中國航太技術的曲折

知識新知 02/01/2011



中國的航太事業需要真正原創性的發明創造,只有發展出像阿波羅計畫、曼哈頓計畫那樣的核心關鍵技術,航太研究才能更好地轉化成生產力,中國航太才能領跑世界。

二○一○年十二月十八日,中國在西昌衛星發射中心使用長征三號甲運載火箭,成功將第七顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道。至此,今年中國共進行了十五次航太發射,全部獲得成功。

“這樣的發射密度已經可以與美、俄媲美。”北京航空航太大學宇航學院導航與控制系教授徐世傑強調。另外,現階段,中國的探月工程也達到了預定目標。

落月技術難點

二○○四年,中國正式開展名為“嫦娥工程”的月球探測工程。徐世傑提到,探月工程分三期,整個技術體系分成“繞、落、回”三個階段。“嫦娥一號”是第一期,解決“繞”的關鍵技術,十月份發射的“嫦娥二號”是“落”的先導星。

嫦娥二號是在一○○×一○○公里的圓軌道運行的。作為先導星,任務期間它曾機動到一○○×一五公里的橢圓形軌道上,當其位於十五公里的近月點時,對後續衛星的著陸區進行勘查。”

中國的“落月”計畫預定在二○一三年,“嫦娥三號落月的成功性應該是很大的,我們已經做了大量前期工作,而且還有美、俄的經驗可以借鑒。”徐世傑告訴《科學新聞》。

當然,要順利“落月”,還有幾個重要的技術需要攻克。例如,降落、下降技術,軟著陸技術,交會對接技術等。徐世傑提到,明年要發射的“天空一號”空間實驗室,及隨後要發射的神舟八號、神舟九號和神舟十號,就會對交會對接技術進行驗證。

“中國正在研製長征五號運載火箭,預計在二○一四年發射。屆時,中國的運載能力能夠大幅提高,交會對接技術也該相對成熟。”剩下的主要就是“回”的問題了。

對於探月工程來說,“回”的技術很關鍵,難度也很大。一方面由於要帶足夠的燃料(包括返回需要的燃料),載重量會非常大。另一方面,“回”的時候軌道選擇也是個問題。徐世傑提到,如果從月面直接返回,那就對運載能力有更高的要求。還有一條路就是借鑒美國經驗:在軌道上設個軌道艙,登月艙起飛到軌道後,跟其對接上,起動軌道艙主發動機使飛船加速,再返回,這樣能省些燃料,但技術就更複雜一些。

目前,“回”的技術中國還沒有掌握,“我們現在還處於探月二期階段,著陸器和月球車模型已經研製好,‘落’的技術還在等待驗證。”

核心技術欠缺

“中國無論是探月還是載人航太起步很高,因為航太的相關技術都是以一般工業為基礎的。現在材料、電子、加工工藝等科學技術都比過去進步很多。可以說,我們的航太事業站在一個更高的起點上。”徐世傑告訴《科學新聞》。

但是,中國航太技術本身與美、俄的差距還是很大,中國還缺乏真正核心的先進技術。比如,美國預計在二○一一年發射的火星實驗室,單就著陸技術來說,這個實驗室使用的是第三代著陸器:天空起重機。這種著陸器不但安全性高,而且能在有一定坡度的地方降落。而“嫦娥三號”將使用相當於美國第一代的著陸器,這樣差距就很明顯了。

眾所周知,航太科技會給國民經濟帶來很大的效益。航太科技的轉化能直接造福於個人,比如氣象預報、衛星導航、數碼相機、移動電腦、CT、B超、核磁共振和人造心臟等醫療健康設備,同時,還能夠形成產業鏈,建立廣泛的市場,創造眾多就業機會。

但在這方面,中國還缺少核心技術轉移,“這些轉化項目,是人家已經做過的,該有的發明人家已經有了。”徐世傑說。這也從另一個方面折射出中國的航太技術還有待提高這個事實。

產學研鬆散

提到技術轉移,自然要討論產學研對接的問題。徐世傑認為相對其他學科,中國航太研究方面,產學研的鏈結還算好,“我們承擔的課題基本是航太院所的課題。”

但是,相比美國和俄羅斯還是有待提高,他們的一些經驗中國也可以借鑒。例如,在俄羅斯,莫斯科航空學院的教師大部分都曾擔任航空航太設計局的設計師;同時,設計局的人員也跟學校有交流,這樣他們培養出的人才,一般理論與實踐都具備。而在美國,大學和研究所直接承擔型號任務,並且,企業與大學之間定期會有一些研討會,另外,企業與大學也會共同合作一些項目。

“但我們這裏,中間的通道還沒打通。部門之間有時還牽扯保密和人才缺失問題。”徐世傑說,中國在這方面更像是一種雇傭模式,比如研究所雇大學老師幹活,給些資金,產學研的連接很鬆散,知識產權關係也不明確。“主要還是認識上的問題,我們還缺乏這個認識。”

徐世傑強調,產學研結合需要加強,強強聯合才能共贏,同時也需要國家加大政策引導力度。

走出困境

“要發展航太業,國家還是應該在政策、資金上加強投入。”徐世傑指出,“但這個還是有前提的,就是首先必須把產學研的制度健全起來。”

國家應該完善法律法規,從專案立項、評審過程,到後期的驗收、評獎等各個方面,都要有法規約束。“制度環境不完善,投入多少錢都可能打水漂。”

徐世傑還認為,“美國在推進航太研究方面的經驗很值得我們去思索。”NASA常資助科研院校去做諸如反物質的研究,推進對新的物理原理的研究,他們認為將來重要的發明創造都會從物理學原理上起步。NASA甚至還資助一些私營公司、科學協會和青少年的奇思妙想類的探索專案,比如太空天梯、太空發電繩、太空遮陽傘、軌道反射鏡等。

而中國還缺乏這方面的關注和投入,尤其是在培養青少年對航太的真正興趣上,做得還遠遠不夠。

從技術發展的角度來看,要想在航太技術上有大的突破,中國還應該把眼光放長遠。徐世傑提到,美國宇航局和歐洲宇航局預計要在二○二○年分別發射木衛二和木衛三探測器,從探測太陽系生命這個角度出發,最值得探測的就是木衛二。

木衛二表面有冰層,下面有液體,可能存在水,而有水的地方就很有可能存在生命。另外,伽利略木星探測器在探測木星的時候,曾監測到類似海豚音的聲音。

木衛二的冰層厚度達二十五公里,因此,需要新的鑽探、通訊、資料傳輸、分析化驗等技術,才能更好地對其進行研究開發。由此牽引,這些技術就可能出現重大突破。如果將來轉移到民用事業上,對人類都會有益處。

探測木星是個新領域,需要開發新技術,這些技術反過來又能引領民用工業的發展,改善人民的生活。而這方面,國際上也是剛剛起步,空間還很大。“無論從科學突破的角度,還是推動國民經濟的角度,中國都應該有長遠的目標。”
(本文原刊《科學新聞》雙週刊)
【知識通訊評論月刊九十九期】2011.02.01

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