了解决宇航员吃饭问题发明了干食和速食,为了解决航天员的内急问题发明了尿不湿,都成了提高大众生活品质的神器。

美国宇航局为了把月球拍清楚,投入巨资研究图像增强技术,后来就演变成了医学上常用的CT、核磁共振成像技术。

探索太空催生的新技术发展,使参与国的科技优势急速拉升,受益匪浅,尤其是美国在熬垮苏联之后一家独大,不少技术成了难以企及的“天顶星科技”。

正是这种人类对未知本能的探索欲,加上切切实实带来的收益,不但使太空探索成了众多国家趋之若鹜的项目,更成为大国彰显国力的舞台。

与美苏发展航天是为了太空争霸不同,中国发展航天的出发点是为了谋求自身的安全,落后就要挨打,这是中国百年屈辱历史的教训,要想成为一个别人不能也不敢欺负的强国,就要有强国该有的利器,发展航天必不可少。

但是新中国刚成立时,工业基础一穷二白,不要说高端的航空航天领域,相关领域的人才更是凤毛麟角,想要起步谈何容易。

而这一切,直到一个人的出现才发生了改变。

03

1954年,钱学森已经在美国被无端扣押了4年,他用烟盒纸写了一封信,通过关系绕过美国政府层层监视,才艰难地送到陈叔通手中。

这是一封“求救信”,尽管中国政府收到信后一直努力与美国斡旋,但是美方始终不松口。

直到1955年,中国在外交谈判中做出了重大让步,甚至不惜释放11名俘虏的美军飞行员,美国政府这才同意让钱学森回国。

1955年10月1日,钱学森终于回到了梦寐以求的祖国,而这也标志着中国航天事业有了从零开始的人才资本。

次年10月8日,在北京西郊解放军第466医院的小礼堂里,聂荣臻元帅宣布国防部第五研究院正式成立,这是中国第一个火箭与导弹研究机构。

这一年,成了中国导弹梦、航天梦的元年。


当时五院的研究人员大都是刚毕业的大学生,很多人连导弹长什么样子都不知道,但在钱学森的带领下,他们从零开始,迈出了新生的第一步。

客观来讲,对于草创之初的中国航天来说,苏联的援助也是发挥了不小的作用的,当时根据《中苏友好同盟互助条约》,苏联对新中国工业领域援建156个项目,其中军工和机械制造业加起来就有68项。

而且,苏联先后共派遣了一万多名的各领域专家和技术人员到中国,在援建的同时,也培养出了一大批科研人才。

因此,尽管1960年中苏关系恶化,苏联单方面撤走专家,但中国航天的科研人员仍然能够独立地完成手头的项目。

1964年,三年自然灾害过后,我国的经济形势也有所好转,6月份,中国首枚国产导弹“东风”二号发射成功后,把人造卫星送上太空的计划也提上了日程。

1970年的4月24日,经过6年的努力,中国用第一枚运载火箭“长征一号”将第一颗人造地球卫星“东方红一号”送入太空,中国成为世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家,而这一天,在2016年正式被定为“中国航天日”。

有了运载火箭,宇宙飞船也提上了日程,1970年,在钱学森的主持下,曙光1号载人飞船工程开始筹备,按计划,曙光1号飞船载有2名航天员,最长飞行时间为8天,运载工具采用东风6号环球运载火箭。

1971年4月,全国80多个单位400多位专家和科技人员全面展开了曙光1号飞船的论证工作。

然而,由于历史原因,东风5号洲际导弹的研制计划也被迫推迟,东风6号环球运载火箭也因技术力量不足、研制经费不足被迫下马。

1975年3月,国防科委正式宣布曙光1号载人飞船工程暂停,只保留核心技术的跟踪研究,而下一次载人飞船提上日程,已经是1992年了。

04

那时,蹒跚学步的中国航天正处于历史的低潮期,大洋彼岸的美国人已经成功登陆月球,中国的航天人何尝不想一飞冲天,可是现实中他们却只能望洋兴叹。

但是,三十年河东四十年河西,到了80年代,曾经作为死对头的中国和美国,出于对抗苏联的压力,开始了一段蜜月期,那时候,美国多次邀请中国参观NASA甚至是航天飞机,而中国则承担了美国部分的商业发射任务。

1986年,美国航天领域的事故接连不断,促使美国在1988年宣布航天飞机暂时退出商业市场,全面转型商业航天发射。

由于本国产的火箭成本太高,美国便把目光投向了中国长征火箭,之所以选择长征,物美价廉是一方面,更重要的原因是可以通过在商业发射上扶持中国,抗衡苏联、维护美国利益。

1988年,中国长征火箭与美国休斯公司签订了两枚卫星的发射合同,中国对这次合作格外重视,为满足空气洁净度的要求,发射站的战士们用白布蘸着酒精,把几千平米的地板整整擦了6遍。

中美两国在商业发射上的合作,使得中国迅速积累起了相关人才和先进经验,但随着苏联解体,巨大的压力荡然无存,美国对中国的警惕和打压开始成为主基调。

1993年,美国联合俄罗斯、加拿大、日本和欧盟等16国计划建设国际空间站,虽然主要由美国和俄罗斯共同主导,但是绝对控制权依旧掌握在美国的手里。

由于美国对中国航天技术的崛起一直深感忧虑并怀有戒心,为了防止航天技术的扩散,保持太空优势,尽管中国多次表示想要参与国际空间站建设,却始终被美国拒之门外。



顶着西方国家一系列的技术封锁和制裁,中国第一艘无人试验飞船“神舟一号”于1999年成功发射,中国载人航天项目开始愈压愈强。

2011年,美国国会制定通过了《沃尔夫条款》,要求不得动用美国联邦政府的资金,以任何方式和中国在太空项目上进行合作,并禁止NASA接待任何中国的官方访客。

这相当于切断了中美在航天领域的一切交流,而美国“锁死”中国航天的招数还不止于此,当中国想参与欧洲的“伽利略计划”时,美国用尽手段施压,让中国“出局”。

但是中国人民一向不信邪,国外的长期封锁反倒倒逼了中国的自主创新,中国不可能一直跟在别人后面跑,甚至想跟着别人跑,人家也不带着中国玩,所以必须要立足自己、自主研发。

05

敌军围困万千重,我自岿然不动。

从2003年“神舟五号”顺利进入太空开始,中国航天领域的成果开始爆发,前有“神舟七号”航天员首次空间出舱、北斗正式运行、嫦娥三号月球软着陆,后有天舟一号与天宫二号自动交会对接、天问一号环绕火星、“天宫”空间站进驻航天员,中国航天的崛起已经势不可挡。

在今年,中国人自己的天宫号空间站即将完成建设,而国际空间站将在2024年左右退役,届时天宫号将暂时成为人类唯一的空间站。

中国空间站

和美国的“独霸”不同,中国不排斥与其他国家进行空间站合作,目前就已经有17个国家的9个项目通过了审批。

来自德国、法国、意大利的3名航天员已经和中国航天员进行过互动,为此还专门学习中文,以便与中国宇航员沟通。

不过这一次审批名单中没有美国,原因嘛,就是美国申报的项目对科学意义不突出,所以就被拒了,毕竟空间站是稀缺资源,必须要合理利用,不能浪费嘛。

有道是,天道好轮回,苍天饶过谁。在通向航天强国的路上,中国从来不以别国的意志为转移,尽管路途坎坷,但依然风雨兼程。

06

2020年3月16日晚,长征七号改中型运载火箭发射失败,紧接着在4月9日,长征三号乙运载火箭发射印度尼西亚卫星时,火箭三级工作异常,后来被认定发射失败。

在不到25天的时间里,接连两次发射失败,其中长征三号乙的发射失败更是让人费解,因为它是目前国内最成熟的高轨火箭,近些年连续发射数十枚都没出现过失败。

两次失败之后,就有人开始质疑我国的航天发射能力,甚至是失去了信心。

然而,这对我国在世界航天领域的排名,并不会有什么实质性的影响,中国的航天水平不是靠一两次成功提上去的,也不会因为一两次失败就被打回原点。

航天最能体现一个国家的科技水平和工业实力,作为人类工业文明金字塔的“塔尖”,需要极为庞杂的技术门类和学术学科支持,常人很难想象它的门槛到底有多高。

像载人航天技术被苏联和美国垄断到了2003年,月球软着陆技术被苏联和美国垄断到2013年,火星软着陆技术垄断到了2021年。

而这些垄断是被谁打破的呢?中国。

尽管中国在航空航天领域起步要稍晚于一些西方国家,但随着综合国力的崛起,航空航天领域在21世纪以来走上了快车道。

长征系列运载火箭从第1发到100发,用了37年,从100到200用了8年,从200到300用了4年,而从300到400预计仅两年多,不但发射密度越来越大,发射的载荷也越来越先进。

载人航天工程从1992年确定了三步走的发展战略,简单说第一步是能上天,第二步是能出舱,第三步是建立小型的空间站,到现在短短30年,就已经走到了第三步。

这一步一步走得容易吗?难!但恰恰是因为它难,只要做成功了,就可以在多个维度上拉动一大批相关产业的发展。


根据美国NASA(美国宇航局)做的研究,他们每在科技研发中花掉1美元,未来便可以产生9美元的收益,这笔投资虽然起步艰难、耗费巨大,但只要做成就能大赚特赚。

因为在科技领域,一定是先有了技术突破,才会有规模效益,所以中国越是落后,越是要集中力量,在关键领域寻求突破,只有先突破核心技术,等将来条件充足了,才能铺开规模。

新产品的诞生又可以带动新产业链的优化,进而优化经济产业结构,促进经济增长。

而且载人航天工程还可以用和平的方式,向全世界展示自己的国家实力,并极大地提升中国的国家形象,像王亚平在太空中的直播授课,就是一个超级大国对自身实力最无言的展示。

因为在她的背后,不仅有“神箭”、“神舟”两大系统的一系列技术突破,还有一个覆盖了整个中国和三大洋的测控通信网。

07

虽然现在中国在航天领域取得的成就与世瞩目,但现实根本容不下中国懈怠,太空正在成为大国战略博弈的新焦点和军事能力角逐的新战场。

2019年,美国正式成立太空军,并于次年在卡塔尔部署,负责卫星运行、监控敌方以及防止太空冲突等。


与此同时,美国还研制了GSSAP卫星、CLIO卫星等轨道战武器,并开发EAGLE机动飞行器、ARMOR弹性卫星、PODS轨道预置投送系统等试验型武器。

按照美国《太空体系能力2030年发展规划》,将在2030年后建成以航天母舰为基地的高轨太空舰队,平时常态化部署,战时采取“狼群”战术,释放攻防小卫星,封锁高轨区域。

美国不但要在蓝星称霸,在太空也要武装到牙齿,这种做法直接挑起了新一轮太空军备竞赛。

随着越来越多的“潘多拉魔盒”被打开,太空武器化或战场化成为趋势,大国纷纷下场,引发其他国家争相效仿。

法国于2019年成立太空司令部,制定国防太空战略,并决定投入36亿欧元,用于改善提供光学监视及保障通信的军事卫星能力,法国空军也改名为法国航空与太空军。

作为南亚最有影响力的大国,印度也不甘落后,他们先是在2019年完成了代号为“夏克提女神任务”的反卫星试验,成为继美、俄等国之后,第4个具备反卫星能力的国家。

紧接着就成立国防太空局和太空研究组织,专门负责研发太空作战系统和相关技术,如定向能武器、激光武器、共轨武器等。

东边的日本也不安分,最近几年,日本不仅发射多颗侦察卫星和军用通信卫星,还在2020年5月,成立“宇宙作战队”,对外宣称的主要任务是监视陨石、人造卫星和太空垃圾,而实际上,就是构建太空监视网,军事航天活动从幕后走向台前。

今年,日本又在航空自卫队内增设“第2宇宙作战队”,说是用来保护日本人造卫星不受到干扰,实际上,在战时就可以用电磁波干扰他国卫星运作,借此获取情报等。

然而,中国航天未来面对的挑战,还远远不止于此。

09

2021年,马斯克的“星链”卫星今年曾两度接近中国空间站,出于安全考虑,中国空间站组合体实施了两次紧急避碰。

这条不起眼的消息背后,其实折射出了一个不容忽视的大问题,就是如何和马斯克这种规则颠覆者竞争。

以往,中国航天的对手都是“国家队”,他们的技术路线比较保守,会制订长期的航天发展规划,太空开发有条不紊,“吃相”不算太难看。

而到了马斯克这儿,人家根本不讲武德,之前人类的人造星座计划,绝大部分都是几十颗卫星组成一个星座,而马斯克的星座,上手就是5位数的卫星在轨量。

马斯克计划在2024年之前要发射12000 颗卫星,以后要达到42000颗卫星,这些卫星将在近地空间连点成线、织线成网,要知道,地球低轨总共就只能容纳约6万颗卫星,“星链”这一家就占了一大半。


根据国际电信联盟规定,虽然卫星频率和轨道资源是全人类共有的资源,但获取卫星频率和轨道资源主要通过“先登先占”和“先协调,后使用”等原则,现在就是个“跑马圈地”的阶段,你不去占,那就是他的。

原本看起来浩如烟海的宇宙,被马斯克“星海战术”这么一折腾,一下子变得拥挤起来了。

为什么说马斯克搞的是“星海战术”?因为他家的卫星实在是便宜又大碗。

我们常见的通讯卫星大多是高轨卫星,成本高、时延大、容量低,公众通信服务效果差,这些缺点只能靠低轨卫星弥补,但低轨卫星使用时间短、覆盖范围小,所以得走大批量、低成本、多星发射的路线。

马斯克的“星链”就是低轨卫星,基于廉价航天的理念,卫星成了流水线上出来的量产货,一发火箭能搭载几十颗,比好多国家的可用卫星总数都多,而且火箭还能回收再利用,成本这么一摊下来,卫星跟以前比那就是白菜价了。

所以,马斯克根本不在乎太空碰撞,反正光脚不怕穿鞋的,这么便宜的卫星废几个十几个也没关系,但是别的国家就不划算了,所以都怕马斯克的卫星碰瓷,躲远远的。

更要命的是,由于卫星太便宜,“星链”卫星可以以极高的密度发射,为的就是抢占轨道资源,基于资本逐利的本性,马斯克几乎毫无顾忌。

这种打破以往游戏规则的玩法,就会逼着马斯克的竞争者,要么采取跟他一样的手段抢资源,要么丢掉轨道资源直接出局。

而且“星链”计划虽然被说是商业卫星网络,但是它的通信传输、卫星成像、遥感探测等功能,照样适用于军事。

俄乌冲突爆发以来,SpaceX就给了乌克兰大量“星链”卫星通信终端,提供高速互联网服务,而且,“星链”还跟无人机交叉互动,利用大数据和人脸识别技术。

俄高级将领在乌克兰多次遭到“斩首”,这里面有多少是“星链”的功劳呢?看似民用的星链,其实已经对中国形成了一种无法预计的危险。

随着国际局势的重新洗牌,一个全新的竞争局面正在悄然形成,中国不但要和其他“国家队”较量,还要应对马斯克这种民间资本巨头的挑战。

2022年3月5日,长征二号丙运载火箭一次性将7颗卫星送入预定轨道,很多人不知道的是,这7颗卫星来自一家叫做“银河航天”的民营企业。

其实在2020年,“银河航天”首发星就搭载“快舟一号甲”运载火箭发射成功,成为中国首颗通信能力达48Gbps的低轨宽带通信卫星,正式拉开了追赶马斯克的大幕。

与此同时,“银河航天”还在合肥打造新一代卫星智能制造工厂,向年产300-500颗卫星迈进,加快卫星生产速度,近两年将进入密集发射期。

然而,单靠这一家企业跟马斯克搞对抗也不现实,毕竟起步晚了将近20年,到现在“银河航天”只有8颗卫星在轨,而后者已经达到2000颗以上,况且SpaceX每年生产卫星的数量至少2500颗。

这个时候,国家队的下场就很有必要。

早在2016年,中国就已经发起了“鸿雁星座”和“虹云工程”卫星通信系统,2018年,这两大项目前后脚都发射了其首颗验证卫星。

2021年4月26日,“中国星网”正式成立,把包括“银河航天”在内的相关企业统一整合,形成集团优势,进一步加速低轨卫星布局。

2021年11月,中国向国际电信联盟提交12992颗卫星发射计划,该计划与“星链”类似,都是可以覆盖全球的卫星通信网络,并且运行2个轨道高度。

“中国星网”的成立,不仅能加速整合产业优质资源,还能促进航天产业结构性升级,引领新一轮产业变革,带动上下游产业链共同发展。

举国体制的优势很快开始展现。

2022年2月27日,长征八号运载火箭历史性地完成“一箭22星”的发射,火箭垂直回收试验也同步展开,飞行试验取得圆满成功。

尽管前路的竞争将异常艰险且充满不确定性,不仅要拼技术,还要控制成本,加快速度,赢得市场。

但中国已经有了足够的分量和实力,相信在不远的将来,中国定会让这个星球上的强势文明,重新回到竞争科技高峰的轨道上来!

前路漫漫,面向星辰大海,未来必可期!


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